Terwijl ze geleidelijk uit brandbestrijdingssystemen worden verwijderd, worden per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS) aangetroffen in waterig blusschuim (AFFF) en apparatuur. Om de industrie te helpen deze uitdaging het hoofd te bieden, optimaliseert TRS Group een methode voor het reinigen van PFAS uit brandblusapparatuur. Hieronder bespreken we de uitdagingen van AFFF-verwijdering en bespreken we een effectieve oplossing.
Waarin verschilt PFAS van andere verontreinigingen?
Met de fluorhoudende staarten (rechts weergegeven in groen) en verschillende functionele groepen (koppen weergegeven in rood), zijn PFAS-moleculen chemisch en fysiek stabiel en zijn ze heel anders te behandelen dan oplosmiddelen en petroleumkoolwaterstoffen. Unieke PFAS-kenmerken zijn onder meer:
- De koppen kunnen neutraal, kationisch, anionisch of zwitter-ionisch zijn.
- De moleculen kunnen fungeren als basen en zuren.
- De saneringsdoelen liggen vaak in het nanogram per liter (ng/L) bereik, ordes van grootte lager dan de typische concentratiedoelen voor oplosmiddelen.
- De moleculen hebben een affiniteit voor lucht-water grensvlakken. In verhoogde concentraties kunnen ze schuim vormen vanwege hun oppervlakteactieve eigenschappen.
Deze eigenschappen creëren uitdagingen voor sanering en PFAS-opruiming, waarbij de chemie in gedachten moet worden gehouden bij het selecteren van methoden.
PFAS uit de oplossing halen
Hoewel PFAS uit water kan worden verwijderd met behulp van ionenuitwisseling en granulaire actieve kool (GAC), leiden vanwege hun lage affiniteit voor GAC en lage opgeloste concentratiedoelen, de frequente vervanging van GAC en regeneratie van harsen tot hoge operationele kosten. De industrie werkt intensief aan het vinden van goedkopere PFAS-waterbehandelingsoplossingen.
Een dergelijke oplossing heet de perfluorAdTM methode. Eenmaal opgelost in warm water, bindt dit duurzame, voedselveilige en honingachtige product de PFAS-moleculen om kleine vlokken te vormen, dit zijn clusters van PFAS- en oliezuurdeeltjes. De vlok is zwaarder dan water, dat we kunnen verwijderen door een combinatie van bezinking en filtratie.
Reinigingsmiddelen die desorptie en oplossing vergemakkelijken en vervolgens de PFAS binden, zullen effectiever zijn dan traditionele oppervlakteactieve stoffen en oplosmiddelen.
AFFF verwijderen uit brandbestrijdingsmiddelen
AFFF bevat typisch 3 tot 10 procent (%) PFAS op gewichtsbasis. De overige vloeistoffen zijn dragervloeistoffen, zoals glycolen, esters en polyglycociden in verschillende formuleringen. In een standaard schuimtank van 30 gallon is de PFAS-massa 5 tot 10 kilogram (kg). Helaas is drievoudig spoelen (of meer) met water niet zo effectief als gewenst.
Het grootste deel van de PFAS wordt verwijderd door de AFFF uit de systemen te laten lopen, zoals hieronder links wordt geïllustreerd.
Hoewel vers AFFF-concentraat vloeibaar is en gemakkelijk kan worden overgebracht naar schuimtanks aan boord van de voertuigen, kan AFFF na verloop van tijd viskeus worden, vaste coatings vormen en zich hechten aan tankoppervlakken en leidingen. Dergelijke PFAS-rijke korstophopingen zijn moeilijk te verwijderen, tenzij de oppervlakken toegankelijk zijn en kunnen worden gereinigd door te schrapen en onder hoge druk te wassen. Het verwijderen van korstjes wordt vergemakkelijkt door fysieke agitatie.
