从怡颗莓(Driscoll's)在美国被提起集体诉讼,到2026年8月12日欧盟《包装和包装废弃物法规》(PPWR, EU 2025/40) 中关于食品接触包装全氟和多氟烷基物质(PFAS)的限值正式生效,PFAS正受到越来越多关注。作为持久性化学物质,其对水体的污染在全球范围内广泛存在且呈上升趋势。如何应对PFAS带来的影响?
自20世纪50年代以来,PFAS被大规模生产并应用于灭火泡沫、纺织品和纸张的浸渍剂,以及润滑剂等多个领域。而PFAS所含的碳—氟键是有机化学中最稳定的化学键之一,这意味着PFAS在环境中几乎不会分解,并且随着时间会在自然界和生物体中不断累积,属于“持久性化学物质”。
近日,澳大利亚阿德莱德大学团队发表在《Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology》上的一篇综述,汇总10项人体研究、4576名受试者数据发现:即便饮用水中PFAS浓度处于低水平(单项化合物<100 ng/L),也能显著推高血液中的PFAS水平。
也正因如此,许多国家针对水中PFAS的残留量已经设定了极低的限值标准,尤其是针对地下水和饮用水。为达到这些标准,业界一直都在探索高效且经济的深度处理工艺,以去除地下水、地表水和废水中的PFAS。目前主流的技术路线主要集中在吸附工艺,例如使用颗粒活性炭(GAC)或离子交换(IEX)树脂进行处理。
然而,不同的PFAS在分子量、链长或极性等性质上存在显著差异。实现PFAS的深度去除是一项极具挑战性的任务,需要专门定制的吸附材料,并结合吸附工艺与膜工艺(如反渗透),最终,在高能条件下分解去除PFAS。例如,通过等离子体放电或化学及电化学氧化等方式。在高压和高温环境下,氢氧化钠等物质也能分解去除多种 PFAS。纯粹的热分解是目前最常用的工艺,但需要1000℃以上的高温。
含2~7个碳原子的短链与超短链PFAS,对污水处理厂与供水企业构成特殊技术挑战。此外,它们作为长链PFAS的工业替代品使用量日益增加,去除这类物质变得更为重要。
短链及超短链 PFAS 主要包括三氟乙酸(TFA)、三氟甲磺酸(TFMS)、全氟丙酸(PFPrA)和三(五氟乙基)三氟磷酸酯(FAP)等。尽管目前人们对这些物质给环境和健康带来的具体影响还缺乏广泛深入的研究,但鉴于其极强的环境持久性,我们仍需将它们从饮用水、地表水和地下水中彻底清除。
但这类物质在活性炭上吸附效果差,在多种离子交换树脂中结合不稳定,尤其在存在竞争阴离子时更为明显。
研究发现,离子交换树脂可通过经济高效的大规模应用达到所需限值,并且能将各类PFAS吸附至检测限水平——即便在存在其他离子的情况下,也能实现对PFAS的结合与去除。
特殊化学品公司朗盛于2024年专门针对短链PFAS污染废水开发并推出均粒选择性树脂 Lewatit ®MDS TP 108(Mono Dispers Small)。与传统离子交换树脂相比,其树脂珠直径缩小约1/3,吸附容量显著提升,使用寿命更长;同时凭借更快的交换动力学,该MDS树脂在高流速下仍可保持稳定性能。
在去除长链 PFAS(含8个以上碳原子)时,离子交换树脂的效率会更高。这是因为,除了与 PFAS 分子亲水性的羧酸或磺酸“头部”发生离子相互作用外,树脂的芳香族聚合物骨架还能与氟化物PFAS非极性的“尾部”产生微弱的疏水相互作用——即通过协同作用形成结合关系。
Lewatit?誖MDS TP 108还能为用户节省大量材料和处理成本,高PFAS选择性使其循环周期较传统离子交换树脂延长达3倍,较活性炭(AC)延长达10倍。即使在氯离子、硫酸根等背景离子存在的情况下,Lewatit?誖MDS TP 108仍可保持高吸附容量。
在荷兰多德雷赫特氟化学品企业科慕荷兰有限公司(Chemours Netherlands B.V.)开展的工业化现场试验证实,朗盛的离子交换树脂可实现稳定运行,工业废水中氟化有机物去除率超过99.9%。
此外,针对半导体行业含氟废水治理,朗盛特种树脂可高效去除水体氟离子。半导体生产蚀刻工序会产生大量含氟清洗废水,搭载铝盐改性的Lewatit?誖MDS TP 260树脂,可在硫酸盐、氯离子共存的复杂水质环境中选择性吸附氟化物,并可通过三氯化铝等铝盐溶液循环再生。该产品已在国内头部半导体企业成功落地,持续将出水氟化物浓度控制在1毫克/升以下。相较于普通树脂,这款微球型单分散树脂不仅吸附容量大幅提升,若以五年使用寿命测算,再生药剂消耗量还可减少近五成。
伴随欧盟饮用水PFAS限值再度下调,市政供水系统的深度净化需求日益迫切。朗盛搭载多款饮用水级合规离子交换树脂,为水务企业与工程公司提供合规改造全套技术支持。
2024年,朗盛为比利时法兰德斯地区最大的供水公司De Watergroep水务公司的首套移动设备配备了Lewatit?誖TP 108 DW离子交换树脂,用于去除水中的PFAS。朗盛的Lewatit?誖TP 108 DW离子交换树脂系统被直接安装在De Watergroep公司饮用水管道中,每小时净化190000升饮用水,通过De Watergroep公司长达34000多千米的供水网络为西佛兰德、东佛兰德、弗拉芒布拉班特和林堡的177个城市提供清洁水源。
免费开放的LewaPlus设计软件全新上线基础设计模块,可自由设定进出水污染物浓度参数、灵活配置树脂再生流程,助力企业快速完成 PFAS处理系统规划设计。


