Élimination des PFAS par échange d'ions
Outre l'adsorption sur charbon actif , l'échange d'ions est une autre option qui gagne le marché de nos jours. Comme le GAC, les billes de résine échangeuse d'ions sont conditionnées dans un récipient et fonctionnent en mode de passage.
Dans les eaux de surface/eaux souterraines typiques à pH neutre, les PFAS sont chargés négativement en raison de la dissociation des groupes fonctionnels carboxyliques ou sulfoniques dans la plupart des molécules de PFAS. La résine échangeuse d'anions chargée positivement (AER) est très prometteuse pour l'élimination des PFAS acides avec des « têtes » sulfoniques, le pourcentage d'élimination peut atteindre 90 à 99 % (aucune donnée sur le volume du lit n'était disponible) [1].
Par rapport au charbon actif granulaire (CAG), qui préfère les substances hydrophobes en raison de sa nature hydrophobe, l'AER, en revanche, a une grande affinité avec les PFAS hydrophiles, par ex. les acides perfluoroalkylés (PFAA). Le mécanisme se fait principalement par échange avec les têtes acides carboxyliques ou sulfoniques des composés PFAA [2].
Comme mentionné dans une autre page (se connecter à la page « élimination des PFAS par adsorption sur charbon actif »), l'adsorption sur GAC des PFAS est sensible à la concurrence de la matière organique co-présente. L'efficacité de l'AER pour le PFAS est cependant plus affectée par les anions co-présents. Ainsi, si l'eau d'alimentation contient une teneur élevée en solides dissous totaux (TDS), l'AER pourrait ne pas être l'option idéale pour l'élimination des PFAS.
L'échange d'ions est un processus de réaction rapide par rapport à l'adsorption, nécessitant un temps de contact beaucoup plus court (généralement 2 à 3 minutes) entre les billes de résine et les polluants, cela se traduit par une configuration de système plus petite et moins d'encombrement, économisant ainsi des coûts d'investissement. L'échange d'ions a également été testé pour avoir une durée de vie plus longue et plus longue au lit, en général de 6 à 18 mois, contre 9 à 12 mois pour les filtres GAC sur l'élimination du PFAS [3].
Étant donné que l'échange d'ions nécessite une régénération chimique pour la récupération de capacité, un flux de déchets hautement concentré contenant du PFAS sera produit, ce qui est même difficile à traiter. Pour éviter la production de déchets régénérants, un échange d'ions en un seul passage (ou à usage unique) est envisagé, les billes de résine résiduelle (essentiellement constituées de matériaux hydrocarbonés) sont ensuite mises en décharge ou incinérées.
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Les références:
[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.