Демонстрација на терену полимером стабилизованог активног угља за ин ситу третман подземних вода погођених пер- и полифлуороалкил супстанцама (ПФАС)-.

 

 

Ова студија се фокусира на пер- и полифлуороалкилне супстанце (ПФАС), класу загађивача који се појављују у области животне средине последњих година, са посебним нагласком на ефикасној и трошковно{1}}ефикасној санацији ПФАС-загађених подземних вода. Иако се традиционална технологија пумпи-и-треат (П&Т) широко користи, она пати од недостатака као што су дуги циклуси рада и високи трошкови. Ова студија предлаже и потврђује ин-ситу технологију санације која укључује убризгавање производа колоидног угљеника (ЦЦП, полимер-стабилизованог активног угља), процењујући њену изводљивост и ефикасност у третирању ПФАС-загађених подземних вода путем лабораторијских и теренских Пусх{10} тестова.

In the laboratory-scale aquifer model, researchers used PFAS-spiked synthetic groundwater and sediment collected from the field to observe PFAS removal efficiency after injecting CCP suspension. Results showed that the technology achieved a removal rate of 90.9% to 99.9% for six PFAS compounds, verifying its strong adsorption performance. Subsequent field Push-Pull tests were conducted at a U.S. Navy fire training area (a site with significant PFAS contamination), where approximately 1,900 liters of CCP suspension was injected into the underlying aquifer. Sampling and analysis were performed at 3 months and 10 months post-injection, revealing that the total PFAS concentration in groundwater decreased from >50.000 нг/Л испод границе детекције, чиме се постиже ефикасност уклањања до четири реда величине.

Штавише, спроведена је економска процена која је показала да је укупна цена ове технологије током 20-годишњег оперативног периода приближно 1,47 милиона долара, са-дугорочним оперативним трошковима мањим од половине оних који су повезани са традиционалним П&Т системима. Студија је такође истраживала потенцијални ризик формирања нуспроизвода Н-нитрозодиметиламина (НДМА) и предложила превентивне препоруке.

Све у свему, ова студија је прва која је потврдила ефикасност убризгавања полимер-стабилизованог активног угља (ЦЦП) за санацију подземних вода контаминираних ПФАС-у теренским условима, демонстрирајући њен практични потенцијал за широку примену.
 

 

 

Слика 1. Панел А приказује концентрације (нг/Л) шест перфлуороалкил супстанци (ПФБС, ПФХкС, ПФОС, ПФХкА, ПФХпА и ПФОА) у узорцима подземне воде екстрахованим из Порт 7 јединице водоносног слоја током „пулл“ фазе теста изводљивости пусх{2}}пулл. Извучено је укупно 200 мЛ подземне воде, што чини 15,7% запремине јединице водоносног слоја (1275 мЛ). Концентрације ПФАС у узорцима мерене су у интервалима од 10 мЛ.

 

Слика Б приказује просечне концентрације ПФАС у подземној води јединице водоносног слоја пре пусх-пулл теста, просечне концентрације ПФАС у подземној води извучене из прикључка 7 током „пулл“ фазе теста и просечну ефикасност уклањања ПФАС ЦЦП теста пусх-пулл (%; десна вертикална оса).





Слика 2. Циљне концентрације ПФАС у узорцима подземне воде прикупљеним током „повуци“ фазе демонстрације поља „пусх“{1}}. Тачка са ознаком „0 Л екстраховано“ представља концентрације ПФАС у области пре пусх{4}} теста. Две операције „извлачења“ су спроведене након убризгавања 1.900 литара ЦЦП (5.000 мг/Л полиДАДМАЦ + 5, 000 мг/Л ПАЦ): прва операција је изведена 3 месеца после-ињектирања, са екстрахованим 2.850 литара подземне воде; друга операција је спроведена 10 месеци након{17}}ињектирања, са извађеним 1.900 литара подземне воде. Напомена: На слици су приказани само ПФАС откривени пре и после пусх{21}}теста.


 

 

Иновација ове студије се огледа у три аспекта: техничком концепту, експерименталном дизајну и практичној валидацији.

Прво, аутори предлажу идеју коришћења поликатионског полимера (полиДАДМАЦ) за стабилизацију активног угља у праху (ПАЦ) за формирање система ЦЦП за ињектирање, адресирајући ограничења традиционалног активног угља у подземним медијима као што су превелика величина честица, склоност зачепљивању и неуједначена дистрибуција. Овај систем не само да одржава стабилну величину честица (у просеку 225 нм) већ такође формира пропусну адсорпциону баријеру (ПАБ) у водоносном слоју, омогућавајући дугорочно-ин{3}}хватање и имобилизацију ПФАС на лицу места.

Друго, у смислу иновације експерименталних метода, студија комбинује лабораторијску симулацију са „пусх-пулл“ тестирањем на терену. Први се користи за оптимизацију формулације, контролу величине честица и концентрације, док други спроводи валидацију-великих размера на стварно контаминираном месту (подручје за ватрогасну обуку америчке морнарице), успостављајући затворену петљу од експеримента до примене. Резултати показују да технологија постиже значајно смањење концентрације ПФАС-а на терену од четири-реда--величине и одржава изузетно ниске концентрације 10 месеци након убризгавања, показујући одличну издржљивост и стабилност система.

Треће, студија спроводи систематску процену трошкова и ризика нуспроизвода, откривајући да су дугорочни-оперативни трошкови ЦЦП ин ситу технологије санације за више од 50% нижи од П&Т-а, што нуди економске предности. У међувремену, аутори примећују да полиДАДМАЦ може да генерише НДМА под специфичним условима, предлажући да се извори воде који садрже хлор- или хлорамин-садрже избегавају за припрему ЦЦП суспензија, а тестирање прекурсора НДМА треба да се изврши пре примене на терену. Ова дискусија о безбедности проширује истраживање од пуке санације загађења до нивоа одрживости и контроле ризика.

Укратко, ова студија је прва која је потврдила изводљивост и високу ефикасност полимер-стабилизованог активног угља ин-метода убризгавања на лицу места у теренским условима. Обезбеђује реплициран, јефтин-и одржив нови технички пут за санацију подземних вода контаминираних ПФАС-, постављајући научну основу за будућу промоцију и примену у сложеним геолошким формацијама и ширим сценаријима загађења.