01全氟和多氟烷基物质（PFAS）的概述
全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkyl substances，简称PFAS）是一类由碳链组成的有机化合物，其氢原子被氟原子所取代。这类物质自20世纪40年代起便广泛应用于工业和消费品中，形成了一个包含超过14,000种化合物的庞大家族。它们独特的强碳-氟（C-F）键结构，赋予了PFAS出色的耐热性、防水性和抗油性。然而，这种稳定性也带来了环境及生物体内的极难分解问题，使得PFAS成为全球环境和公共卫生领域的重大威胁。
02PFAS处理技术
【 非破坏性分离技术 】
在面临PFAS全球环境和公共卫生挑战的背景下，研发经济高效的处理技术显得尤为迫切。目前，针对长链PFAS如全氟辛酸PFOA和全氟辛烷磺酸PFOS的处理技术已有一定进展，然而，短链PFAS如全氟丁酸PFBA的治理却仍存在显著挑战。
非破坏性分离技术主要依赖各类材料来提取水中的PFAS。这些材料通常具有可再生性，能够进行重复利用。然而，此类技术的关键限制在于其无法彻底降解PFAS，可能会产生需要进一步处理的二次废物。
吸附与离子交换技术是其中一种常见的方法。它通过使用活性炭、离子交换树脂等材料来富集水中的PFAS。这些材料在经过适当处理后，可以再生并重复使用。但需要注意的是，这种技术仅将污染物从一种形态转移到另一种形态，并未实现其真正的降解。因此，处理后的浓缩废物流通常需要进一步的二次处理。另一种技术是膜分离技术，包括纳滤（NF）和反渗透（RO）。这两种技术能够高效地截留长短链PFAS，去除率超过90%。然而，它们也面临着两个主要的挑战：一是需要处理产生的高浓度PFAS废液；二是膜污染问题可能导致运行成本上升。新型的反应性电化学膜技术正在开发中，它结合了分离与降解的功能，能够同步实现PFAS的截留和矿化，有望成为未来解决PFAS污染问题的关键技术。
【 破坏性降解技术 】
破坏性降解技术专注于彻底分解PFAS，将其中的氟元素矿化为无害的氟化物，例如氟化盐。这一技术领域涵盖了多种方法，包括光催化还原、电化学氧化以及等离子体技术等。
光催化还原方面，中科大团队开发的KQGZ超级光还原剂能够在40~60℃的低温环境下高效断裂C-F键，将特氟龙等PFAS分解为碳资源和氟化盐，实现近100%的脱氟率。这一突破归功于其独特的分子结构设计，有效促进了电子转移，为低温降解PFAS提供了新思路。
电化学氧化技术则利用芬顿辅助体系，通过硼掺杂金刚石（BDD）电极生成强氧化性羟基自由基（·OH），实现对29种PFAS的高效降解，同时保持较低的能耗。此外，集成吸附-降解材料如吡唑基金属有机框架（PCN-1003）不仅具有高吸附容量，还展现出优异的催化活性，能有效加速PFOA的脱羧降解。
等离子体技术通过气-液界面活性物质直接分解长链PFAS，加入表面活性剂后，更是能达到99%的地下水PFAS降解率，且能耗较低。然而，热分解（焚烧）作为目前唯一工程化应用的破坏性降解技术，虽然能实现PFAS的彻底分解，但高温可能释放有毒气体，且高能耗与安全风险限制了其推广应用。
值得注意的是，最新研究揭示了实现可靠脱氟的关键在于深入理解PFAS在降解系统中的行为。Shendong Tan等在紫外光/亚硫酸盐体系中探讨了水合电子还原技术对多种PFAS的完全脱除机制，发现逐步脱氟过程中电子转移是限速步骤。而Sarah Glass等则探讨了非均相催化PFAS脱氟技术的挑战与应对策略，为未来研究提供了新的方向。这两项重要研究均已发表在2025年第3（633）期Nature Water上。
03结论与展望
PFAS污染问题依然严峻，全球范围内都面临着这一复杂威胁。单一技术难以提供完美的解决方案，但通过结合多种方法，我们有望取得显著成果。例如，可以采用分离与降解相结合的策略，利用功能材料实现污染物的有效富集与原位分解。
结多技术手段，应对PFAS污染，强调的是高效、低成本、低能耗的治理方案的开发和应用。对PFAS治理技术的深入研究不仅是对各国日益严苛监管标准的积极响应，更是保障公众健康和水资源安全的必要措施。未来，需要科学家、政策制定者与业界共同努力，确保解决方案的高效性、公平性和可持续性。
