Zum Stand der wissenschaftlichen Forschung
Die Forschung zur Verwendung von Bor-dotierten Diamantelektroden (BDD) für die Sanierung von PFAS-belasteten Böden und Wässern durch anodische Oxidation hat äußerst vielversprechende Ergebnisse erbracht. Diese Methode hat gezeigt, dass viele weit verbreitete PFAS effektiv abgebaut und schließlich bis zu den Endprodukten CO₂, Fluorid und gegebenenfalls Sulfat mineralisiert werden können. Besonders bemerkenswert ist die Effizienz dieser Technologie bei der Behandlung von langkettigen PFAS, die aufgrund ihrer chemischen Stabilität und Umweltpersistenz als besonders schwer abzubauen gelten.
Ein entscheidender Faktor für den Erfolg der Behandlung ist das durch die Stromdichte beeinflussbare Anodenpotenzial, das maßgeblich den Verlauf der Reaktionen bestimmt. Ebenso spielen die Wahl des Elektrolyten und der pH-Wert der Lösung eine bedeutende Rolle für die Effektivität des Verfahrens.
Die hohe Wirksamkeit von BDD-Elektroden bei der Elektrooxidation von PFAS ist auf ihre große Überspannung für Sauerstoff zurückzuführen, die es ermöglicht, unerwünschte Nebenreaktionen zu minimieren. Dies führt dazu, dass BDD-Elektroden hervorragend für die PFAS-Sanierung geeignet sind und vielversprechende Anwendungen in der Praxis bieten. Darüber hinaus zeichnet sich diese Methode durch ihre Nachhaltigkeit und die Möglichkeit einer großtechnischen Anwendung aus, was sie zu einer vielversprechenden Lösung für die Bewältigung von PFAS-Kontaminationen in der Umwelt macht.
Highlights
- Wir haben eine Auswahl interessanter wissenschaftlicher Studien zum Abbau zahlreicher PFAS mit BDD-Elektrolyse für Sie gesammelt – Sie finden diese unten im Quellenverzeichnis.
- Aktuell werden BDD-Elektrolysezellen von proaqua weltweit in mehreren Projekten zum PFAS-Abbau eingesetzt. Wir werden in weiteren Blog-Postings über diese Projekte berichten.
Optimale Anwendungsfelder von BDD-Elektrolysezellen in der PFAS-Sanierung
Behandlung stark belasteter Wässer
BDD-Elektroden sind besonders nützlich für die Behandlung von stark mit PFAS kontaminierten Wässern. Denn sie können hohe PFAS-Konzentrationen sehr effizient abbauen. Genutzt wird das z.B. für die Behandlung von Grundwässern, deren Belastung von PFAS-haltigen Feuerlöschschäumen herrührt.
Behandlung von vorkonzentriertem Abwasser
BDD-Elektroden eignen sich hervorragend für die Behandlung von PFAS-haltigem Abwasser, dessen PFAS-Konzentrationen durch eine Vorbehandlung wie z.B. Umkehrosmose wesentlich erhöht wurden.
Regenerierung von PFAS-Adsorptionsmitteln
BDD-Elektroden können auch dafür eingesetzt werden, Adsorptionsmittel wie Aktivkohle oder Ionenaustauscherharze zu regenerieren, die zur Behandlung von PFAS-belastetem Abwasser vor der Einleitung ins Abwassersystem, von industriellem Prozesswasser oder Trinkwasser verwendet werden. Bei der Regenerierung werden die in den Adsorptionsmitteln angereicherten PFAS ausgespült und anschließend in der Regenerierlösung elektrochemisch zersetzt.
Quellenverzeichnis
Sie sind auf der Suche nach Forschungsergebnissen im Zusammenhang zum Abbau bestimmter PFAS-Verbindungen?
In unserem Quellenverzeichnis finden Sie einen Überblick. Bei Fragen helfen Ihnen unsere Expert:innen gern weiter.
