以「超臨界水氧化技術」分解PFAS濃縮廢液中之全氟及多氟烷基物質
新知
發布日期: 115 - 07 - 28
全氟及多氟烷基物質（Per- and polyfluoroalkylsubstances，PFAS）因具備優異的防水、防油、耐熱及高度化學穩定性，目前廣泛應用於半導體、表面處理、紡織、防污塗層及消防泡沫等。然近年研究發現PFAS亦有環境持久性、生物累積性及潛在健康風險（包括致癌），近年已成為各國環境管理關注重點，環境部也已將全氟辛酸（Perfluorooctanoic Acid，PFOA）、全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane Sulfonate，PFOS）、全氟己烷磺酸（Perfluorohexane Sulfonate，PFHxS）等物質納入毒性化學物質做源頭管理，並於「飲用水水質標準」中增訂 PFAS 相關水質標準，包括 PFOA＋PFOS 不超過 50 ng/L，以及 PFOS＋PFHxS 不超過 70 ng/L等。
隨著相關監測、源頭管理以及法定污染削減計畫持續推動，含PFAS 廢水與濃縮廢液之處理技術亦漸受重視。目前常見 PFAS 水處理技術包括顆粒活性碳（Granular Activated Carbon，GAC）吸附與離子交換樹脂（Ion Exchange Resin，IX，常為陰離子交換樹脂）；另外或可使用逆滲透膜（Reverse Osmosis，RO）等從廢（污）水中回收乾淨水源，將PFAS濃縮在濃排水中，再以其他技術處理之。前述技術對PFAS雖具良好分離效果，但其主要作用為吸附、分離與濃縮，並未破壞 PFAS 分子本身，最終仍須面對富含 PFAS 之飽和活性碳、廢樹脂等廢棄物，若未妥善處理仍可能造成二次污染。
在可以破壞PFAS穩定結構之物化處理技術中，經常用以破壞生物無法降解有機物之「超臨界水氧化技術（Supercritical Water Oxidation, SCWO）」係一可行選項；SCWO將水加熱加壓至其臨界點（溫度> 374 °C，壓力>22.1MPa）以上，使水兼具類似氣體的低黏度、高擴散性，以及液體的高密度，促進氧化分解反應（程序如圖一），可以用於液相與固相中有機物分解。應用於PFAS處理時，SCWO可破壞PFAS分子中的碳－氟鍵，使其轉化為二氧化碳、水及氟離子等產物；研究顯示，在特定PFAS種類、濃度及操作條件下，其目標物破壞率最高可超過99.99%（Krause et al., 2022；Teimoury et al., 2026），惟實際處理效能仍會受到PFAS種類、廢液組成、反應溫度、停留時間等因素影響。需注意的是，PFAS經分解仍可產生其他的短鏈PFAS，爰應以脫氟率及完全礦化率等不同指標，評估氟之質量平衡，藉以確認PFAS分解效果（Teimoury et al., 2026）。
SCWO雖具分解 PFAS 之功能，惟長期以來其普及仍面臨高溫高壓設備、能源需求、腐蝕、鹽類沉積及安全管理等挑戰；其中無機鹽類在超臨界水中溶解度下降，對於導電度偏高之事業廢水，於SCWO反應槽中極易發生鹽類析出，造成管線堵塞或反應器結垢（Li et al., 2024），進一步導致材料腐蝕及設備維護需求；因此實務應用前應先掌握廢液中鹽分、有機物、懸浮固體及共存離子組成，並評估適當之耐蝕材料與定期安全監控設施，以降低操作風險。
依近期調查發現之污染狀況，除已廣為人知的紡織業、半導體業等製程廢水，消防泡沫之使用與地表逕流廢水未妥善管理也成為PFAS污染地面地下水體環境之一種主要來源，因此未來消防藥劑製造業者也面臨為製程中產生富含PFAS的液態廢棄物尋求解決方案；SCWO作為前述濃縮廢液、消防泡沫、廢吸附材再生液或其他高濃度廢液之分解技術，預期將具有未來成長空間。
