南京大学张淑娟教授团队Nat. Rev. Clean Technol.|2025年水体PFAS处理技术进展
1月20日，南京大学张淑娟教授团队在Nature Reviews Clean Technology（自然综述·清洁技术）发表了题为“Advances in PFAS treatment in water in 2025”的综述论文（Year in review），系统总结了2025年水体全氟及多氟烷基化合物（PFAS）处理技术进展。关键进展
- 研究发现，全氟及多氟烷基物质（PFAS）还原脱氟过程中的主要障碍并非C–F键的强度，而是初始电子转移步骤所需的高活化自由能。
- 新兴的混合处理技术（如活性炭吸附结合闪速焦耳加热）被开发出来，可同时实现PFAS矿化与高附加值产物的生成。
- 硅酸盐改性零价铁或含硅灰石（CaSiO₃）颗粒的微滴技术被应用于PFAS降解与氟回收。
全氟和多氟烷基物质（PFAS，常被称为"永久性化学品"）的持久性使其在水体中的处理极具挑战性。传统处理方法通常侧重于分离或破坏技术。非破坏性分离技术（如颗粒活性炭吸附、离子交换和膜过滤）能有效从大量水中富集PFAS，但产生的废物流（废吸附剂、膜浓缩液和再生盐水）含有高浓度PFAS，仍需通过水热碱处理或焚烧等破坏性方法进行深度处理。2024年日益严格的饮用水法规加强了对可扩展、集成化、可量化解决方案的需求。至2025年，PFAS水处理研究重点已超越单纯的分离或破坏，转向开发能系统化处理水体并实现含PFAS废物资源化的集成工艺。PFAS在水体中的破坏处理面临多重挑战：反应机制不明确、复杂水体基质中选择性差、缺乏标准化技术评估指标。深入理解降解过程（特别是某些中间体如何阻碍脱氟反应）对提升处理效率和设计易降解替代品至关重要。一项对41种PFAS结构在紫外/亚硫酸盐体系中实验与理论评估的研究揭示了电子转移限制机制，该突破性研究表明PFAS还原脱氟的主要障碍并非C-F键强度，而是水合电子初始转移所需的高活化自由能。对PFAS降解动力学限制及其复杂分解路径的认知，凸显了耦合还原与氧化步骤的混合处理系统的必要性，这种系统能突破动力学瓶颈，实现母体PFAS及其顽固中间体的完全矿化与成本效益优化。除混合处理方案外，2025年的技术创新使浓缩PFAS废物（如水处理产生的废吸附剂）的破坏处理更加经济。例如，一种无溶剂破坏方法与分离技术集成：用碱性物质（NaOH或Ca(OH)2）和闪速焦耳加热处理负载PFAS的颗粒活性炭，实现超过90%氟转化率的PFAS矿化。废活性炭被转化为闪速石墨烯，形成可抵消部分处理成本的增值产品。2025年PFAS原位修复技术也取得进展，例如使用硅酸盐改性纳米零价铁的地下水脱氟系统。硅酸盐作为路易斯酸激活C-F键，显著降低原子氢脱氟的能垒。在模拟可渗透反应墙的柱流反应器中，该材料对全氟辛酸的脱氟率达到75-92%，较传统纳米零价铁提升八倍。微滴化学在PFAS处理中的应用探索于2025年同步展开。研究证明在带电微滴与硅灰石颗粒界面可实现PFAS近乎完全矿化与同步氟固定，这为未来喷雾处理或气溶胶反应器应用提供了潜在方向。采用标准化处理效能指标（如Glass等人提出的脱氟效能指数）对评估新型系统与传统水处理技术的实用性至关重要。日益严格的饮用水限值加大了开发高效PFAS处理方案的压力。2025年的研究进展直接回应了这一需求，证明混合方法对克服PFAS化学惰性、结构多样性和环境持久性带来的固有挑战至关重要。展望未来，研究重点应集中于：将实验室规模的潜力工艺扩展至市政或工业废水场景，提升复杂水体基质中的选择性与成本效益，确保定量质量平衡。最终，需进一步发展PFAS升级回收技术，助力将水污染物转化为资源。版权声明：本公众号仅用于分享前沿学术成果，无商业用途。如涉及侵权，请联系公众号后台删除！
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