PFAS aktif karbon, yüksek toksisiteye, zayıf parçalanabilirliğe vb. sahip yeni bir tür kalıcı organik kirleticidir. Birçok bölgede içme suyu için öncelikli kontrol kirleticileri olarak sınıflandırılmışlardır. Aktif karbon adsorpsiyonu, düşük maliyeti ve basit çalışması nedeniyle PFAS'ı sudan uzaklaştırmak için ana teknoloji haline geldi. Ancak saflaştırma etkisinin aşağıdakileri karşılayıp karşılamadığı üç açıdan kapsamlı bir değerlendirme gerektirir: adsorpsiyon performansı, standart gereksinimler ve pratik uygulama zorlukları.
PFAS aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesi gözenek yapısına ve yüzey kimyasal özelliklerine bağlıdır. Çalışmalar, zengin mikro gözeneklere ve mezo gözeneklere sahip parçacıkların PFAS'ta kısa-zincir ve uzun-zincir için farklı adsorpsiyon kapasitelerine sahip olduğunu göstermiştir. Örneğin, hindistancevizi kabuğu- bazlı aktif karbonun PFOA için 120 mg/g'a kadar adsorpsiyon kapasitesi vardır, ancak PFBS için bu yalnızca 35 mg/g'dır. Ek olarak, yüzeyi-modifiye edilmiş aktif karbon, elektrostatik çekim veya hidrojen bağı yoluyla PFAS'ın seçici adsorpsiyonunu artırabilir. Nitrik asit oksidasyonu- ile işlenmiş aktif karbon, PFOS için değiştirilmemiş numunelere göre %40 daha yüksek bir adsorpsiyon oranına sahiptir ve içme suyunun geleneksel pH aralığında stabil kalır.
İçme suyu arıtma standartları açısından bakıldığında, ülkeler PFAS'a giderek daha katı sınırlar getiriyor. ABD EPA, 2023 yılında içme suyundaki PFOA ve PFOS konsantrasyonunun sırasıyla 0,004 ng/L ve 0,02 ng/L'nin altında olması gerektiğine dair gereklilikleri yayınladı; AB'nin "İçme Suyu Direktifi" toplam PFAS konsantrasyonunun şu şekilde olması gerektiğini şart koşar:<0.5 μg/L. Laboratory static adsorption experiments show that when the activated carbon dosage is 5 g/L and the contact time is 60 minutes, the removal rate of a PFAS solution with an initial concentration of 1 μg/L can reach 99.5%, and the effluent concentration can be reduced to below 5 ng/L, meeting the EU standards. However, in practical applications, dynamic flow conditions can lead to a decrease in the utilization rate of activated carbon adsorption sites and a shortened penetration time. For example, when a water treatment plant using an activated carbon filter treats groundwater containing PFAS, when the filtration speed is increased to 10 m/h, the operating time for PFOA penetration concentration decreases from 72 hours to 48 hours, and activated carbon needs to be frequently replaced to maintain compliance.
Pratik uygulamalarda aktif karbon adsorpsiyon teknolojisi üç büyük zorlukla da karşı karşıyadır: birincisi, PFAS ile doğal organik madde arasındaki adsorpsiyon rekabeti; NOM, aktif karbonun yüzeyindeki aktif bölgeleri işgal edecek ve PFAS giderme oranında %20-%30'luk bir azalmaya yol açacaktır; ikincisi, karbon yenilenmesini etkinleştirmenin zorluğu; her ne kadar yüksek-sıcaklıkta yenilenme adsorpsiyon performansını eski haline getirebilse de, PFAS ayrışma ürünlerini serbest bırakarak ikincil kirliliğe neden olacaktır; üçüncüsü, iz PFAS için tespit doğruluğu sınırı sınırlıdır; mevcut tespit yöntemleri, ultra-iz PFAS için büyük bir niceliksel hataya sahiptir, bu da saflaştırma etkisinin standartları karşılayıp karşılamadığını doğru bir şekilde doğrulamayı zorlaştırır. Gelecekte, "gözenekli yapı-yüzey fonksiyonel grubu" işbirlikçi optimizasyonuna sahip, ön arıtma ve derin rejenerasyon teknolojileriyle birleştirilmiş özel PFAS aktif karbon geliştirmek ve aktif karbon adsorpsiyon teknolojisi yoluyla içme suyu arıtma standartlarının istikrarlı bir şekilde elde edilmesini teşvik etmek için daha hassas PFAS tespit yöntemleri oluşturmak gereklidir.