Occurrence and fate of perfluorinated compounds (PFCs) in wastewater treatment - Αρβανίτη, Όλγα (2015)
Οι υπερφθοριωμένες ενώσεις (Perfluorinated Compounds; PFCs) αποτελούνται από μια υδρόφοβη αλκυλική αλυσίδα, R, ποικίλου μήκους και μια υδρόφιλη ομάδα, Χ, στο άκρο. Εξαιτίας της εξαιρετικής θερμικής και χημικής σταθερότητάς τους, παρασκευάζονται για διάφορες εφαρμογές εδώ και 50 χρόνια και χρησιμοποιούνται ευρέως σε πληθώρα βιομηχανικών και εμπορικών δραστηριοτήτων. Ωστόσο, θεωρούνται μη αποικοδομήσιμες, βιοσυσσωρευόμενες και τοξικές χημικές ουσίες. Μεταξύ των οδών μεταφοράς των συγκεκριμένων ενώσεων στο περιβάλλον, τα υγρά απόβλητα θεωρούνται ως ένας από τους σημαντικότερους. Από την παρακολούθηση της συγκέντρωσης των 18 υπό εξέταση PFCs, οι μέσες συγκεντρώσεις στα εισερχόμενα και επεξεργασμένα λύματα κυμάνθηκαν έως 90.4 και 76.0 ng L-1, αντίστοιχα. Στην αφυδατωμένη λάσπη, οι μέσες συγκεντρώσεις των PFCs κυμάνθηκαν έως 398 ng g-1 επί ξηρού. Για τη μελέτη του φαινομένου της προσρόφησης των PFCs στην ιλύ, πραγματοποιήθηκαν πειράματα διακοπτόμενης ροής με χρήση τριών τύπων λάσπης και τεσσάρων PFCs. Οι τιμές του συντελεστή κατανομής (distribution coefficient, Kd) κυμάνθηκαν μεταξύ 330 έως 6015, 329 έως 17432 και 162 έως 11770 L Kg-1 για την πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και αναερόβια λάσπη, αντίστοιχα. Η αύξηση του pH μείωσε σημαντικά την ικανότητα προσρόφησης όλων των PFCs. Ακόμη, το δισθενές κατιόν (Ca2+) ενίσχυσε την προσρόφηση τους σε μεγαλύτερο βαθμό σε σχέση με το μονοσθενές κατιόν (Na+). Επιπλέον υπολογίστηκε ότι >50% των εξεταζόμενων PFCs αναμένεται να βρίσκονται στη σωματιδιακή φάση στο βιοαντιδραστήρα ενεργού ιλύος και στον αναερόβιο χωνευτή, ενώ ≤3% των αρχικών PFCs προβλέπεται ότι θα μεταφέρεται μέσω των στραγγισμάτων της επεξεργασμένης ιλύος. Τέλος, διερευνήθηκε η απομάκρυνση τεσσάρων PFCs με χρήση τριών τύπων nZVI. Συγκεκριμένα, για τη μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε αντιδραστήρες διακοπτόμενης ροής, μελετώντας τρεις τύπους nZVI. Τα μεγαλύτερα ποσοστά απομάκρυνσης για όλες τις εξεταζόμενες PFCs υπολογίστηκαν με χρήση freshly synthesized nZVI modified with Mg-aminoclay και κυμαίνονταν από 38% έως 96%. Η αύξηση της συγκέντρωσης του nZVI (100 mg L-1), η τιμή pH 3, η θερμοκρασία 20 ˚C και η χρήση φρέσκου συνθετικού υλικού αύξησαν σημαντικά τα ποσοστά απομάκρυνσης τους. Ο μηχανισμός απομάκρυνσης αποδείχθηκε ότι οφείλεται τόσο σε προσρόφηση όσο και στην αποδόμηση των ουσιών. Παρόλο που παραπροϊόντα των PFCs δεν ανιχνεύθηκαν, ο μηχανισμος αποδόμησης επιβαιβεώθηκε με τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό F-.