近日，清华大学环境学院邓述波教授团队在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Occurrence, Transport, and Full-Scale
Adsorptive Removal of PFAS in Electroplating Parks in China”的论文
。本文揭示了我国电镀园区中PFAS的污染现状和迁移规律，并利用颗粒活性炭和阴离子交换树脂开展了首个吸附去除镀铬废水中PFAS的示范工程，为电镀行业PFAS污染的末端控制提供了可行技术
。
全氟和多氟烷基物质（PFAS）在电镀行业被用作铬雾抑制剂，因此镀铬废水是PFAS污染的重要来源。全氟辛烷磺酸盐（PFOS）曾是使用最为广泛的铬雾抑制剂，但随着PFOS被列入《斯德哥尔摩公约》禁止生产和使用，电镀行业逐渐使用PFOS的替代品作为铬雾抑制剂，如全氟己基乙基磺酸盐（6:2 FTS）。然而，这些替代品仍然属于PFAS，同样具有环境风险，而现有的研究缺乏对中国电镀园区中PFAS存在情况的系统研究
。
当PFAS随镀铬废水进入电镀废水处理厂后，通常先进行物化物理除去重金属铬，然后与其他废水混合进入生化系统。然而，PFAS在上述处理过程中的迁移规律仍不清楚，特别是对于替代品6:2 FTS而言。为去除废水中的PFAS，人们研究了各种处理技术，其中颗粒活性炭（GAC）和阴离子交换树脂（AER）吸附技术被认为是优势技术。然而，吸附技术对替代品6:2 FTS的去除效果仍不清楚，且缺乏工程规模的验证。
本研究取样分析了中国10个典型电镀园区中PFAS的存在情况，并选取其中2个园区进行了深入分析，为PFAS特别是6:2
FTS的污染现状、迁移规律以及不同泥水分离工艺对PFAS在电镀废水处理厂中迁移的影响提供了新的见解。随后，本研究利用研制的扩孔活性炭和疏水胺化树脂开展了首个吸附去除镀铬废水中PFAS的示范工程，为电镀行业PFAS污染的末端控制提供了宝贵的工程经验。
电镀废水中PFAS的存在情况
PFAS
主要存在于镀铬废水中，园区A和园区B的52家电镀企业产生的镀铬废水中PFAS总浓度的范围为0-2121
μ
g/L
，平均浓度分别为224.9
μ
g/L
和108.8
μ
g/L
，主要的PFAS种类为6:2 FTS和PFOS。其它类型的废水（如镀镍废水、前处理废水、综合废水、混排废水）中也检出了PFAS，可能是由于废水分质分流不完善所导致的，但其中PFAS的浓度相对较低
。
图1：园区A（a）和园区B（b）电镀企业产生的各类废水中PFAS的浓度
根据各个电镀园区废水处理厂镀铬废水进水的分析结果，从2021年至2024年，中国的电镀行业逐渐用6:2 FTS替代PFOS。根据估算，中国每年有5840-8760 kg PFAS随镀铬废水进入电镀废水处理厂。尽管6:2 FTS的毒性低于PFOS，但研究表明其仍然具有发育毒性、心血管毒性、肝毒性和免疫毒性，且已被列入丹麦、瑞典和意大利等国的饮用水标准。因此，去除镀铬废水中的PFAS对于PFAS污染的源头削减仍然至关重要。
图2：园区A-B（a）和园区C-J（b）电镀废水处理厂的镀铬废水进水中PFAS的浓度
电镀废水处理厂中PFAS的迁移规律
研究表明，电镀废水处理厂常规的还原-沉淀处理工艺（园区A）几乎不能去除镀铬废水中的PFAS。仅有<1%的6:2
FTS进入了含铬污泥滤饼中，而绝大部分PFAS随镀铬废水出水进入了后续的生化系统
。
而对于特殊的利用气浮进行泥水分离的处理工艺（园区B），气浮后镀铬废水中PFOS的浓度降低了86%。富集了PFOS的含铬污泥（气浮浮渣）滤液返回至镀铬废水收集池中，导致高浓度的PFOS在收集池-气浮池的工艺段循环，最终有超过60%的PFOS进入了含铬污泥滤饼中。然而，气浮对6:2 FTS却没有富集效果，进入含铬污泥滤饼中的6:2 FTS仅占<1%，绝大部分6:2FTS仍随镀铬废水出水进入了后续的生化系统。
图3：园区A（a）和园区B（b）电镀废水处理厂镀铬废水的不同处理单元中PFAS的浓度
图4：园区A（a）和园区B（b）电镀废水处理厂镀铬废水的处理过程中PFOS和6:2 FTS的质量流量
镀铬废水中PFAS的规模化吸附去除
本研究在园区A和园区B电镀废水处理厂镀铬废水处理工艺的末端（镀铬废水经物化处理除铬后、与其他废水混合前）分别增设颗粒活性炭吸附系统和阴离子交换树脂吸附系统，以去除镀铬废水中的PFAS。活性炭和树脂吸附系统的废水处理流量分别为600 m
3
/d和1200 m
3
/d
。
图5：颗粒活性炭/阴离子交换树脂吸附系统的工艺流程
活性炭吸附的运行周期约为1100 BV，平均出水PFAS浓度为7.7
μ
g/L
。活性炭吸附对镀铬废水中不同PFAS的去除效果没有显著差异。
树脂吸附的运行周期约为3600 BV，平均出水PFAS浓度为0.5
μ
g/L
。与活性炭吸附不同，阴离子交换树脂对替代品6:2 FTS的吸附能力明显差于PFOS。
本研究还对相关工程经验进行了讨论，包括上游电镀企业废水分质分流情况对吸附系统所处工艺环节的影响，以及废水中的硫酸钙在吸附罐中结垢所造成的影响。在未来的推广应用中，建议在前端物化处理的过程中使用氢氧化钠而非石灰进行pH调节，以尽可能降低废水中钙离子的浓度。
总体而言，颗粒活性炭和阴离子交换树脂吸附技术是去除镀铬废水中PFAS的有效可行的技术。在示范运行期间，活性炭和树脂对镀铬废水中PFAS的平均去除率分别为92.7%和98.2%。根据估算，吸附技术在镀铬废水处理中的应用可每年减少我国5030-8000 kg PFAS的排放。
图6：活性炭吸附罐1-1（a）、活性炭吸附罐2-1（b）、活性炭吸附出水（c）、树脂吸附罐1-1（d）、树脂吸附罐2-1（e）、树脂吸附出水（f）中PFAS的穿透曲线
在中国的电镀行业，6:2 FTS逐渐取代PFOS成为了主流的铬雾抑制剂。然而，电镀废水处理厂常规的还原-沉淀处理工艺无法有效去除镀铬废水中的6:2 FTS。颗粒活性炭和阴离子交换树脂吸附技术是去除镀铬废水中PFAS的有效可行的技术，可每年减少我国5030-8000 kg PFAS的排放。
在未来的研究中，需要尽快建立电镀废水中PFAS的排放标准，并推动吸附技术在电镀废水处理中的应用，从而实现PFAS污染的源头削减。此外，需要针对电镀废水中的PFAS研发新型高效吸附材料，例如能够高选择性吸附去除6:2 FTS等PFAS的新型阴离子交换树脂，从而为电镀行业PFAS的污染控制提供更加经济高效的技术方案。
本项目得到了全球环境基金的资助。
