半導体産業の成長に先駆けて汚染を防止する新しい PFAS 除去プロセス (New PFAS removal process aims to stamp out pollution ahead of semiconductor industry growth)

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2024-11-07 アメリカ合衆国・イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームは、PFAS(ペルおよびポリフルオロアルキル物質)を水から効率的に除去・破壊する新たな電気化学的手法を開発しました。この手法は、超短鎖から長鎖までの多様なPFASを一度に処理でき、特に半導体製造に関連する汚染問題への対策として注目されています。研究では、レドックス電気透析と電気吸着を組み合わせた装置を使用し、PFASを捕捉・濃縮し、最終的に電気化学的酸化によってフッ化物イオンに変換することで、環境中からこれらの有害物質を効果的に除去することに成功しました。この技術は、半導体産業の成長に伴うPFAS汚染への対策として期待されています。

<関連情報>

酸化還元電気透析と電気吸着の統合による超短鎖~長鎖PFASの除去 Integrating redox-electrodialysis and electrosorption for the removal of ultra-short- to long-chain PFAS

Nayeong Kim,Johannes Elbert,Ekaterina Shchukina & Xiao Su
Nature Communications  Published:27 September 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-52630-w

半導体産業の成長に先駆けて汚染を防止する新しい PFAS 除去プロセス (New PFAS removal process aims to stamp out pollution ahead of semiconductor industry growth)

Abstract

A major challenge in per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) remediation has been their structural and chemical diversity, ranging from ultra-short to long-chain compounds, which amplifies the operational complexity of water treatment and purification. Here, we present an electrochemical strategy to remove PFAS from ultra-short to long-chain PFAS within a single process. A redox-polymer electrodialysis (redox-polymer ED) system leverages a water-soluble redox polymer with inexpensive nanofiltration membranes, facilitating the treatment of varied chain lengths of PFAS without membrane fouling. Our approach combines both ion migration by electrodialysis (for PFAS with chain lengths ≤C4) and electrosorption strategies (for PFAS with chain lengths ≥C6) to eliminate approximately 90% of ultra-short-, short-chain, and long-chain PFAS. At the same time, we achieve continuous desalination of the source water down to potable water level. The redox-polymer ED exhibits remarkable PFAS removal in real source water scenarios, including from matrices with 10,000 times higher salt concentrations, as well as secondary effluents from wastewaters. Additionally, the removed PFAS is mineralized with a defluorination performance between 76-100% by electrochemical oxidation, highlighting the viability of integrating the separation step with a reactive degradation process.

1102水質管理
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