熱誘導加熱によるPFAS汚染の除去

粉末バルク固体スタッフ | 2023 年 7 月 19 日

ミズーリ大学の研究者らは、都市水道システムからのPFASのろ過に材料が使用された後、粒状活性炭と陰イオン交換樹脂という2つの固体材料の表面に残ったPFASを急速に分解する、熱誘導加熱を使用する新しい方法を考案した。

ミズーリ大学工学部土木・環境工学科准教授のフェン・“フランク”・シャオ博士とその同僚らは、しばらくの間熱処理に取り組んできたが、これはおそらく世界で初めて使用された治療法である。この過程で。

この研究「誘導加熱を使用した使用済み媒体中の永久化学物質 (PFAS) の熱相転移と急速分解」は、米国化学会の学術誌 ACS ES&T Engineering に掲載されました。

ミズーリ大学工学部土木・環境工学科准教授、フェン・“フランク”・シャオ博士。

「PFASとして知られる化学物質群は一般に分解しにくいため、粒状活性炭や陰イオン交換樹脂などのフィルターとして使用される材料の廃棄処分方法など、確立された処理プロセスに大きな課題をもたらします」とシャオ氏は述べた。

PFAS は吸収剤を使用して水から濾過できますが、使用済みまたは「使用済み」の吸収剤を廃棄すると環境汚染の問題が生じます。 チームの目標は、適切に廃棄される前に材料を洗浄することです。

この方法は、金属反応器内の電磁誘導プロセスを使用するジュール加熱効果に基づいています。 粒状活性炭や陰イオン交換樹脂などの吸収剤の表面で、わずか 20 秒後に PFAS が 98% 分解されるため、このプロセスはエネルギー効率が高く、従来の方法よりも高速になります。

ただし、欠点もあります。 温度が十分に高くないと、PFAS は他の生成物を形成します。 これらはこのプロセス中に生成されます - 有機フッ素化種とフッ化水素。 これらを呼吸や経口摂取すると有毒であると考えられていますが、シャオ氏は解決策を持っています。

「ガス状の有機フッ素化製品が誘導加熱中に分解されない場合、それらを除去または分解するには軽減処理が必要になるでしょう」とシャオ氏は述べた。 「しかし、私のこれまでの研究によると、これらの製品の一部は通常の熱によって分解される可能性があります。」近づいてきます。 同時に、フッ化水素の生成が増加しますが、これは PFAS の石灰化または分解が促進されることを意味するため、これは望ましいことです。 フッ化水素は、適度な温度で粘土や土を使用するだけで除去できることがわかりました。」

シャオ氏は、有機化合物を除去するのは難しいと述べた。 「そのためにはさらに多くの情報が必要です。 しかし、私たちにはいくつかのアイデアがあると思います。 そしてこれまでの結果は、100% の脱灰を達成し、有機副産物の生成をゼロではなく最小限に抑えることを約束しています。」

Xiao氏の研究グループは、2019年から2021年にかけて発表した3本の論文で、150℃という低温での永久化学物質の分解を世界で初めて実証した。現在、熱処理は永久化学物質を完全に分解する最も有望な技術の1つとなっている。

別のプロジェクトでは、極度の熱を加えることによって土壌中のPFASを分解する方法を実証しました。 シャオ氏は2022年に発表した論文で、土壌温度をわずか30分間500度に加熱すると、PFAS全体の99％が分解されることを発見した。

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