Nové pokročilé adsorpční materiály pro odstranění PFAS při úpravě pitné vody

Abstract

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are a group of persistent organic pollutants that are commonly found in the environment, including drinking water. Due to their chemical stability, toxicity, and bioaccumulative nature, PFAS pose a threat to both human health and ecosystems. This bachelor thesis focuses on advanced adsorptive materials for the removal of PFAS from drinking water. The novel advanced materials discussed include metal-organic frameworks (MOFs), covalent organic frameworks (COFs), carbon nanotubes, biochar, protein-based materials, MXenes, and hybrid adsorbents. The aim of this work is to evaluate the performance, advantages, and limitations of these advanced materials in comparison with traditional adsorbents such as activated carbon (AC). A review of scientific literature indicates that modern materials exhibit higher selectivity and efficiency, particularly for short-chain PFAS, which are difficult to remove using conventional methods such as activated carbon, ion exchange, membrane technologies, and zeolite adsorption. Although many of these modern adsorbents are not yet widely applied in practice, some of them show promising potential for future use in removing PFAS during drinking water treatment or for their post-treatment removal from already treated water.

Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS) jsou skupinou perzistentních organických znečišťujících látek, které se běžně vyskytují v životním prostředí, včetně pitné vody. Vzhledem k chemické stabilitě, toxicitě a bioakumulaci představují PFAS hrozbu pro lidské zdraví a ekosystém. V této bakalářské práci jsou diskutovány pokročilé adsorpční materiály pro odstraňování PFAS z pitné vody. Novými pokročilými materiály jsou kovově-organické rámce (MOF), kovalentně-organické rámce (COF), uhlíkové nanotrubice, biochar, materiály na bázi proteinů, MXeny a hybridní adsorbenty. Cílem této práce je zhodnotit výkonnost pokročilých materiálů, jejich výhody a omezení ve srovnání s tradičními materiály, jako je například aktivní uhlí (AU). Z přehledu vědecké literatury vyplynulo, že moderní materiály jsou selektivnější a účinnější, zejména vůči PFAS s krátkým řetězcem, které se tradičními metodami, jako jsou aktivní uhlí, iontová výměna, membránové technologie a adsorpce na zeolitech, odstraňují špatně. Přestože mnohé moderní adsorpční materiály nejsou dosud široce používány, představují některé z nich do budoucna slibné řešení pro eliminaci sloučenin PFAS při úpravě surové vody na vodu pitnou, případně pro jejich dodatečné odstranění z již vyprodukované pitné vody.