Aangezien de meeste interne oppervlakken ontoegankelijk zijn, is het van cruciaal belang dat de reinigingsmethode en middelen goed werken in de hoeken en gaten van de tanks en leidingen. Middelen, zoals PerfluorAd, zorgen ervoor dat korsten en vloeibare AFFF-resten worden opgelost, omdat de chemische flocculatie PFAS wegtrekt van de afzettingen.
De meest kostenefficiënte spoeling omvat verwarmde oppervlakteactieve stoffen en fysieke agitatie. Dit geldt met name voor voertuigen die al lang in gebruik zijn en aanzienlijke resten van ouder schuimconcentraat of korstafzettingen hebben.
Afvalproductie minimaliseren
De perfluorAdTM reinigingsproces gebruikt tussen de 500 en 2000 gallons water voor elke vrachtwagen. We spoelen eerst drinkwater door de vrachtwagen. Daarna verwarmen we het water en voegen PerfluorAd toe. Let op de crud in de onderste linker foto hieronder. Het is duidelijk dat het toevoegen van PerfluorAd een aanzienlijke invloed heeft op de verwijdering van AFFF.
We verwijderen het grootste deel van de PFAS als een kleine hoeveelheid vlokmiddel in de tank met kegelbodem die hieronder op de grote foto wordt getoond. De afvalstroom die ontstaat is een paar liter slib.
Een belangrijk kenmerk van de perfluorAdTM proces, behandelen we het spoelwater, waardoor het geproduceerde afval verder wordt verminderd, wat resulteert in substantiële kostenbesparingen. Ten slotte polijsten we het water in granulaire actieve kool (GAC) vaten voordat het wordt geloosd.
Toekomstige verbeteringen aan het systeem kunnen destructieve waterbehandelingsprocessen omvatten, zoals sub- of superkritische wateroxidatie om de hoeveelheid geproduceerd afval verder te verminderen.
Terugkaatsen
Aan het einde van de AFFF verwijderenspoelen we de schuimtanks en het leidingsysteem herhaaldelijk door met schoon water. Zodra we niet-schuimende omstandigheden hebben bereikt, nemen we een monster van het water voor analyse. We bereiken doorgaans een verlaging van de PFAS-concentratie met meer dan 99.8%. Onze berekening laat zien dat waar een typische brandblusgebeurtenis zou leiden tot het vrijkomen van 5 tot 10 kg PFAS per ongereinigde vrachtwagen, een vergelijkbare gebeurtenis na reiniging met PerfluorAd ongeveer 10 tot 20 milligram zou vrijgeven, een vermindering met 99.9998%. Dat gezegd hebbende, het resulterende water is niet schoon genoeg om te drinken.
Aangezien PFAS adsorbeert en diffundeert in vaste oppervlakken, zijn sommigen bezorgd dat testen maanden later zou aantonen dat de PFAS-concentraties in de tanks zijn teruggekaatst; dat wil zeggen, zijn terug gediffundeerd uit de getroffen oppervlakken. Dit zou gebeuren als er in de loop van de tijd een aanzienlijke PFAS-massa uit leidingen, fittingen of slangen zou diffunderen of oplossen.
Een nuttige testmethode zou zijn om de laatste spoeling te herhalen en het water enige tijd later opnieuw te bemonsteren. Een betere aanpak zou zijn om aan te sluiten op een brandkraan en een echte brand te simuleren door water en fluorvrij schuim door het voertuig te laten lopen in een grote tank waar monsters kunnen worden genomen. We merken het belang op van het gebruik van dezelfde spuitkracht als tijdens een echt evenement. Andere praktijktests kunnen zijn het gebruik van de motor van de vrachtwagen om een krachtafnemer (PTO) in te schakelen om pompen te laten draaien die het bluswater onder druk brengen. Een redelijke conclusie is dat PFAS die uit de getroffen apparatuur diffundeerde, waarschijnlijk niet meetbaar zou zijn.