活性炭吸附是从饮用水和废水中去除全氟和多氟烷基物质（PFAS）等新兴污染物的领先解决方案。其高去除效率、易于规模化实施以及相对较低的维护要求，使其成为首选技术。
利用活性炭吸附有效去除 PFAS 需要仔细考虑以下几个关键因素：
有效 PFAS 吸附的关键因素
碳材料与孔隙率
活性炭的孔隙结构显著影响其吸附性能。兼具微孔和中孔平衡组合的活性炭通常优于纯微孔活性炭。中孔有助于污染物分子快速扩散至微孔内的最终吸附位点。这在颗粒活性炭（GAC）过滤器中尤其有利，因为 PFAS 与碳的接触时间通常是固定的。
进水水质
源水的特性至关重要。在地表水源中，PFAS 的吸附可能因共存的天然有机物（NOM，通常以总有机碳 TOC 衡量）的竞争吸附而受到显著阻碍。鉴于 TOC 浓度通常以毫克每升（mg/L）计，而 PFAS 以微克每升（µg/L）或纳克每升（ng/L）计，这种竞争非常显著。较高的 TOC 水平通常会导致 PFAS 去除效率降低。因此，PFAS 去除在 TOC 水平通常低于地表水的地下水中往往更为有效。
目标 PFAS 特性
PFAS 化合物的特定化学特性决定了其吸附效率。对饮用水处理厂 GAC 过滤器的研究表明，短链 PFAS 化合物（例如碳原子数少于 8 的羧酸（< C8）和碳原子数少于 5 的磺酸（< C5））的穿透速度更快。这表明较小分子量的 PFAS 更难通过 GAC 吸附去除。
空床接触时间（EBCT）
空床接触时间（EBCT）是一个关键的设计参数。虽然典型的 EBCT 范围为 10 到 20 分钟，但对于专门针对去除较小、更难处理的 PFAS 分子而设计的 GAC 过滤器，可能需要更长的 EBCT。
维护与再生
定期维护和再生对于维持 GAC 过滤器的性能至关重要。一旦活性炭达到吸附饱和，必须通过热再生等过程恢复其容量。
再生对 PFAS 去除的影响：
- 频繁进行 GAC 再生： 并通过补充新炭来补偿再生过程中的质量损失，PFAS 去除效率可稳定维持在 >89% 至 >98%。
- 不进行再生（延长过滤器运行时间）： 去除率可能显著下降，范围在 0% 至 26% 之间。
AquaChain 工程提示
在设计用于去除 PFAS 的活性炭系统时，务必使用实际受污染水进行中试规模研究。这有助于准确确定最佳空床接触时间（EBCT）和再生频率，这对于实现经济高效且可靠的长期性能至关重要，尤其是在存在短链 PFAS 或高总有机碳（TOC）水平的情况下。
常见问题解答
问 1：为什么在用于 PFAS 去除的活性炭中，微孔和中孔的组合更受青睐？ 答 1：中孔有助于 PFAS 分子快速传输至微孔内的最终吸附位点，从而增强整体吸附动力学和效率。
问 2：总有机碳（TOC）如何影响活性炭对 PFAS 的去除？ 答 2：TOC 的浓度通常远高于 PFAS，它会与 PFAS 竞争活性炭上的吸附位点，从而降低 PFAS 的去除效率。
问 3：活性炭对所有类型的 PFAS 化合物是否同样有效？ 答 3：不是。短链 PFAS 化合物（例如 < C8 的羧酸、< C5 的磺酸）通常更难去除，并且与长链 PFAS 相比，其穿透速度更快。