- Charles E. Schaefer, Sarah Choyke, P. Lee Ferguson, Christina Andaya, Aniela Burant, Andrew Maizel, Timothy J. Strathmann, and Christopher P. Higgins, „Electrochemical Transformations of Perfluoroalkyl Acid (PFAA) Precursors and PFAAs in Groundwater Impacted with Aqueous Film Forming Foams,“ Environmental Science & Technology, 2018, Vol. 52(18), pp. 10689–10697.
https://doi.org/10.1021/acs.est.8b02726 - Beatriz Gomez-Ruiz, Nazely Diban, Ane Urtiaga, „Comparison of microcrystalline and ultrananocrystalline boron doped diamond anodes: Influence on perfluorooctanoic acid electrolysis,“ Separation and Purification Technology, 2018, Vol. 208, pp. 169–177.
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.03.044 - Diwakar Suresh Babu, Johannes M.C. Mol, Josephus G. Buijnsters, „Experimental insights into anodic oxidation of hexafluoropropylene oxide dimer acid (GenX) on boron-doped diamond anodes,“ Chemosphere, 2022, Vol. 288(1), Article 132417.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132417 - Hanshuang Xiao, Baoying Lv, Guohua Zhao, Yujing Wang, Mingfang Li, and Dongming Li, „Hydrothermally Enhanced Electrochemical Oxidation of High Concentration Refractory Perfluorooctanoic Acid,“ The Journal of Physical Chemistry A, 2011, Vol. 115(47), pp. 13836–13841.
https://doi.org/10.1021/jp207519j - A. M. Trautmann, H. Schell, K. R. Schmidt, K.-M. Mangold, A. Tiehm, „Electrochemical degradation of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in groundwater,“ Water Science and Technology, 2015, Vol. 71(10), pp. 1569–1575.
https://doi.org/10.2166/wst.2015.143 - Tsuyoshi Ochiai, Yuichi Iizuka, Kazuya Nakata, Taketoshi Murakami, Donald A. Tryk, Akira Fujishima, Yoshihiro Koide, Yuko Morito, „Efficient electrochemical decomposition of perfluorocarboxylic acids by the use of a boron-doped diamond electrode,“ Diamond and Related Materials, 2011, Vol. 20(2), pp. 64–67.
https://doi.org/10.1016/j.diamond.2010.12.008 - Qiongfang Zhuo, Shubo Deng, Bo Yang, Jun Huang, Bin Wang, Tingting Zhang, Gang Yu, „Degradation of perfluorinated compounds on a boron-doped diamond electrode,“ Electrochimica Acta, 2012, Vol. 77, pp. 17–22.
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.04.145 - Ane Urtiaga, Alvaro Soriano, Jordi Carrillo-Abad, „BDD anodic treatment of 6:2 fluorotelomer sulfonate (6:2 FTSA). Evaluation of operating variables and by-product formation,“ Chemosphere, 2018, Vol. 201, pp. 571–577.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.03.027 - Ane Urtiaga, Carolina Fernández-González, Sonia Gómez-Lavín, Inmaculada Ortiz, „Kinetics of the electrochemical mineralization of perfluorooctanoic acid on ultrananocrystalline boron doped conductive diamond electrodes,“ Chemosphere, 2015, Vol. 129, pp. 20–26.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.05.090 - Hui Lin, Junfeng Niu, Jiale Xu, Haiou Huang, Duo Li, Zhihan Yue, and Chenghong Feng, „Highly Efficient and Mild Electrochemical Mineralization of Long-Chain Perfluorocarboxylic Acids (C9–C10) by Ti/SnO2–Sb–Ce, Ti/SnO2–Sb/Ce–PbO2, and Ti/BDD Electrodes,“ Environmental Science & Technology, 2013, Vol. 47(22), pp. 13039–13046.
https://doi.org/10.1021/es4034414
