Rimozione PFAS mediante scambio ionico
Oltre all'adsorbimento di carbone attivo , lo scambio ionico è un'altra opzione che sta guadagnando il mercato al giorno d'oggi. Come il GAC, le perle di resina a scambio ionico sono confezionate in un recipiente e azionate in modalità passante.
Nelle tipiche acque superficiali/falde acquifere con condizioni di pH neutro, i PFAS sono caricati negativamente a causa della dissociazione dei gruppi funzionali carbossilici o solfonici nella maggior parte delle molecole di PFAS. La resina a scambio anionico (AER) carica positivamente è molto promettente per la rimozione di PFAS acidi con "teste" solfoniche, la percentuale di rimozione è fino al 90-99% (non erano disponibili dati sul volume del letto) [1].
Rispetto al carbone attivo granulare (GAC), che predilige le sostanze idrofobe per la sua natura idrofoba, l'AER ha invece una grande affinità con i PFAS idrofili, ad es. acidi perfluoroalchilici (PFAA). Il meccanismo avviene principalmente attraverso lo scambio con le teste di acido carbossilico o solfonico dei composti PFAA [2].
Come menzionato in un'altra pagina (collegarsi alla pagina "Rimozione PFAS mediante adsorbimento di carbone attivo"), l'adsorbimento GAC di PFAS è sensibile alla concorrenza della materia organica presente. L'efficienza dell'AER per PFAS è, tuttavia, maggiormente influenzata dagli anioni co-presenti. Pertanto, nel caso in cui l'acqua di alimentazione contenga solidi totali disciolti (TDS) elevati, l'AER potrebbe non essere l'opzione ideale per la rimozione dei PFAS.
Lo scambio ionico è un processo di reazione veloce rispetto all'adsorbimento, che richiede un tempo di contatto molto più breve (di solito 2 - 3 minuti) tra le perline di resina e gli inquinanti, questo si traduce in una configurazione del sistema più piccola e in meno ingombro, risparmiando sui costi di capitale. Lo scambio ionico è stato anche testato per avere una maggiore durata e una maggiore durata del letto, in generale 6-18 mesi, rispetto ai 9-12 mesi per i filtri GAC sulla rimozione del PFAS [3].
Poiché lo scambio ionico richiede la rigenerazione chimica per il recupero della capacità, verrà prodotto un flusso di rifiuti contenente PFAS ad alta concentrazione, che è persino difficile da trattare. Per evitare la produzione di rigeneranti di scarto, viene considerato lo scambio ionico a passaggio singolo (o monouso), le perle di resina di scarto (fondamentalmente prodotte da materiale idrocarburico) vengono quindi gettate in discarica o incenerite.
Nelle tipiche acque superficiali/falde acquifere con condizioni di pH neutro, i PFAS sono caricati negativamente a causa della dissociazione dei gruppi funzionali carbossilici o solfonici nella maggior parte delle molecole di PFAS. La resina a scambio anionico (AER) carica positivamente è molto promettente per la rimozione di PFAS acidi con "teste" solfoniche, la percentuale di rimozione è fino al 90-99% (non erano disponibili dati sul volume del letto) [1].
Rispetto al carbone attivo granulare (GAC), che predilige le sostanze idrofobe per la sua natura idrofoba, l'AER ha invece una grande affinità con i PFAS idrofili, ad es. acidi perfluoroalchilici (PFAA). Il meccanismo avviene principalmente attraverso lo scambio con le teste di acido carbossilico o solfonico dei composti PFAA [2].
Come menzionato in un'altra pagina (collegarsi alla pagina "Rimozione PFAS mediante adsorbimento di carbone attivo"), l'adsorbimento GAC di PFAS è sensibile alla concorrenza della materia organica presente. L'efficienza dell'AER per PFAS è, tuttavia, maggiormente influenzata dagli anioni co-presenti. Pertanto, nel caso in cui l'acqua di alimentazione contenga solidi totali disciolti (TDS) elevati, l'AER potrebbe non essere l'opzione ideale per la rimozione dei PFAS.
Lo scambio ionico è un processo di reazione veloce rispetto all'adsorbimento, che richiede un tempo di contatto molto più breve (di solito 2 - 3 minuti) tra le perline di resina e gli inquinanti, questo si traduce in una configurazione del sistema più piccola e in meno ingombro, risparmiando sui costi di capitale. Lo scambio ionico è stato anche testato per avere una maggiore durata e una maggiore durata del letto, in generale 6-18 mesi, rispetto ai 9-12 mesi per i filtri GAC sulla rimozione del PFAS [3].
Poiché lo scambio ionico richiede la rigenerazione chimica per il recupero della capacità, verrà prodotto un flusso di rifiuti contenente PFAS ad alta concentrazione, che è persino difficile da trattare. Per evitare la produzione di rigeneranti di scarto, viene considerato lo scambio ionico a passaggio singolo (o monouso), le perle di resina di scarto (fondamentalmente prodotte da materiale idrocarburico) vengono quindi gettate in discarica o incenerite.
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Riferimenti:
[1] PFAS: Drinking Water Treatment, EPA, Calgon Carbon, Pittsburgh PA, 1 March, 2018.
[2] Remediation technologies and methods for per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), March 2018.
[3] Webinar: Carbon and Resin Solutions For PFAS Removal in Your Community or Industry.