הבנה של זיהום אורגני עקבי (POPs)

(ב) [ה]:0] זיהום אורגני עקבי (POPsssve)FLT:1 הם קבוצה של תרכובות כימיות רעילות מאוד המתנגדים להשפלה בסביבה.הם נשארים שלמים לתקופות ארוכות במיוחד - לעתים קרובות עשרות שנים או אפילו מאות שנים - והם יכולים לנסוע מרחקים עצומים דרך אוויר, מים, מינים מגרה הם שפתיים, כלומר מצטברים ברקמות השומן של יצורים חיים, ו- 3.

(ה) דוגמאות נפוצות של POPs כוללות את FLT:0 (DDTofph1) (דכרובודיפנודיפנודילרואת'אן), FLT:2PCBLCFLT 3 (החומרים המאולפים), כולל חומרים מסוכנים של פסולת (FLT:4dioxins) ו-FLT (FLT 7) חומרים מסוכנים ל-Floricial (OL)

מאמצים בינלאומיים לשלוט ולסלק את POPs מתואמת תחת האמנה:0Stockholm על Persistent Organicמזהמים אורגניים של Persistent (Persistent Organic AuutantsFLT:1), אשר מתעדת מעל 30 כימיקלים לפעולה גלובלית.למרות איסורים רגולטוריים ונקודות שלב, כמויות גדולות של מורשת נשארות באדמה, משקעים, וגופי מים חדשים ממשיכים להופיע.

לפרטים נוספים על סיווגים והשפעות בריאותיות של POP, מתייחסים לאתר האמנה (FLT:0) U.S. Environmental Protection Agency (EPA) POPs PagecioFLT:1 ו-FLT:2Stockholm Convention Site (FLT 3: 3).

מדע הפחמן הפעיל

(FLT:0) הפעלת פחמןFLT:1 (הנקרא גם פחם פעיל) הוא צורה ⁇ של פחמן מעובד כדי ליצור שטח משטח פנימי עצום - באופן חד-משמעי 500-1500 מ"ר לגרם.שטח זה מספק אינספור אתרים עבור החזקה של מולקולות, מה שהופך פחמן מופעל אחד המודעות היעילים ביותר עבור מזהמים אורגניים.

(הופנה מהדף פחמן מיוצר מחומרי מקור פחמן כגון פחם, קליפות קוקוס, עץ או אפונה.תהליך ההפעלה כרוך חימום חומר הגלם בנוכחות סוכן חמצון (Steam, פחמן דו חמצני, או אוויר) בטמפרטורות גבוהות (600-900 מעלות צלזיוס) שלב זה יוצר רשת מורכבת של FLT:0 מיקרופורמולמנטים 1 (פחות מ 2m), 000 000) ביעילות) 000 000 000 (nFore) ו-NV)

שתי צורות פיזיות נפוצות הן פחמן מופעל (GAC) מופעל פחמן (GAC)FLT:1 ו-FLT:2powdered מופעל פחמן (PAC) LT 3 GAC משמש מסננים קבועים עבור מים רצופים או טיפול אווירי מתמשך, בעוד PAC הוא מוזרק ישירות לתוך תהליכי טיפול עבור פרסומות מהירות.

הכימיה של פחמן מופעל גם ממלא תפקיד. חמצן המכיל קבוצות פונקציונליות (למשל, carboxyl, hydroxyl, phenol) ניתן להציג במהלך הפעלה או באמצעות טיפול לאחר, המשפיע על המודעות של קוטב או ionizable POPs.הבנת תכונות אלה מאפשר מהנדסים להתאים את מוצרי פחמן מופעלים עבור הסרת ספציפי.

מנגנונים של מודעות

המנגנון העיקרי שלפיו פחמן מופעל מסירים את POPs הוא FLT:0 מודעות פיזיקליות (Plastation) 1 (פיזיות) כוחות בלתי-חלפיים - כוחות ונדלים עור ומיזוג אינטראקציות - מולקולות POPD אל פני השטח פחמן.עבור הרבה לא קוטבי ומקוטב בינוני, תהליך זה הוא חיובי מאוד כי פני השטח פחמן הוא הידרופובי.

