Usuwanie PFAS przez wymianę jonową
Oprócz adsorpcji na węglu aktywnym (połączenie ze stroną „Usuwanie PFAS przez adsorpcję na węglu aktywnym”), wymiana jonowa to kolejna opcja, która obecnie zdobywa rynek. Podobnie jak GAC, kulki żywicy jonowymiennej są pakowane do naczynia i działają w trybie przelotowym.
W typowych wodach powierzchniowych/gruntowych o neutralnym pH PFAS są naładowane ujemnie z powodu dysocjacji karboksylowych lub sulfonowych grup funkcyjnych w większości cząsteczek PFAS. Dodatnio naładowana żywica anionowymienna (AER) jest bardzo obiecująca dla kwasowego usuwania PFAS za pomocą „głowic” sulfonowych, odsetek usuwania wynosi do 90-99% (brak danych dotyczących objętości złoża) [1].
W porównaniu z granulowanym węglem aktywnym (GAC), który preferuje substancje hydrofobowe ze względu na swój hydrofobowy charakter, AER ma natomiast duże powinowactwo do hydrofilowych PFAS, np. PFAS. kwasy perfluoroalkilowe (PFAA). Mechanizm polega głównie na wymianie z głowicami kwasu karboksylowego lub sulfonowego związków PFAA [2].
Jak wspomniano na innej stronie (połączenie ze stroną „Usuwanie PFAS przez adsorpcję węgla aktywnego”), adsorpcja GAC PFAS jest wrażliwa na konkurencję ze współobecną materią organiczną. Na skuteczność AER dla PFAS wpływają jednak bardziej współobecne aniony. Tak więc w przypadku, gdy woda zasilająca zawiera wysoką całkowitą ilość rozpuszczonych substancji stałych (TDS), AER może nie być idealną opcją do usuwania PFAS.
Wymiana jonowa to szybki proces reakcji w porównaniu z adsorpcją, wymagający znacznie krótszego czasu kontaktu (zwykle 2-3 minuty) pomiędzy kulkami żywicy a zanieczyszczeniami, co przekłada się na mniejszą konfigurację systemu i mniejsze zajmowanie miejsca, co pozwala zaoszczędzić koszty kapitałowe. Przebadano również, że wymiana jonowa ma dłuższą i dłuższą żywotność złoża, na ogół 6-18 miesięcy, w porównaniu do 9-12 miesięcy w przypadku filtrów GAC po usunięciu PFAS [3].
Ponieważ wymiana jonowa wymaga regeneracji chemicznej w celu odzyskania wydajności, zostanie wytworzony strumień odpadów o wysokim stężeniu zawierający PFAS, który jest nawet trudny w obróbce. Aby uniknąć produkcji regeneratorów odpadów, rozważa się wymianę jonów w jednym przejściu (lub jednorazowym użyciu), kulki żywicy odpadowej (zasadniczo wykonane z materiałów węglowodorowych) są następnie składowane na wysypisku lub spalane.
W typowych wodach powierzchniowych/gruntowych o neutralnym pH PFAS są naładowane ujemnie z powodu dysocjacji karboksylowych lub sulfonowych grup funkcyjnych w większości cząsteczek PFAS. Dodatnio naładowana żywica anionowymienna (AER) jest bardzo obiecująca dla kwasowego usuwania PFAS za pomocą „głowic” sulfonowych, odsetek usuwania wynosi do 90-99% (brak danych dotyczących objętości złoża) [1].
W porównaniu z granulowanym węglem aktywnym (GAC), który preferuje substancje hydrofobowe ze względu na swój hydrofobowy charakter, AER ma natomiast duże powinowactwo do hydrofilowych PFAS, np. PFAS. kwasy perfluoroalkilowe (PFAA). Mechanizm polega głównie na wymianie z głowicami kwasu karboksylowego lub sulfonowego związków PFAA [2].
Jak wspomniano na innej stronie (połączenie ze stroną „Usuwanie PFAS przez adsorpcję węgla aktywnego”), adsorpcja GAC PFAS jest wrażliwa na konkurencję ze współobecną materią organiczną. Na skuteczność AER dla PFAS wpływają jednak bardziej współobecne aniony. Tak więc w przypadku, gdy woda zasilająca zawiera wysoką całkowitą ilość rozpuszczonych substancji stałych (TDS), AER może nie być idealną opcją do usuwania PFAS.
Wymiana jonowa to szybki proces reakcji w porównaniu z adsorpcją, wymagający znacznie krótszego czasu kontaktu (zwykle 2-3 minuty) pomiędzy kulkami żywicy a zanieczyszczeniami, co przekłada się na mniejszą konfigurację systemu i mniejsze zajmowanie miejsca, co pozwala zaoszczędzić koszty kapitałowe. Przebadano również, że wymiana jonowa ma dłuższą i dłuższą żywotność złoża, na ogół 6-18 miesięcy, w porównaniu do 9-12 miesięcy w przypadku filtrów GAC po usunięciu PFAS [3].
Ponieważ wymiana jonowa wymaga regeneracji chemicznej w celu odzyskania wydajności, zostanie wytworzony strumień odpadów o wysokim stężeniu zawierający PFAS, który jest nawet trudny w obróbce. Aby uniknąć produkcji regeneratorów odpadów, rozważa się wymianę jonów w jednym przejściu (lub jednorazowym użyciu), kulki żywicy odpadowej (zasadniczo wykonane z materiałów węglowodorowych) są następnie składowane na wysypisku lub spalane.
For more information or quotation, please contact us: 
Feedback Form or call us on +31 152 610 900
Bibliografia:
[1] PFAS: Drinking Water Treatment, EPA, Calgon Carbon, Pittsburgh PA, 1 March, 2018.
[2] Remediation technologies and methods for per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), March 2018.
[3] Webinar: Carbon and Resin Solutions For PFAS Removal in Your Community or Industry.