以摻釕和錳之活性碳去除全氟丁烷磺酸之研究

Abstract

"全氟化合物 (Perfluorinated chemicals, PFCs) 是一人工合成物，為良好之界面活性劑，被廣泛應用於工業與民生用品中，隨著長碳鏈PFCs之危害研究越來越多，現今許多產業逐步將短碳鏈PFCs作為長碳鏈之替代品，如全氟丁烷磺酸 (Perfluorobutanesulfonic acid, PFBS)，因其具較小之毒性與生物累積性。然而，近年來在環境與生物體中陸續測得短碳鏈PFCs之存在，歐盟於2020年將PFBS加入高度關切物質清單中，美國環保署也於2021年修訂PFBS對人體健康之安全暴露劑量，因此發展有效去除短碳鏈PFCs之方法為重要之議題。 本研究利用改質活性碳 (OAC) 去除水中之PFBS，分析改質前後活性碳之比表面積、界達電位、表面結構和組成成分與鍵結，並探討pH值、OAC量、PFBS濃度和系統溫度對去除效果之影響。研究結果顯示，初始PFBS濃度為200 ppm且pH值為3.2之水樣，控制系統溫度為25 ℃時，加入10 g/500 mL之OAC反應30分鐘，有最佳PFBS去除效果，去除率為99.412 %，吸附量為9.901 mg/g，此吸附過程符合擬一階吸附動力模式與Freundlich等溫吸附模式。上述結果說明改質過程改變了活性碳的物化性質，進一步增加了OAC的吸附能力。 此外，將吸附過後之OAC重複利用，每次吸附後都會有部分的OAC吸附位置被填滿，造成去除速度和去除率逐次降低，去除率由第1次99.412 %降至第10次66.797 %，吸附量亦由第1次9.901 mg/g減少至第10次6.689 mg/g。 最後，將OAC用以吸附其他常見之PFCs，並比較PFBS和全氟辛酸 (Perfluorooctanoic acid, PFOA)、全氟辛烷磺酸 (Perfluorooctanesulfonic acid, PFOS) 之競爭吸附關係，實驗發現PFOS最易被吸附，PFBS最不易被吸附。而將OAC應用於實廠廢水，實驗結果顯示，實廠廢水中的有機物可能會和PFBS競爭吸附或阻擋吸附位置，使得PFBS之去除效果降低。"