有機フッ素化合物の微粉炭吸着脱離機序の解明と浄水処理効率化によるリスク低減

阐明有机氟化合物在碳粉上的吸附/解吸机理，并通过提高水净化处理效率来降低风险

• 批准号: 22KJ3154
• 负责人: 中沢 禎文
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: National Institute of Public Health
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3154/
• 关键词: 有機フッ素化合物; 環境技術; 活性炭; 吸着; 脱着; 浄水プロセス; PFOS・PFOA; 吸着量

１．浄水場で稼働中の粒状活性炭 (GAC) の有機フッ素化合物 (PFAS) の破過におよぼす水温の影響を調査した。GAC池流入水に含まれる6種のカルボン酸PFAS (C4－C9) はGACの運用開始直後から30日時点まではすべて除去されていた。その後、残存率が徐々に増加し、PFASの鎖長が短いほど残存率の増加速度が大きかった。破過曲線から算出されるPFASの10 %および50 %破過時点の処理水量 (それぞれBV10およびBV50) はPFASの鎖長が長いほど増加した。水温の影響はC4とC5に見られ、低水温 (5－19 度) よりも高水温 (20－29度) の場合にBV50が小さく、高水温が破過を助長させた。吸着容量の小さい短鎖PFASは破過が早く水温の影響が顕著に見られたが、吸着容量の大きい長鎖PFASは破過が遅く水温の影響は小さかった。高水温期にC4とC5の処理後濃度が処理前濃度を超え、両者の脱着が確認された。２．平衡脱着実験によりPFASの脱着量および脱着比率を推定した。GACをPFASフリー水に4か月間晒すことで、6種のカルボン酸PFASと2種のスルホン酸PFASが脱着し水相から検出された。各活性炭濃度におけるPFAS濃度の最大値を脱着平衡濃度とみなして活性炭濃度で除すことでPFAS脱着量を算出し、PFAS脱着量-PFAS濃度の回帰式を求め、脱着可能量 (回帰式の切片) を算出した。PFASの脱着可能量はPFOAが最大 (0.5 μg-PFAS/g-GAC) であったが、GACのPFAS負荷量との比率はPFHxA (Log D=0) で最大となった (60 %)。

1.我们研究了水温对水处理厂运行中颗粒活性炭 (GAC) 中有机氟化合物 (PFAS) 突破的影响。从GAC运行开始到30天后，GAC池进水中含有的六种羧酸PFAS（C4-C9）全部被去除。此后，成活率逐渐上升，且PFAS链长越短，成活率上升的速度越快。根据穿透曲线计算出的 PFAS 穿透 10% 和 50%（分别为 BV10 和 BV50）时的处理水量随着 PFAS 链长变长而增加。水温的影响在C4和C5中可见，高水温（20-29度）时BV50小于低水温（5-19度）时的BV50，高水温促进突破。吸附量较小的短链PFAS突破较快，水温影响明显；吸附量较大的长链PFAS突破较慢，水温影响较小。在高水温期间，C4和C5的处理后浓度超过了处理前浓度，证实了两者的解吸。 2.通过平衡解吸实验估算了PFAS的解吸量和解吸率。将 GAC 暴露在不含 PFAS 的水中 4 个月，水相中解吸并检测到六种羧酸 PFAS 和两种磺酸 PFAS。将各活性炭浓度下PFAS浓度的最大值视为解吸平衡浓度，将其除以活性炭浓度计算出PFAS解吸量，并计算出PFAS解吸量-PFAS浓度的回归方程) 进行了计算。可解吸的最大 PFAS 量为 PFOA (0.5 μg-PFAS/g-GAC)，但 PFHxA (Log D=0) 中 GAC 与 PFAS 负载的比率最大 (60%)。

项目成果

Estimation of the Amounts of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) Released from Spent Activated Carbon

废活性炭中全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS) 释放量的估算

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshifumi Nakazawa;Mari Asami;Koji Kosaka;Yoshihiko Matsui
• 通讯作者: Yoshihiko Matsui

水源河川における有機フッ素化合物汚染とその発生源調査

水源河流有机氟化合物污染及其来源调查

• 发表时间: 2023
• 作者: 中沢禎文;小坂浩司;吉田伸江;浅見真理
• 通讯作者: 浅見真理

溶媒抽出と脱着実験による有機フッ素化合物の脱着性の推定―鎖長、Log Dと脱着量の関係―

通过溶剂萃取和解吸实验估算有机氟化合物的解吸特性 - 链长、Log D 与解吸量之间的关系 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 中沢禎文;浅見真理;小坂浩司;松井佳彦
• 通讯作者: 松井佳彦

Different Fates of Intact/Deteriorated Microplastics, Viruses, Activated Carbon, and Kaolin/Montmorillonite Clay Particles During Water Treatment Processes

水处理过程中完整/变质的微塑料、病毒、活性炭和高岭土/蒙脱石粘土颗粒的不同命运

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshifumi Nakazawa;Yoshihiko Matsui;Taketo Abe;Koki Shinno;Sakiko Kobayashi;Nobutaka Shirasaki;Taku Matsushita
• 通讯作者: Taku Matsushita

全国の浄水場における有機フッ素化合物の存在実態と活性炭処理による除去性の評価

全国净水厂有机氟化合物存在情况评价及活性炭处理去除效果

• 发表时间: 2022
• 作者: 小坂浩司;吉田伸江;浅見真理;中沢禎文;秋葉道宏
• 通讯作者: 秋葉道宏