TRS集团获得专利的PFAS处理

美国专利

介绍


美国专利商标局已授予TRS Group,Inc.(TRS)一项专利,用于土壤中的全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)的热处理(Oberle,D和E. Crownover,2020年)。 获得专利的工艺使用加热器来提高土壤温度,以解吸和挥发PFAS。 重要的是,目标温度足够高以降解土壤有机物,但仍然足够低以减轻形成潜在危险的PFAS副产物的风险。 随着土壤有机物的破坏,向土壤施加真空以通过挥发除去PFAS。 汽化的PFAS被送至蒸汽处理以进行进一步处理。

TRS专利与其他专利有何不同


TRS专利是唯一专门针对PFAS热处理的土壤加热专利。 其他热力供应商可能声称拥有“专利的PFAS处理”; 但是,所指的是获得专利的加热设备或工艺,而不是PFAS的处理。

PFAS强烈吸附到土壤

PFAS包括各种人为氟化物。 由于其特殊的表面张力特性,它们已被多个行业用于许多产品。 根据结构,PFAS可以是离子型,非离子型或两性离子型(Backe等人,2013)。 水性成膜泡沫(AFFF)是全世界PFAS污染的常见来源(Houtz,2013)。 AFFF通常由全氟烷基酸(PFAA)组成,全氟烷基酸具有疏水性碳氟化合物尾部和亲水性头部,通常由羧酸盐或磺酸盐官能团组成。 由于土壤中的有机物,碳骨架使PFAS通过范德华力附着在土壤上(Ferrey等,2012)。 此外,PFAS可能通过离子电荷与土壤相互作用(Lixia等,2014)。 PFAS的吸附能力很强。 例如,测试表明,用酒精冲洗溶剂无法破坏PFAS对碳的某些吸附键(Ziwen等,2014)。

TRS的专利工艺打破了吸附键并使土壤中的PFAS挥发


已经证明,在一定温度下进行低温热解吸可以从土壤中去除99.99%以上的PFAS(Crownover等人,2019)。 在360°C至450°C的温度范围内,土壤有机物会被有效降解(Nelson&Sommers,1996)。 通过将土壤加热并保持在99.99°C的温度下,可去除PFAS超过400%。 当查看处理前后土壤的照片时,从土壤中去除有机物非常明显(见图1)。 图1:通过热处理去除有机材料之前和之后的土壤

TRS工艺可最大程度降低PFAS热击穿产品的潜力

有人担心加热PFAS会产生有毒的分解产物(美国环保局,2020年)。 碳与氟化物的化学键是有机化学中最强的键,需要非常高的温度才能断裂(Hurst,2019)。 研究表明,导致全氟化物分解通常需要超过400°C的温度(Madorsky等人,1953年; Marhevka,1982年; Muhammad,2017年)。 获得专利的TRS工艺通常在350至400°C的温度范围内运行,该温度低于预计会击穿产物的温度。 因此,TRS获得专利的PFAS工艺比在较高温度下运行的其他热处理(例如回转窑或类似炉膛的热处理)安全得多。

參考資料
Backe,WJ等人,水成膜中的两性离子,阳离子和阴离子氟化化学品
通过非水大体积注入从美国军事基地提取的泡沫配方和地下水
HPLC-MS / MS,环境科学技术,第47卷。 10,第5226号,第5234-2013页(XNUMX)。
EC等人的Crownover,《全氟烷基和多氟烷基物质的热脱附评估》,《修复》,第 29,pp 77‐81(2019)。
Ferrey,ML等人,《 PFOA和PFOS在沙质含水层沉积物中的行为和结局》,《地下水监测与修复》,第32卷。 4,No.63,pp 71-2012(XNUMX年秋季)。
Houtz,EF等人,《全氟烷基磺酸前体在AFFF撞击的地下水和土壤中的持久性》,《环境科学技术》,第 47,第15号,第8187-8195页(2013)。
RI,Hurst,管理与全氟和多氟烷基物质(PFAS)相关的风险和责任,
CL:AIRE技术公告TB19,CL:AIRE,英国伦敦(2019年)。
Lixia,Z.等人,《全氟磺酸盐和全氟羧酸在三种粘土矿物上的吸附行为和机理的比较》,Chemosphere,Vol。 114,第51-58页(2014)。
Madorsky,SL,在真空中四氟乙烯和氢氟乙烯聚合物的热降解,国家标准局研究杂志,第51期。 6,No. 327,pp.333-1953(XNUMX)。
Marhevka,JS等人,《全氟异丁烯参考样品的产生和具有电子捕获和火焰电离检测的气相色谱法测定》,《分析化学》,第一卷。 54页
2607‐2610(1982年XNUMX月)。
Muhammad,S.等人,《聚四氟乙烯引发的不粘炊具和氧化问题》,Environ。 科学 污染 水库卷 24.第23436‐23440页(2017)。
Nelson,DW和LE Sommers,《总碳,有机碳和有机物质》,《土壤分析方法,第3部分–化学方法》,DL Sparks编辑,美国土壤科学学会,威斯康星州麦迪逊(1996)。
Oberle,D.和E. Crownover,PFAS修复方法和系统,美国专利,于26年2018月XNUMX日提交。USEPA技术公告,全氟和多氟烷基物质(PFAS)焚化来管理PFAS
废物流,2020年XNUMX月。Ziwen,D.等人,全氟化合物在各种吸附剂上的吸附行为和机理
–评论,危险材料杂志,第一卷。 274,443-454页(2014)。

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