[发明专利]一种用于从水中去除和浓缩全氟和聚氟烷基物质(PFAS)的可持续系统和方法

说明书

一种用于从水中去除和浓缩全氟和聚氟烷基物质(PFAS)的可持续系统。该系统包括具有配置为从水中去除PFAS的所选择的阴离子交换树脂的阴离子交换容器。连接到该容器的管线引入被PFAS污染的水流，使得该PFAS结合到茎选择的阴离子交换树脂上并由此从水中去除。一种再生剂溶液管线结合到该阴离子交换容器上以将优化的再生剂溶液引入该阴离子交换容器，以从该阴离子交换树脂去除PFAS，由此再生该阴离子交换树脂和产生包含所去除的PFAS的用过的再生剂溶液和优化的再生剂溶液。一种分离和回收子系统回收了该优化的再生剂溶液来用于再使用和分离和浓缩所去除的PFAS。

相关申请

本申请要求2017年4月3日在§§119，120，363，365，和37C.F.R.§1.55和§1.78下提交的美国专利申请系列No.15/477350的权益和优先权，并且那个申请和本申请还要求2016年4月13日在35U.S.C.§§119，120，363，365，和37C.F.R.§1.55和§1.78下提交的美国临时申请系列No.62/321929的权益和优先权，并且美国专利申请系列No.15/477350和美国临时申请系列No.62/321929每个在此通过参考引入本文。

发明领域

本发明涉及一种用于从水中去除和浓缩全氟和聚氟烷基物质(PFAS)的可持续系统和方法。

发明背景

全氟和聚氟烷基物质(PFAS)是一类已经用于制造消费品和工业化学品的人造化合物，尤其是包括含水成膜泡沫体(AFFF)等。AFFF已经是全球军队消防和城市消防训练基地的选择产品。AFFF还已经广泛用于油气精炼，来用于消防训练和消防演习二者。AFFF通过覆盖溢出的油/燃料，冷却表面和防止重新点燃而起效。在许多的这些基地和精炼厂中，AFFF中的PFAS污染地下水，包括大于100个美国空军基地。

PFAS可以用作消费品例如地毯，室内装潢，防污服，炊具，纸张，包装材料等中的表面处理/涂层，并且还可以用于化学电镀、电解质、润滑剂等的化学品中，最后可能终结于供水中。

PFAS是在野生动植物和人体内生物积累的，因为它们通常长期保留在体内。对动物的实验室PFAS曝露研究已经显示了与生长和发育、繁殖和肝脏损伤相关的问题。在2016，美国环保署(EPA)发布了关于全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的下面的健康警示(HA)：对于PFOS和PFOA单个成分和浓度总和二者分别都是0.07μg/L。此外，PFAS在水中是高度水溶性的，导致大的稀释的羽流并具有低挥发性。

PFAS是非常难以大量处理的，这归因于它们是包括碳-氟键的极其稳定的化合物。碳-氟键是自然界已知的最强的键，并且非常耐降解。

绝大部分可利用的常规水处理系统和从水中去除PFAS的方法已经被证实是无效的。参见例如Rahman等人，Behaviour and Fate of Perfluoroalkyl andPolyfluoroalkyl Substances(PFASs)in Dr inking Water Treatment，Water Research50，第318-340页(2014)，在此通过参考引入本文。常规的活性炭吸附系统和用于从水中去除PFAS的方法已经显示出对于长链PFAS具有某些效果，但是难以去除支化和短链化合物，参见例如Dudley，Master的论文：Removal of Perfluorinated Compounds by PowderedActivated Carbon，Superfine Powdered Activated Carbon，and Anion ExchangeResins，North Carolina State University(2012)，在此通过参考引入本文。