El carbó activat PFAS és un nou tipus de contaminants orgànics persistents amb alta toxicitat, poca degradabilitat, etc. Han estat classificats com a contaminants de control prioritari per a l'aigua potable per moltes àrees. L'adsorció de carbó activat s'ha convertit en la tecnologia principal per eliminar PFAS de l'aigua a causa del seu baix cost i funcionament senzill. Però, si el seu efecte de purificació compleix, requereix una avaluació exhaustiva des de tres aspectes: rendiment d'adsorció, requisits estàndard i reptes d'aplicació pràctica.
La capacitat d'adsorció del carbó activat PFAS depèn de la seva estructura de porus i propietats químiques superficials. Els estudis han demostrat que les partícules amb microporos i mesopors rics tenen diferents capacitats d'adsorció per a la cadena curta-i la cadena llarga- en PFAS. Com ara, el carbó activat-a base de closca de coco té una capacitat d'adsorció de fins a 120 mg/g per al PFOA, però per al PFBS només és de 35 mg/g. A més, el carbó activat-modificat a la superfície pot millorar l'adsorció selectiva de PFAS mitjançant l'atracció electrostàtica o l'enllaç d'hidrogen. El carbó actiu tractat amb oxidació d'àcid nítric- té una taxa d'adsorció de PFOS que és un 40% més alta que la de les mostres no modificades i es manté estable dins del rang de pH convencional de l'aigua potable .
Des de la perspectiva dels estàndards de purificació d'aigua potable, els països imposen límits cada cop més estrictes als PFAS. L'EPA dels EUA va publicar l'any 2023 els requisits que la concentració de PFOA i PFOS a l'aigua potable hauria de ser inferior a 0,004 ng/L i 0,02 ng/L, respectivament; la "Directiva d'aigua potable" de la UE estableix que la concentració total de PFAS hauria de ser<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.
En aplicacions pràctiques, la tecnologia d'adsorció de carbó actiu també s'enfronta a tres grans reptes: primer, la competència per l'adsorció entre PFAS i matèria orgànica natural; NOM ocuparà els llocs actius a la superfície del carbó activat, la qual cosa comportarà una reducció del 20%-30% de la taxa d'eliminació de PFAS; en segon lloc, la dificultat d'activar la regeneració del carbó, tot i que la regeneració a alta -temperatura pot restaurar el rendiment d'adsorció, alliberarà productes de descomposició de PFAS, causant contaminació secundària; en tercer lloc, el límit de precisió de detecció per a traça PFAS és limitat, els mètodes de detecció existents tenen un gran error quantitatiu per a ultra-trace PFAS, cosa que dificulta verificar amb precisió si l'efecte de purificació compleix els estàndards. En el futur, és necessari desenvolupar carbó actiu PFAS dedicat amb una optimització col·laborativa d'"estructura porosa-grup funcional de superfície", combinada amb tecnologies de pretractament i regeneració profunda, i establir mètodes de detecció de PFAS més sensibles per promoure l'assoliment estable dels estàndards de purificació d'aigua potable mitjançant la tecnologia d'adsorció de carbó activat.