净水厂的活性炭成为“最终处置场”？无需化学品和高温 — 通过“粉碎”PFAS的新技术带来的冲击

“永远的化学物质”粉碎机——PFAS分解的新策略

被称为“永远的化学物质”的PFAS，可以在常温常压下，无需额外的化学药品或加热就被分解——。

这样一种梦幻般的方法，已由美国克拉克森大学的研究团队报告。他们将吸附了PFAS的活性炭放入不锈钢球磨机中，只需简单地旋转。这个过于简单的方法，竟然真的能“消除”PFAS。Phys.org

PFAS是什么？“便利性”和“顽固性”的双面性

PFAS（全氟烷基/多氟烷基物质）是一种耐热性、防水性和防油性能优异的人工化学物质的总称，据说其种类超过一万种。它们被广泛应用于不粘锅涂层、防水户外服装、耐油纸食品包装、泡沫灭火剂等我们的日常生活中。CHEM Trust

然而，另一方面，PFAS几乎不在自然界中分解，持续在环境和人体内积累。许多例子表明，它们可以在血液和母乳中检测到，并且有研究指出它们与免疫功能下降、癌症风险增加、肝脏和肾脏损伤、不孕不育等有关。欧洲环境署

在欧洲，PFAS污染已成为一个严重的社会问题，法国通过了一项全面禁止化妆品和纺织品等PFAS的法律。关于消防用泡沫灭火剂的使用限制也在欧盟层面逐步推进。Reuters

包括日本在内的世界各地，不断有新闻报道饮用水、土壤和野生动物中检测到“历史最高水平”的PFAS。AP News

“可以吸附，但之后怎么办？”活性炭处理的两难

目前广泛用于PFAS污染对策的是颗粒活性炭（GAC）吸附。活性炭具有无数的孔隙，可以将PFAS等有机污染物附着在其表面并去除。实际上，这一机制在许多水处理厂和家用净水器中被利用。环境保护署

然而，有一个主要问题。“如何处理充满PFAS的用过的活性炭”。

• 如果直接填埋，随着时间的推移，PFAS可能会渗出。

• 高温焚烧可以促进分解，但需要大量能量，如果分解不完全，可能会产生其他有害物质。

• 使用化学药品的分解方法会面临药剂成本和副产物处理的问题。

虽然捕捉PFAS的技术正在逐步完善，但“安全处置”的解决方案仍然缺乏决定性。在此背景下，本次研究提出了新的突破。Phys.org

用球磨机粉碎…仅此就能消除PFAS？

克拉克森大学的研究团队关注的是用于粉碎材料的不锈钢球磨机。这个装置在一个圆筒形容器中，几厘米大的钢球滚动并相互碰撞，将内容物粉碎，广泛应用于矿山和材料科学领域。Phys.org

研究中，将吸附了PFAS的颗粒活性炭放入球磨机中，与钢球一起旋转。结果是，球与球、球与容器、活性炭之间剧烈摩擦产生了“摩擦电子”，这些电子在碳与PFAS之间引发反应。最终，PFAS分子的强碳-氟键被切断，逐步分解。Phys.org

重要的是，这一过程在以下条件下实现：

• 完全不使用额外的化学药品（无添加剂）

• 无需特殊加热或溶剂，室温下即可进行

• 可以直接处理已广泛使用的颗粒活性炭

实验中，针对包括长链和短链在内的多种PFAS，几乎完全分解，并且在接近“填埋条件”的环境中测试处理后的活性炭时，PFAS的溶出低于检测限。Phys.org

为什么“简单”是个大新闻

近年来，PFAS分解的研究在全球范围内蓬勃发展。结合高能等离子体、超声波、光催化剂、特殊还原剂等的方法也被提出，但大多需要专用设备，药品成本和副产物风险成为瓶颈。SpringerLink

此次方法的优势在于其“简单”。

1. 与现有基础设施的兼容性
   许多水处理厂已经拥有GAC处理设备。吸附了PFAS后，只需将GAC一起投入球磨机，过程的增加相对直观。

2. 设备不太专业
   球磨机本身不是特殊的实验设备，而是在矿山、水泥、电池材料等各种行业中普遍使用的装置。易于想象的规模化是一个重要的优点。

3. 无化学药品，副产物风险小
   不添加化学药品，因此处理后的固体或废气中含有大量未知副产物的风险较低。当然，详细的评估仍然需要进行，但“尽量不添加任何东西”的方针作为环境技术是有吸引力的。

研究人员表示，处理后的活性炭可以承受填埋处理，可能成为“安全结束”PFAS污染活性炭的简单途径。Phys.org

社交媒体如何反应？希望、怀疑和愤怒交织

这一消息报道后，在X（前Twitter）、Reddit、LinkedIn等社交媒体上引发了各种反应。这里摘录了一些典型的声音（均为总结的要点）。

1. “终于可能不再是‘永远’了！”的欢呼

“PFAS的新闻总是令人沮丧，但这次终于有了希望。”

“如果几乎不需要电力和化学药品，小型地方水处理厂也能引入。”

长期以来，PFAS一直是“无论如何都无法消除”的象征，机械粉碎这一意外的方法可能成为决定性因素，许多用户对此充满期待。

2. “等到看到实证规模再说”的谨慎派

“实验室级别的‘完全分解’我听过很多次。关键是当处理工业规模的数吨时会发生什么。”

“能源消耗、设备磨损、维护成本是否经过详细计算？”

来自环境工程和水处理行业的专业人士提出了许多冷静的质疑。粉碎需要相当的能量，钢球和磨机的磨损可能导致金属污染等新问题。

3. “根本应该停止生产PFAS”的愤怒

“无论有多少‘可破坏’的技术出现，如果不关闭水龙头，浴缸只会溢出。”

“污染的代价总是由纳税人和居民承担。必须建立让PFAS制造商承担处理费用的机制。”

关于PFAS，在欧洲各地发现了大规模污染，巨额的净化费用和健康损害已成为社会问题。The Guardian

在这种背景下，看到这项技术的人们表示欢迎新技术，但警惕它被用来模糊监管和企业责任的讨论。

4. 从科学传播的角度来看

“‘用摩擦电子破坏PFAS’，这个像科幻电影的标题太强了。”

“希望能加入到高中的化学教材中。是教导化学键强度和分解难度的好例子。”

有声音评价说，将环境化学这一复杂话题与球磨机这一熟悉的机械结合，能够直观地传达信息。

当然不是万能药：剩下的课题

尽管期待很高，但这项技术仍有许多问题需要解决。

1. 规模化和能源效率
   研究是在相对较小的样本上进行的，尚不清楚在水处理厂级别的巨大GAC量需要多少时间和电力来处理。如果粉碎所需的能量过大，可能会增加整个生命周期的环境负荷。

2. 与其他污染物的相互作用
   实际的活性炭中还吸附了PFAS以外的有机物和金属等。这些物质是否会影响摩擦电子引发的反应，降低PFAS分解效率