במקרים מסוימים, (FLT:0) מודעות כימיות, ⁇ 1 (שמטה) מתרחשת, מעורב קשרים קוה-שוויון חזק יותר או איטוניים.זה נפוץ יותר כאשר פני השטח פחמן השתנו עם קבוצות פונקציונליות מיוחדות או כאשר המזווג יכול לעבור תגובה כימית על פני השטח.

  • גודלו של FLT:0 (FLT:1 מולקולות POP חייב להיות מסוגל להיכנס pores; אם pores הם קטנים מדי, מודעות מוגבלת. עבור מולקולות גדולות יותר כמו dioxins או PBDEs, meso ⁇ פחמן ביצועים טובים יותר.
  • (ב) ,0) זמן מגע ארוך יותר (FLT:1 ), מאפשר דיפוזיה עמוקה יותר ל pores ושיעורי הסרה גבוהים יותר.
  • (FLT:0) כימיה של סולול: pH:1, כוח איטוני, ואת נוכחות של חומר אורגני טבעי יכול להתחרות באתרי מודעות או לשנות את הסולילות של POP.
  • (ב) טמפרטורות גבוהות יותר (FLT:0) טמפרטורות גבוהות יותר בדרך כלל מגבירות את הטבוליות, אך יכולות להחליש את האינטראקציות בין ואן דר וואל.

השילוב של שטח פני השטח גבוה, מבנה פואר מתאים, וכימיה של פני השטח החיובי הופך את פחמן יעיל במיוחד בדיכוי אפילו רמות עקבות של POPs - לעתים קרובות להפחית ריכוזים של חלקיקים-עשר (pb) לחלקים-tr-טריליון (ppt).

מופעל פחמן בטיפול במים עבור POP Removal

מים מזוהמים עם POPs הוא דאגה גלובלית. פחמן מופעל בשימוש נרחב ב-FLT:0drinking מים צמחים טיפול ב-ALT:1 כדי לעמוד בסטנדרטים רגולטוריים עבור micropollutants אורגני.FLT:2Granular מופעל פחמן (GAC) מסננים FLT 3: הם טכנולוגיה סטנדרטית להסרת חומרי הדברה (למשל, DDT, DieL), כימיקלים תעשייתיים וכימיקלים (B) מקרקעים וכימיקלים זעירים).

ב-FLT:0 â € ¢ טיפול במים municipal 1 (EBCT) הוא לעתים קרובות ממוקם לאחר coagulation ו סימנטציה כדי מטרה לפזר POPs.זמן המגע במיטה ריקה (EBCT) הוא פרמטר עיצוב קריטי, בדרך כלל החל מ 10 עד 30 דקות עבור מודעות יעילות POPGent GAC יכול להיות regenerated תרמית, להגיב על פחמן ו-areshtrompreshtreshtemtemerated פרסומות - אם כי ייתכן לדרוש הרס של זמן רב.

(FLT:0) פלודר פחמן מופעל (PAC)היפוך:1) משמש במצבים עונתיים או חירום, נוסף ישירות לתהליך הטיפול.זה יעיל במיוחד להסרת תרכובות טעם וodor אבל גם ללכוד הרבה POPs. לאחר השימוש, PAC הוא הוסר יחד עם סלפא, אשר מציב אתגר לרשות כי ה-P לא נהרס.

יישומים תעשייתיים כוללים (FLT:0) מים remediationofal 1 ; באתרים מזוהמים (למשל, צמחים כימיים לשעבר, מחסנים) ו-FLT:2wastewater TreatmentveFLT 3 בייצור כימי.

לקבלת מידע נוסף על פחמן מופעל בטיפול במים, גיליון העובדות של EPA על גרנרול מופעל פחמן (GAC)cioFLT:1 מספק נתונים עיצוב וביצועים.

הסרת POPs ספציפיים: PFAS, PCBs, ו- Dioxins

PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances)

PFAS הם קבוצה גדולה של טבליות המשמשים ציפויים שאינם מקל, קצף כיבוי אש, ואת מרקים עמיד במים. תרכובות אלה הם מאוד מתמשך ונייד במים.פעיל פחמן, במיוחד FLT:0bituminous פחם מבוסס GACFLT:1, הוכח להסיר ביעילות PFAS ארוך כגון PFOA ו PFOS ממים אחרים, לפעמים יותר חום (Fgic) הם פחות או יותר phos) הם פחות מתקדמים; הם לעתים קרובות יותר.

