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Thermal Stability and Decomposition of Perfluoroalkyl Substances on Spent Granular Activated Carbon
Environmental Science & Technology Letters ( IF 8.9 ) Pub Date : 2020-04-20 , DOI: 10.1021/acs.estlett.0c00114 Feng Xiao 1 , Pavankumar Challa Sasi 1 , Bin Yao 2 , Alena Kubátová 2 , Svetlana A. Golovko 3 , Mikhail Y. Golovko 3 , Dana Soli 1
Environmental Science & Technology Letters ( IF 8.9 ) Pub Date : 2020-04-20 , DOI: 10.1021/acs.estlett.0c00114 Feng Xiao 1 , Pavankumar Challa Sasi 1 , Bin Yao 2 , Alena Kubátová 2 , Svetlana A. Golovko 3 , Mikhail Y. Golovko 3 , Dana Soli 1
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The aims of this study were two-fold: (1) to improve our understanding of the thermal stability of per- and polyfluoroalkyl substances and (2) to investigate their decomposition mechanisms on spent granular activated carbon (GAC) during thermal reactivation. We studied seven perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs), three perfluoroalkyl sulfonic acids (PFSAs), and one perfluoroalkyl ether carboxylic acid (PFECA) in different atmospheres (N2, O2, CO2, and air). The destabilization of studied compounds during thermal treatment followed first-order kinetics. The temperature needed for thermally destabilizing PFCAs increased with the number of perfluorinated carbons (nCF2). Decomposition of PFCAs such as perfluorooctanoic acid (PFOA) on GAC initiated at temperatures as low as 200 °C. The PFECA was even more readily decomposed than PFCA with the same nCF2. PFSAs such as perfluorooctanesulfonic acid (PFOS), on the other hand, required a much higher temperature (≥450 °C) to decompose. Volatile organofluorine species were the main thermal decomposition product of PFOA and PFOS at low to moderate temperatures (≤600 °C). Efficient mineralization to fluoride ions (>80%) of PFOA and PFOS on GAC occurred at 700 °C or higher, accompanied by near complete PFOA and PFOS decomposition (>99.9%). Thermal decomposition pathways of PFOA were proposed.
中文翻译：
废颗粒活性炭上全氟烷基物质的热稳定性和分解
这项研究的目的有两个方面：（1）增进我们对全氟烷基物质和多氟烷基物质的热稳定性的了解；（2）研究热活化过程中它们在废粒状活性炭（GAC）上的分解机理。我们在不同的气氛（N 2，O 2，CO 2和空气）中研究了7种全氟烷基羧酸（PFCA），3种全氟烷基磺酸（PFSA）和一种全氟烷基醚羧酸（PFECA ）。在热处理过程中，所研究化合物的失稳遵循一级动力学。PFCA热稳定所需的温度随全氟化碳（n CF2）。在低至200°C的温度下，GAC上的PFCA（例如全氟辛酸（PFOA））分解。与具有相同n CF2的PFCA相比，PFECA甚至更容易分解。另一方面，全氟辛烷磺酸（PFOS）等全氟辛烷磺酸需要更高的温度（≥450°C）才能分解。在中低温度（≤600°C）下，挥发性有机氟物质是PFOA和PFOS的主要热分解产物。在700°C或更高的温度下，GAC上有效地矿化了PFOA和PFOS的氟离子（> 80％），同时伴随着近乎完全的PFOA和PFOS分解（> 99.9％）。提出了PFOA的热分解途径。
更新日期：2020-04-20
中文翻译：
废颗粒活性炭上全氟烷基物质的热稳定性和分解
这项研究的目的有两个方面：（1）增进我们对全氟烷基物质和多氟烷基物质的热稳定性的了解；（2）研究热活化过程中它们在废粒状活性炭（GAC）上的分解机理。我们在不同的气氛（N 2，O 2，CO 2和空气）中研究了7种全氟烷基羧酸（PFCA），3种全氟烷基磺酸（PFSA）和一种全氟烷基醚羧酸（PFECA ）。在热处理过程中，所研究化合物的失稳遵循一级动力学。PFCA热稳定所需的温度随全氟化碳（n CF2）。在低至200°C的温度下，GAC上的PFCA（例如全氟辛酸（PFOA））分解。与具有相同n CF2的PFCA相比，PFECA甚至更容易分解。另一方面，全氟辛烷磺酸（PFOS）等全氟辛烷磺酸需要更高的温度（≥450°C）才能分解。在中低温度（≤600°C）下，挥发性有机氟物质是PFOA和PFOS的主要热分解产物。在700°C或更高的温度下，GAC上有效地矿化了PFOA和PFOS的氟离子（> 80％），同时伴随着近乎完全的PFOA和PFOS分解（> 99.9％）。提出了PFOA的热分解途径。
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