以微波水熱法輔助過硫酸鹽降解水中全氟辛酸

全氟化合物因具有環境持久性、生物累積性及對人體有潛在的毒性,且其碳-氟鍵結(C-F)具高穩定性,無法藉由自然程序破壞,必須研發出有效的方法,使其降解為二氧化碳(CO2)及氟離子(F-)。本研究以全氟辛酸(perfluorooctanoic acid, PFOA)做為主要污染物,以微波水熱法加速過硫酸鹽氧化PFOA,另選擇零價鐵作為過硫酸鹽的活化劑,藉由零價鐵解離出亞鐵離子活化過硫酸鹽,同樣在微波場下反應,加速PFOA降解成最終產物。實驗在不同溫度、pH值、過硫酸鹽加藥量及零價鐵加藥量下之PFOA及全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulphonate, PFOS) 去除效率。實驗結果顯示,藉由微波加熱的協助可加快過硫酸鹽去除PFOA的速率,在PS/MW系統130℃下,當pH值從11降到2,PFOA去除率從0%增加到84.3%;過硫酸鹽濃度對PFOA去除的影響,以PFOA的假一階反應常數(kobs)做比較,過硫酸鹽5 mM及10 mM的kobs值分別是1mM的1.29倍及4.31倍;溫度的影響在過硫酸鹽5 mM、pH3、140℃的條件下反應1小時後,PFOA去除率超過98%;而過硫酸鹽結合零價鐵粉系統下(PS /ZVI/MW)更能提升PFOA的去除效率,比較MW、PS/MW及PS/MW/ZVI系統的反應動力常數分別為 4.0×10-3 h-1,9.7 ×10-2 h-1及2.3×102 M-1h-1(二階反應動力)。最佳條件應用於PFOS上結果顯示,於PS/ZVI/MW其在反應時間30分鐘內PFOS去除率可達75.0%,具有實際的應用性。

作者:張世佳