Polychlorinated Biphenyls (PCBs)

PCBs שימשו בציוד חשמלי ונוזלים תעשייתיים עד נאסר בשנות ה-70.הם מאוד שמפופיליים ומודעותם בחריפות לפחמן.מערכות GAC להשיג > 99% הסרת PCB מן המים בתנאים אופטימליים.

דיוקסינים ופרואנס

דיוקסינים ופרועים מיוצרים ללא כוונה במהלך תהליכי הבעירה (התמריץ, מתכת smelting) תרכובות אלה הן רעילות מאוד אפילו ברמות pt. הפעלת הזרקת פחמן לתוך זרמי גז פלואי היא טכניקה מוכחת להסרת דיוקסינים מפני פליטות חומרים ממאירים.הפרסומות פחמן דיוקסינים משלב הגז, ואת הפחמן הובל נאסף במסננים.

מיזוג אוויר עם פחם פעיל

פחמן מופעל חיוני להסרת POPs מזרימי אוויר וגז.InfLT:0industrial ventilation FLT:1 ו FLT:2exhaust גז טיפול FLT 3:, מסנני פחמן ללכוד POPs, כולל חומרי הדברה, PCBs, ו dioxins כי עשוי להיות נוכח כמו aerosolssols או vaporsption.

ב-FLT:0 waste-to- Energy PlantFearLT:1, אבקה פחמן מופעל מוזרק לתוך גז שפעת לפני מכשיר הבקרה החלקי.הפרסומות פחמן דיוקסינים ופרועים, למנוע את שחרורו לתוך האווירה. טכנולוגיה זו, בשילוב עם סינון של בית השקיה, יכול להשיג הסרת יעילות העולה על 99% עבור דיוקסינים.

עבור (FLT:0) דלתות אוויר איכות אוויר איכות 1 בניינים ליד אתרי תעשייה או אזורים מזוהמים, מטוהרים אוויר נייד עם מסננים פחמן מופעלים לספק שכבת הגנה נוספת.עם זאת, פחמן חייב להיות מוחלף באופן קבוע כי התיישבות עם POPs בסופו של דבר להפחית את הביצועים ועלול להוביל ל-remission.

המונחים: soil and Sediment Remediation

(האדמה והחילה של ה-SEC) מציבים אתגרים ייחודיים מכיוון ש-PSD לעיתים קרובות קשורים לחומר אורגני ולחלקיקים.יישום ישיר של FLT:0activated Carbon AmendmentsFLT:1 ל-Sidment כבר זכה להפעלה כ-FLT:2in-sitution FLT:3.

(ב) ניתן להשתמש בפחמן מופעל ב-FLT:0ex-ituoferph 1 יחס - אדמה מובחנת מעורבב פחמן ומים, ולאחר מכן מותר להגיב.מזהמים פחמן-קרקע מלאים או מטופלים תרמיים.

אתגרים כוללים לספק פחמן אפילו לתוך הקרקע או מטריקס של סימנט ולהבטיח יציבות ארוכת טווח של מודעות POPs. שדה מחקרים מראים כי פעילות ביולוגית וחומר אורגני טבעי יכול בהדרגה לפסול כמה ממזהמים מפרסומות, כך ניטור הוא חיוני.

יתרונות ומגבלות של פחמן פעיל

(ב) ויקרא י"ד:

  • יעילות גבוהה להסרת טווח רחב של POPs, לעתים קרובות מעל 95%.
  • עלות נמוכה יחסית לחמצן מתקדם או מערכות קרום.
  • טכנולוגיה פרובנס עם עשרות שנים של יישום בקנה מידה מלא.
  • ניתן להשתמש בשילוב עם תהליכי טיפול אחרים (למשל, כצעד מלוטש).
  • חידוש של GAC מקטין את עלויות הפסולת והמעגלות.

