“顽固因缘”永远终结持久性化学物质…UNIST开发处理“难分解有害物质”全氟化合物技术

利用导电高分子实现全氟化合物吸附与脱附技术开发，刊登于《Environ. Sci. Technol.»

浓缩时电解能耗降至原来的1/20…有望构建分离与处理一体化系统

由于一旦泄漏到环境中就数百年都无法自然分解，被称为“永久化学物质”的全氟化合物，其处理新技术已经被开发出来。

蔚山科学技术院（UNIST）地球环境城市建设工学系 Kim Gwiyeong 教授与半导体材料·部件研究生院 Kim Byeongjo 教授团队于15日表示，他们开发出一项技术，利用导电高分子吸附并富集水中低浓度分散的全氟化合物，随后再对其进行电分解。

全氟化合物是一种用于平底锅涂层、防水服装制造以及半导体工艺等的物质，在自然界中几乎不会分解。近期有研究接连指出，即便仅含有极微量全氟化合物也可能影响健康，因此韩国、美国等国家正趋向于将饮用水中全氟化合物的含量标准强化至每升纳克级以下。这也是为何有必要开发出连低浓度全氟化合物废水都能高效处理的技术。

研究团队利用导电高分子，在低浓度废水中富集全氟化合物，再将其分离出来进行电分解，开发出了相关技术。该技术着眼于导电高分子的性质会随着施加在高分子上的电压方向等发生变化这一点。

当将涂覆有这种导电高分子的电极放入废水中并施加电压时，高分子就像磁铁吸附铁粉一样，可以将全氟化合物集中到表面。改变电压方向后，附着在电极上的全氟化合物又会重新脱附出来。利用这一原理，可以有选择性地从水中挑出被稀释漂浮的全氟化合物，将其在高浓度状态下集中后单独处理，与在低浓度状态下处理相比，所需电能大幅减少。

研究团队采用这种方式，以比现有电化学分解方式低20倍以上的电能分解了全氟化合物，并确认该方法在污水处理出水、自来水等复杂水质条件下也可适用。

研究团队还构建了一套净化系统，在一个分解槽内同时配置了用于富集全氟化合物的吸附电极和用于分解的电极。由于该方式可以连续实现分离与分解，因此有望进一步简化全氟化合物处理工艺。

目前，对低浓度全氟化合物废水的处理主要采用活性炭等吸附全氟化合物后，再在高温下焚烧或填埋的方式，即将“分离”和“处理”两个阶段区分开来。尤其是填埋处理的情况下，存在的问题在于，全氟化合物并未在自然界中被分解，仅仅停留在“隔离”层面。

Kim Gwiyeong 教授表示：“与一般的全氟化合物吸附剂不同，导电高分子在脱附及再生过程中不需要进行化学药品处理，而且可以轻松再次分离出已被吸附的全氟化合物，因此有望成为处理低浓度全氟化合物废水的经济性替代方案。”他还补充称：“与既有技术不同，本技术将分离和处理阶段一体化，并且不是对从废水中分离出的全氟化合物进行填埋或焚烧，而是能够进一步实现分解，这一点也是差异所在。”

研究团队还通过分子动力学模拟，阐明了导电高分子对全氟化合物的吸附与脱附机理。主导本次模拟研究的 Kim Byeongjo 教授解释称：“本次的计算与模拟结果，今后也可为设计同时具备污染物选择性与可逆性的全新吸附剂提供重要参考标准。”

本次研究成果已于1月13日发表在环境与能源领域权威国际学术期刊《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。

本研究的开展得到了科学技术信息通信部韩国研究财团以及产业通商资源部韩国产业技术振兴院的资助。