Forskere demonstrerer effektiviteten af ​​en plasma -reaktor til behandling af vand

Civile forskere gennemførte en to-ugers feltdemonstration her 25. september ved hjælp af en innovativ plasmateknologi til at nedbryde og ødelægge perfluoroctansulfonat og perfluoroctansyre, kendt som PFOS og PFOA, i grundvand.

Dette var den første feltdemonstration af Enhanced Contact Plasma Reactor, udført under en Air Force Civil Engineer Center -kontrakt med hovedentreprenør Clarkson University og teamingspartner GSI Environmental.

Clarkson og GSI blev tildelt dette forskningsprojekt for at demonstrere effektiviteten af ​​en plasma -reaktor til behandling af vand indeholdende PFOS og PFOA. Wright-Patterson AFB var den installation, der blev valgt til feltdemonstrationen.

Kontrakten var det seneste resultat af en 2011 Broad Agency -meddelelse fra AFCEC. Det er en del af den igangværende luftvåbenindsats for at identificere potentielle omkostningseffektive og bæredygtige miljøløsninger til rengøring af grundvand indeholdende PFOS- og PFOA-koncentrationer, for flyvevåbnet, og nationen.

PFOS og PFOA er syntetiske kemiske forbindelser, der i årtier blev brugt i mange industri- og forbrugerprodukter, såsom nonstick -køkkengrej, pletbestandigt stof og tæppe og noget mademballage. Begge kemikalier er meget vedholdende i miljøet og i menneskekroppen - hvilket betyder, at de ikke nedbrydes over tid. Ifølge Miljøstyrelsen, der er tegn på, at eksponering for PFOS og PFOA kan føre til negative sundhedsmæssige virkninger på mennesker.

PFOS og PFOA er også en del af en større gruppe af syntetiske kemiske forbindelser, kaldes samlet for per og polyfluoroalkylstoffer og betegnes som PFAS. Familien af ​​PFAS-forbindelser er det, Clarkson-GSI-teamet fokuserer deres forskning på. Selvom akronymerne undertiden fejlagtigt bruges i flæng i samtale og online, PFOS og PFOA er de mest undersøgte forbindelser i PFAS -gruppen, og er dem, Air Force fokuserer på. PFOS og PFOA var komponenter i et ældre brandslukningsskum, som luftvåbnet og andre begyndte at bruge i 1970'erne til at slukke oliebaserede brande. Det brandslukningsskum er siden blevet udfaset af flyvevåbnet.

Vand, der blev brugt til demonstrationen, blev hentet fra to overvågningsboringer i Wright-Patterson brandtræningsområde.

"Vi forsøger at ødelægge eller nedbryde PFAS -påvirket grundvand ved hjælp af elektrisk udladningsplasma, "forklarede Dr. Selma Mededovic fra Clarkson University, ledende efterforsker.

Plasmoreaktoren er et lukket system, der udnytter vand, elektricitet og argongas for at nedbryde PFOS og PFOA på få minutter.

"Argongassen koncentrerer PFAS ved gas-væske-grænsefladen, og plasma genereres ved denne grænseflade, som derefter ødelægger PFAS, sagde Mededovic.

Kemisk, plasmaet reducerer PFAS -molekylkæden ned i mindre forbindelser og elementer, gennem flere cyklusser. Der er ikke behov for yderligere kemikalier eller tilsætningsstoffer.

"Dette er den eneste teknologi, der faktisk ødelægger PFAS -molekyler, der er blevet demonstreret i denne skala, det fjerner dem ikke bare fra vand, "sagde Dr. Tom Holsen fra Clarkson University og medforstander." Alle de andre demonstrationer, som vi er klar over, fjerner det fra vandet gennem filtrering, så der stadig er et PFAS, der indeholder affald. Vores metode ødelægger faktisk PFAS. "

I løbet af denne to ugers demonstration, hundredvis af liter grundvand blev behandlet. Den tid tillod ingeniører at teste forskellige varigheder og strømme for at optimere effektiviteten af ​​deres mobile saneringsmobillaboratorium.

"Det overordnede mål med projektet var at overføre teknologien fra laboratoriet til feltet og optimere driftsbetingelserne for det mobile system, "sagde Stephen Richardson fra GSI Environmental, Inc., og medforstander.

Ifølge forskerne, den næste fase i dette projekt vil være en detaljeret analyse af det behandlede vand, og evaluering af yderligere opskalering af deres plasma-reaktordesign.

Prøver af grundvand fra forskellige luftvåbnebaser, herunder Wright-Patterson AFB, blev brugt i tidlige undersøgelser.

Drikkevand hos Wright-Patterson testes regelmæssigt og indeholder PFOS/PFOA et godt stykke under EPA's levetid for sundhedsrådgivning. Basen er også hjemsted for et vandbehandlingsanlæg med granuleret aktivt kul, online siden juni 2017, og har filtreret mere end 225 millioner liter drikkevand til PFOS og PFOA, til dato.

Luftvåbnets undersøgelsesarbejde og afbødende foranstaltninger er styret af den omfattende miljøreaktion, Erstatnings- og erstatningsloven, eller CERCLA, gældende statslove og EPA's rådgivning om drikkevands sundhed på levetid på 70 dele pr. billion.

"PFOS/PFOA er et nationalt spørgsmål, og forskning som denne kan føre til de gennembrud, vi skal håndtere potentiel forurening, "sagde Mark Correll, Viceassistent sekretær for luftvåbnet for installationer, Energi og miljø. "Denne demonstration er endnu et eksempel på luftvåbnets engagement i vores nation, vores lokalsamfund og vores miljø. "

Med hovedcampus i Potsdam, New York, og yderligere kandidatuddannelser og forskningsfaciliteter i New York Capital Region, Ledestjerne, New York, og New York City, Clarkson University er førende inden for teknologisk uddannelse og bæredygtig økonomisk udvikling gennem undervisning, stipendium, forskning og innovation.