(ב) ויקרא י"ד:

  • פחמן מופעל הופך לבזבוז מסוכן אם הוא מכיל ריכוזים גבוהים של POPs; יש צורך בחיסון או בנחת בטוחה.
  • הביצועים יורדים בנוכחות ריכוזים גבוהים של חומר אורגני טבעי (NOM) המתחרה באתרי מודעות.
  • לא יעיל עבור קטן מאוד, הידרופילי POPs (למשל, קצר שרשרת PFAS) ללא שינויים מיוחדים.
  • נדרש חידוש תקופתי או החלפת, אשר עולה עלות תפעולית.
  • אדמירציה היא תהליך העברה, לא הרס - POPs נשארים שלמים אלא אם כן הפחמן נהרס באופן תרמי.

למרות מגבלות אלה, פחמן מופעל נשאר הטכנולוגיה המאומצת ביותר להסרת POP, במיוחד במים ובטיפול אווירי.

השוואה עם טכנולוגיות אחרות של POP

בעוד פחמן פעיל הוא פתרון מוביל, טכנולוגיות אחרות זמינות ולעתים משמשות בשילוב:

  • (FLT:0) תהליכי אוקסידציה מתקדמים (AOPIR): השתמש ב- ozone, מימן peroxide, אור UV, או photocatalysts כדי לשבור את POPs לתרכובות פחות מזיקות. AOPs יכול להרוס POPs ולא רק מודעות, אלא הם בעלי אנרגיה, ולא יכול להיות יעיל עבור נפח גדול או עקבות.
  • (בלטינית:0) מנברן פיליפטרציה (אוסמוזה הפוכה, ננומטרציה): נפלא להסרת PFAS ו- Ionic POPs אחרים, אבל membranes הם יקרים ומייצרים זרמים מרוכזים הדורשים סילוק.
  • טיפול תרופתי:0 (Biological Treatment:FLT:1 כמה מיקרואורגניזמים יכולים לזלזל ב- POP מסוים בתנאים ספציפיים (למשל, הפחתה אנאירובית של PCBs).
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

לכל טכנולוגיה יש את הנישה שלה.פעיל פחמן נבחר לעתים קרובות עבור הביצועים הרחב שלה, פשטות, והשקעה הון נמוך יותר. עבור ספא מאתגר, שילוב של טיפול פחמן ואחריו AOPs או סינון membrane יכול להשיג כמעט לחלוטין להסרת.

חידושים וכיוונים עתידיים

המחקר ממשיך לשפר את ביצועי הפחמן המופעלים נגד POPs:

  • (FLT:0) שינוי פני השטח: 1FLT 1:1 הפחתה של פחמן עם מתכות (למשל, ברזל, כסף) או קבוצות כימיות כדי לשפר את המודעות של POPs ספציפיים ומאפשרים השפלה קטליטית.
  • חומרים:0 (Composite Materials: FLT:1 משלב פחמן מופעל עם ביושר, תחמוצת גרפן או צינורות פחמן כדי ליצור מודעות היברידיות עם יכולת גבוהה יותר.
  • (FLT:0 Magnetic מופעל פחמן:FLT:1 שילוב של חלקיקים חד-חמצני ברזל מאפשר התאוששות קלה עם מגנטים, פשט טיפול ומאפשר שימוש חוזר.
  • טכניקות הדור:0 (FLT:1) שיטות חדשות כגון חידוש אלקטרו-כימי, חימום מיקרוגל והתחדשות ביולוגית להפחית את השימוש באנרגיה ולהרחיב את חיי הפחמן.
  • מקורות בלתי אפשריים:0 (FLT:103) השימוש ב- ביושר מפסולת חקלאית כאלטרנטיבה בעלות נמוכה יותר ונפטפת פחמן לפחמן המופעל על ידי פחם.

חידושים אלה שואפים להוריד את העלות ואת טביעת הרגל הסביבתית של הסרת POP מבוססת פחמן תוך הרחבת טווח שלמזהמים שניתן לטפל בהם.

מסקנה

חומרים אורגניים עקביים נשארים איום גלובלי חמור על בריאות האדם והסביבה, וההסרה שלהם מן המים, האוויר והקרקע היא עדיפות גבוהה.FLT:0ivated פחמן מודעות אופטיפיקציה 1:1 הוא הוכחה, תכליתי, וטכנולוגיה יישומית נרחב כי למעשה להפחית ריכוזים של ניהול פחמן לרמות בטוחות.