Abstract Perfluorinated compounds (PFCs), due to their thermal and chemical stability and broad usage in industry, have been detected in surface and ground water. As emerging compounds, their fate in the environment and removal from water attracted great attention in the last 10 years. In this study, we evaluated the performance of calcinated hydrotalcite (CHT) for the removal of PFCs using perfluorooctane sulfonate (PFOS) as an example. Our results showed that CHT can sorb up to 1.4 times of its mass for PFOS and the removal was fast, with equilibrium being achieved in 30 min. The PFOS removal was less sensitive to pH in pH 4–11 range. At low loading levels, only small fractions of CHT were intercalated by PFOS and the 3R polytype of hydrotalcite (HT) was largely maintained. As the PFOS uptake increased beyond 300 mg/g, intercalation of PFOS took place. The structure of HT changed to 1 layer stacking beyond 600 mg/g. Electrostatic interaction was responsible for the PFOS uptake at low loading levels and hydrophobic interaction started to play a role among PFOS molecules as its loading level increased. Crystalline PFOS decomposed at 513 °C, but its decomposition temperature decreased to 443 °C once sorbed on CHT, due to the breakdown of HT at about 390 °C. The CHT was regeneratable after calcination of PFOS-saturated HT at 450 °C for 3 h with the full PFOS removal capacity restored. The finding from this study showed the superior feature of using CHT for the removal of PFCs over other methods.

中文翻译：

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水滑石的煅烧以增强从水中去除全氟辛烷磺酸

摘要 全氟化合物 (PFCs) 由于其热稳定性和化学稳定性以及在工业中的广泛应用，已在地表水和地下水中被检测到。作为新兴化合物，它们在环境中的归宿和从水中的去除在过去 10 年中引起了极大的关注。在本研究中，我们以全氟辛烷磺酸 (PFOS) 为例，评估了煅烧水滑石 (CHT) 去除 PFC 的性能。我们的结果表明，CHT 可以吸附高达其质量 1.4 倍的 PFOS，并且去除速度快，在 30 分钟内达到平衡。在 pH 4-11 范围内，PFOS 的去除对 pH 不太敏感。在低负载水平下，全氟辛烷磺酸只插入了一小部分 CHT，并且大部分保持了 3R 多型水滑石 (HT)。随着全氟辛烷磺酸摄取量超过 300 毫克/克，PFOS 的嵌入发生了。HT的结构变为1层堆积超过600mg/g。静电相互作用是导致全氟辛烷磺酸在低负荷水平下吸收的原因，随着负荷水平的增加，疏水相互作用开始在全氟辛烷磺酸分子之间发挥作用。结晶 PFOS 在 513 °C 时分解，但由于 HT 在 390 °C 左右分解，一旦吸附在 CHT 上，其分解温度下降至 443 °C。在 PFOS 饱和的 HT 在 450°C 下煅烧 3 小时后，CHT 可再生，并恢复了全部 PFOS 去除能力。这项研究的结果表明，使用 CHT 去除 PFC 的性能优于其他方法。静电相互作用是导致全氟辛烷磺酸在低负荷水平下吸收的原因，随着负荷水平的增加，疏水相互作用开始在全氟辛烷磺酸分子之间发挥作用。结晶 PFOS 在 513 °C 时分解，但由于 HT 在 390 °C 左右分解，一旦吸附在 CHT 上，其分解温度下降至 443 °C。在 PFOS 饱和的 HT 在 450°C 下煅烧 3 小时后，CHT 可再生，并恢复了全部 PFOS 去除能力。这项研究的结果表明，使用 CHT 去除 PFC 的性能优于其他方法。静电相互作用是导致全氟辛烷磺酸在低负荷水平下吸收的原因，随着负荷水平的增加，疏水相互作用开始在全氟辛烷磺酸分子之间发挥作用。结晶 PFOS 在 513 °C 时分解，但由于 HT 在 390 °C 左右分解，一旦吸附在 CHT 上，其分解温度下降至 443 °C。在 PFOS 饱和的 HT 在 450°C 下煅烧 3 小时后，CHT 可再生，并恢复了全部 PFOS 去除能力。这项研究的结果表明，使用 CHT 去除 PFC 的性能优于其他方法。在 PFOS 饱和的 HT 在 450°C 下煅烧 3 小时后，CHT 可再生，并恢复了全部 PFOS 去除能力。这项研究的结果表明，使用 CHT 去除 PFC 的性能优于其他方法。在 PFOS 饱和的 HT 在 450°C 下煅烧 3 小时后，CHT 可再生，并恢复了全部 PFOS 去除能力。这项研究的结果表明，使用 CHT 去除 PFC 的性能优于其他方法。