열 유도 가열을 통한 PFAS 오염 제거

분말 벌크 고체 직원 | 2023년 7월 19일

미주리 대학 연구진은 도시 상수도 시스템에서 PFAS를 필터링하는 데 재료를 사용한 후 두 가지 고체 물질(입상 활성탄 및 음이온 교환 수지)의 표면에 남아 있는 PFAS를 빠르게 분해하기 위해 열 유도 가열을 사용하는 새로운 방법을 고안했습니다.

미주리대학교 공과대학 토목환경공학부 부교수인 Feng “Frank” Xiao 박사와 그의 동료들은 한동안 열처리에 관해 연구해 왔는데, 이는 아마도 세계 최초로 사용된 치료법일 것입니다. 이 과정에서.

"유도 가열을 사용한 사용된 매질 내 열상 전이 및 영구 화학물질(PFAS)의 급속 분해"라는 연구는 미국 화학 학회(American Chemical Society) 저널인 ACS ES&T Engineering에 게재되었습니다.

Feng “Frank” Xiao 박사, 미주리 대학교 공과대학 토목 및 환경 공학과 부교수.

"PFAS로 알려진 화학 물질 그룹은 일반적으로 분해에 저항하기 때문에 입상 활성탄 및 음이온 교환 수지와 같은 필터로 사용되는 물질의 폐기물 처리 관행을 포함하여 확립된 처리 공정에 상당한 어려움을 초래합니다"라고 Xiao는 말했습니다.

PFAS는 흡수제를 사용하여 물에서 걸러낼 수 있지만 사용되었거나 "사용된" 흡수제를 폐기하면 환경 오염 문제가 발생합니다. 팀의 목표는 재료를 적절하게 폐기하기 전에 청소하는 것입니다.

이 방법은 금속 반응기 내부의 전자기 유도 과정을 사용하는 줄(Joule) 가열 효과를 기반으로 합니다. 입상 활성탄 및 음이온 교환 수지와 같은 흡수제 표면에서 단 20초 만에 PFAS를 98% 분해하여 이 공정을 기존 방법보다 에너지 효율적이고 빠르게 만듭니다.

그러나 단점도 있습니다. 온도가 충분히 높지 않으면 PFAS가 다른 생성물을 형성합니다. 이 과정에서 유기 불화종과 불화수소가 생성됩니다. 호흡이나 섭취를 통해 섭취하면 독성이 있는 것으로 간주되지만 Xiao는 해결책을 가지고 있습니다.

"기체 유기 불소화 제품이 유도 가열 중에 분해되지 않으면 이를 제거하거나 분해하기 위한 저감 처리가 필요할 것입니다"라고 Xiao는 말했습니다. “그러나 이전 연구에 따르면 이러한 제품 중 일부는 일반적인 열분해에 의해 분해될 수 있습니다. 구혼. 동시에, 불화수소의 생성이 증가하는데, 이는 PFAS의 광물화 또는 분해가 더 커진다는 것을 의미하므로 바람직합니다. 우리는 적당한 온도에서 점토나 흙을 사용하여 불화수소를 간단히 제거할 수 있다는 것을 발견했습니다.”

Xiao는 유기 화합물은 제거하기가 더 어렵다고 말했습니다. “그렇게 하려면 더 많은 정보가 필요합니다. 하지만 내 생각엔 우리가 어떤 생각을 갖고 있는 것 같아. 그리고 지금까지의 결과는 100% 탈염을 달성하고 유기 부산물의 형성을 0이 아닌 최소한으로 달성할 것으로 기대됩니다.”

Xiao의 연구 그룹은 2019년부터 2021년 사이에 발표된 세 편의 논문에서 150oC만큼 낮은 온도에서 영구 화학 물질의 분해를 세계 최초로 입증했습니다. 이제 열처리는 영구 화학 물질을 완전히 분해하는 가장 유망한 기술 중 하나가 되었습니다.

또 다른 프로젝트에서 그는 극심한 열을 가해 토양에서 PFAS를 분해하는 방법을 시연했습니다. 2022년에 발표된 논문에서 Xiao는 단 30분 동안 토양 온도를 500도까지 가열하면 모든 PFAS의 99%가 분해된다는 사실을 발견했습니다.

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