Élimination des PFAS par adsorption sur charbon actif
L'adsorption sur charbon actif (connectez-vous à : https://www.lenntech.com/library/adsorption/adsorption.htm) est l'une des technologies les plus appropriées pour l'élimination des contaminants émergents, par exemple les services d'eau potable et d'eaux usées, en raison de sa bonne élimination. efficacité, facilité de mise à niveau à grande échelle et maintenance minimale requise.
Selon les expériences de Lenntech, plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection de l'adsorption sur charbon actif pour l'élimination des PFAS : 1) matériau/porosité du carbone, 2) qualité de l'eau d'alimentation, 3) caractéristiques cibles du PFAS et 4) temps de contact entre le PFAS et le charbon actif pendant le processus d'adsorption.
La porosité du charbon actif joue un rôle important dans les performances d'adsorption. En général, le carbone avec une combinaison de micropores et de mésopores est préféré à, par ex. carbone microporeux. Parce que le mésopore permet une diffusion rapide des polluants sur leurs sites d'adsorption finaux (micropores), il est alors avantageux notamment dans un filtre à charbon actif granulaire (CAG) lorsque le temps de contact entre le PFAS et le charbon est fixé.
Lors de l'application de charbon pour l'adsorption de PFAS, il est toujours conseillé de connaître la source d'eau d'alimentation et la composition de l'eau (par analyse de l'eau). Par exemple, dans les eaux de surface, l'adsorption des PFAS peut être largement compromise en raison de la compétition d'adsorption de la matière organique naturelle co-présente (mesurée en carbone organique total, COT), en gardant à l'esprit que la concentration en COT est de l'ordre de mg/L comme par rapport au PFAS en µg/L ou ng/L. Plus le niveau de COT est élevé, moins l'élimination des PFAS par adsorption est importante. Normalement, l'élimination des PFAS est plus élevée dans les eaux souterraines que dans les eaux de surface, car les eaux souterraines contiennent moins de COT que les eaux de surface.
La caractéristique du PFAS détermine également leur efficacité d'adsorption. Des études sur un filtre GAC dans une usine de traitement d'eau potable ont montré une percée rapide des composés PFAS à chaîne courte, par ex. < Acides carboxyliques en C8 et < Acides sulfoniques en C5 [1], ce qui signifie que les petits PFAS moléculaires sont plus gênants pour l'adsorption des GAC. Ainsi, au lieu du temps de contact typique du lit vide (EBCT), c'est-à-dire 10-20 min, un EBCT plus long est nécessaire pour la conception du filtre GAC si les petits PFAS sont les cibles.
L'entretien du filtre GAC est important. Après la saturation de l'adsorption, le GAC doit être régénéré pour restaurer la capacité d'adsorption (généralement via le traitement thermique du GAC usé). Avec une régénération fréquente du GAC et une reconstitution de la perte de masse de maquillage pendant la régénération, l'élimination du PFAS de > 89 % à > 98 % peut être maintenue ; tandis que sans régénération, c'est-à-dire en prolongeant le temps de fonctionnement du filtre, le taux d'élimination est compris entre 0 et 26% [2]
Selon les expériences de Lenntech, plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection de l'adsorption sur charbon actif pour l'élimination des PFAS : 1) matériau/porosité du carbone, 2) qualité de l'eau d'alimentation, 3) caractéristiques cibles du PFAS et 4) temps de contact entre le PFAS et le charbon actif pendant le processus d'adsorption.
La porosité du charbon actif joue un rôle important dans les performances d'adsorption. En général, le carbone avec une combinaison de micropores et de mésopores est préféré à, par ex. carbone microporeux. Parce que le mésopore permet une diffusion rapide des polluants sur leurs sites d'adsorption finaux (micropores), il est alors avantageux notamment dans un filtre à charbon actif granulaire (CAG) lorsque le temps de contact entre le PFAS et le charbon est fixé.
Lors de l'application de charbon pour l'adsorption de PFAS, il est toujours conseillé de connaître la source d'eau d'alimentation et la composition de l'eau (par analyse de l'eau). Par exemple, dans les eaux de surface, l'adsorption des PFAS peut être largement compromise en raison de la compétition d'adsorption de la matière organique naturelle co-présente (mesurée en carbone organique total, COT), en gardant à l'esprit que la concentration en COT est de l'ordre de mg/L comme par rapport au PFAS en µg/L ou ng/L. Plus le niveau de COT est élevé, moins l'élimination des PFAS par adsorption est importante. Normalement, l'élimination des PFAS est plus élevée dans les eaux souterraines que dans les eaux de surface, car les eaux souterraines contiennent moins de COT que les eaux de surface.
La caractéristique du PFAS détermine également leur efficacité d'adsorption. Des études sur un filtre GAC dans une usine de traitement d'eau potable ont montré une percée rapide des composés PFAS à chaîne courte, par ex. < Acides carboxyliques en C8 et < Acides sulfoniques en C5 [1], ce qui signifie que les petits PFAS moléculaires sont plus gênants pour l'adsorption des GAC. Ainsi, au lieu du temps de contact typique du lit vide (EBCT), c'est-à-dire 10-20 min, un EBCT plus long est nécessaire pour la conception du filtre GAC si les petits PFAS sont les cibles.
L'entretien du filtre GAC est important. Après la saturation de l'adsorption, le GAC doit être régénéré pour restaurer la capacité d'adsorption (généralement via le traitement thermique du GAC usé). Avec une régénération fréquente du GAC et une reconstitution de la perte de masse de maquillage pendant la régénération, l'élimination du PFAS de > 89 % à > 98 % peut être maintenue ; tandis que sans régénération, c'est-à-dire en prolongeant le temps de fonctionnement du filtre, le taux d'élimination est compris entre 0 et 26% [2]
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References:
[1] Removal of perfluoroalkyl acids from the drinking water production chain, KWR
[2] PFAS: Drinking Water Treatment, EPA, Calgon Carbon, Pittsburgh PA, 1 March, 2018