パイロットスケール活性炭およびアニオン交換樹脂処理における飲料水汚染物質の非標的評価

この研究では、PFAのような持続性化合物の除去を標的とするために、地下水を標的とするために、地下水を処理するために、5種類の粒状活性炭（GAC）と1つのアニオン交換樹脂のパイロットプラントにおける1つのアニオン交換樹脂の有効性を評価します。高解像度の質量分析と組み合わせた液体クロマトグラフィーと超臨界流体クロマトグラフィーを使用して、非ターゲット分析により、地下水では何百もの特徴（つまり、特定の質量と保持時間でピーク）が検出されました。当初、<3200ベッドボリューム（BV）を処理した後、GACフィルター材料は、地下水からのすべての機能で6％未満のブレークスルーを示し、7か月後に効率が79％に低下しました（µGACで69,000の治療BV）。GAC後のラグフィルターとして樹脂を使用しても、陽性のエレクトロスプレーイオン化モードで検出された化合物の除去は改善されませんでした。ただし、陰性エレクトロスプレーイオン化モードで検出された化合物で最大35％除去を強化し、PFAのような酸性化合物の樹脂の選択性が高いことを示しています。最も短い検出されたPFA（PFBAおよびPFPEA）は、PFPEAのブレークスルーが19％しかない独自のブレンドGAC（15,700処理BV）を除くすべてのGACおよび樹脂材料について完全に突破しました。これまでのところ、めったに検出されなかったパーフルオロ（4-エチルシクロヘキサン）スルホン酸（PFECH）は、樹脂に結合されたGACおよび独自のブレンドGACによってよく吸着されました。農薬はGACによって効果的に除去されましたが、樹脂フィルターでは効果的に除去されました。地下水、2,4,5-トリクロロベンゼンスルホン酸（TCBS）および2-アミノ-4-クロロ-5-メチルベンゼンスルホン酸（ACMBS）で以前に検出されていなかった汚染物質は、効果的に除去されました（> 92％）が、ACMB濃度が高い（360ng/l）地下水が懸念されています。樹脂フィルターの後の飲料水は、トリビルアミン誘導体やフタル酸モノブチルなどの20の新しい汚染物質を明らかにし、樹脂が飲料水汚染への寄与を示しています。樹脂の加速移動実験により、NDBAやさらなるフタル酸エステルなどの追加の汚染物質が明らかになり、水処理システムにおける樹脂材料の継続的な監視と評価の必要性が強調されました。

This study evaluates the effectiveness of five types of Granular Activated Carbon (GAC) and one anion exchange resin in a pilot plant for treating groundwater for drinking water production, specifically targeting the removal of persistent compounds like PFAS. Using liquid chromatography and supercritical fluid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry, hundreds of features (i.e. peak at specific mass and retention time) were detected in the groundwater by non-target analysis. Initially, after treating <3200 bed volumes (BV), the GAC filter materials showed < 6 % breakthrough for all features from the groundwater, with decreasing efficiency down to 79 % breakthrough after seven month (69,000 treated BV for µGAC). Using resin as a lag filter after GAC did not improve the removal of compounds detected in positive electrospray ionization mode. However, it enhanced removal by up to 35% for compounds detected in negative electrospray ionization mode, indicating higher selectivity of resin for acidic compounds like PFAS. The shortest detected PFAS (PFBA and PFPeA) broke through completely for all GAC and the resin material except the proprietary blended GAC (at 15,700 treated BV), which had only 19% breakthrough for PFPeA. The so far rarely detected perfluoro(4-ethylcyclohexane)sulfonic acid (PFECHS) was well adsorbed by GAC coupled to resin and by the proprietary blended GAC. Pesticides were effectively removed by GACs, but not by the resin filter. Contaminants not previously detected in groundwater, 2,4,5-trichlorobenzenesulfonic acid (TCBS) and 2-amino-4-chloro-5-methylbenzenesulfonic acid (ACMBS), were effectively removed (>92 %), but high ACMBS concentrations (360 ng/L) in groundwater are of concern. The drinking water after the resin filter revealed 20 new contaminants, such as tributylamine derivatives and monobutyl phthalate, indicating resin filters contribution to drinking water contamination. Accelerated migration experiments of the resin revealed additional contaminants, such as NDBA and further phthalates, highlighting the need for continued monitoring and evaluation of resin materials in water treatment systems.