全氟和多氟烷基物質（Per- and polyfluoroalkyl substances，簡稱PFAS）是一類由碳鏈組成的有機化合物，其氫原子被氟原子所取代。這類物質自20世紀40年代起便廣泛應用于工業(yè)和消費品中，形成了一個包含超過14,000種化合物的龐大家族。它們獨特的強碳-氟（C-F）鍵結構，賦予了PFAS出色的耐熱性、防水性和抗油性。然而，這種穩(wěn)定性也帶來了環(huán)境及生物體內的極難分解問題，使得PFAS成為全球環(huán)境和公共衛(wèi)生領域的重大威脅。

【 非破壞性分離技術 】

在面臨PFAS全球環(huán)境和公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)的背景下，研發(fā)經濟高效的處理技術顯得尤為迫切。目前，針對長鏈PFAS如全氟辛酸PFOA和全氟辛烷磺酸PFOS的處理技術已有一定進展，然而，短鏈PFAS如全氟丁酸PFBA的治理卻仍存在顯著挑戰(zhàn)。

非破壞性分離技術主要依賴各類材料來提取水中的PFAS。這些材料通常具有可再生性，能夠進行重復利用。然而，此類技術的關鍵限制在于其無法徹底降解PFAS，可能會產生需要進一步處理的二次廢物。

吸附與離子交換技術是其中一種常見的方法。它通過使用活性炭、離子交換樹脂等材料來富集水中的PFAS。這些材料在經過適當處理后，可以再生并重復使用。但需要注意的是，這種技術僅將污染物從一種形態(tài)轉移到另一種形態(tài)，并未實現其真正的降解。因此，處理后的濃縮廢物流通常需要進一步的二次處理。另一種技術是膜分離技術，包括納濾（NF）和反滲透（RO）。這兩種技術能夠高效地截留長短鏈PFAS，去除率超過90%。然而，它們也面臨著兩個主要的挑戰(zhàn)：一是需要處理產生的高濃度PFAS廢液；二是膜污染問題可能導致運行成本上升。新型的反應性電化學膜技術正在開發(fā)中，它結合了分離與降解的功能，能夠同步實現PFAS的截留和礦化，有望成為未來解決PFAS污染問題的關鍵技術。

【 破壞性降解技術 】

破壞性降解技術專注于徹底分解PFAS，將其中的氟元素礦化為無害的氟化物，例如氟化鹽。這一技術領域涵蓋了多種方法，包括光催化還原、電化學氧化以及等離子體技術等。

光催化還原方面，中科大團隊開發(fā)的KQGZ超級光還原劑能夠在40~60℃的低溫環(huán)境下高效斷裂C-F鍵，將特氟龍等PFAS分解為碳資源和氟化鹽，實現近100%的脫氟率。這一突破歸功于其獨特的分子結構設計，有效促進了電子轉移，為低溫降解PFAS提供了新思路。

電化學氧化技術則利用芬頓輔助體系，通過硼摻雜金剛石（BDD）電極生成強氧化性羥基自由基（·OH），實現對29種PFAS的高效降解，同時保持較低的能耗。此外，集成吸附-降解材料如吡唑基金屬有機框架（PCN-1003）不僅具有高吸附容量，還展現出優(yōu)異的催化活性，能有效加速PFOA的脫羧降解。

等離子體技術通過氣-液界面活性物質直接分解長鏈PFAS，加入表面活性劑后，更是能達到99%的地下水PFAS降解率，且能耗較低。然而，熱分解（焚燒）作為目前唯一工程化應用的破壞性降解技術，雖然能實現PFAS的徹底分解，但高溫可能釋放有毒氣體，且高能耗與安全風險限制了其推廣應用。

值得注意的是，最新研究揭示了實現可靠脫氟的關鍵在于深入理解PFAS在降解系統(tǒng)中的行為。Shendong Tan等在紫外光/亞硫酸鹽體系中探討了水合電子還原技術對多種PFAS的完全脫除機制，發(fā)現逐步脫氟過程中電子轉移是限速步驟。而Sarah Glass等則探討了非均相催化PFAS脫氟技術的挑戰(zhàn)與應對策略，為未來研究提供了新的方向。這兩項重要研究均已發(fā)表在2025年第3（633）期Nature Water上。

PFAS污染問題依然嚴峻，全球范圍內都面臨著這一復雜威脅。單一技術難以提供完美的解決方案，但通過結合多種方法，我們有望取得顯著成果。例如，可以采用分離與降解相結合的策略，利用功能材料實現污染物的有效富集與原位分解。

結多技術手段，應對PFAS污染，強調的是高效、低成本、低能耗的治理方案的開發(fā)和應用。對PFAS治理技術的深入研究不僅是對各國日益嚴苛監(jiān)管標準的積極響應，更是保障公眾健康和水資源安全的必要措施。未來，需要科學家、政策制定者與業(yè)界共同努力，確保解決方案的高效性、公平性和可持續(xù)性。