综述：水基基质中全氟和多氟烷基物质（PFAS）的热处理技术：转化机制、自由基作用及前景展望

这篇综述系统评述了水基基质中全氟和多氟烷基物质（PFAS）的热处理技术进展，重点探讨了微波辅助热处理（MAT）、超临界水氧化（SCWO）、放电等离子体（EDP）和大气压等离子体射流（APPJ）等技术的降解机制、自由基（如·OH、·SO4 ? ）作用及不完全副产物生成问题，为PFAS的高效矿化（目标产物CO2 /HF）和实际应用提供了关键科学依据。

　　

水基基质中PFAS热处理技术：机制与挑战

Abstract
全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其疏水性、化学稳定性及环境持久性成为全球性污染物。热处理技术通过高温（>700°C）和自由基攻击可高效断裂C-F键，实现PFAS矿化为CO₂
和HF，但短链PFAS等副产物的生成仍是重大挑战。

Introduction
PFAS在1930年代首次开发，广泛应用于防水防油材料。其环境分布广泛，地下水浓度可达1364249 ng/L（法国），而南极地表水仅0.118-3.934 ng/L，凸显工业活动的影响。传统水处理工艺（如活性炭吸附）仅转移污染物，而热处理能直接破坏分子结构。

Section 1: 热处理方法概述

• SCWO：在374°C/22.1 MPa超临界条件下，·OH主导反应，PFOS降解率>99%。
• MAT：电磁焦耳加热实现40秒内>90%降解，避免缓慢汽化阶段。
• 等离子体技术：EDP和APPJ通过e^?
  _(aq)
  等活性粒子攻击C-F键，但能耗较高。

Section 2: 降解机制
长链PFAS（如PFOS）先经·SO₄
^?
攻击生成PFOA，逐步缩短碳链直至矿化。SCWO中·OH与PFAS反应速率常数达10⁹
M^?1
s^?1
，而MAT通过局部热点（>1100°C）加速断裂C-C键。

Section 3: 自由基作用
·OH在SCWO中占比超60%，而APPJ的·O更易攻击羧酸基团。还原性e^?
_(aq)
可选择性脱氟，但需控制pH防止副反应。

Section 4: 不完全副产物
短链PFCA（如PFBA）和TFAC（三氟乙酸）是常见副产物，其毒性可能高于母体化合物。SCWO effluent中检出PFPeA（38%残留），需后续处理。

Section 5: 脱氟率关键因素
温度（700-1200°C）、氧化剂（H₂
O₂
）和停留时间显著影响脱氟效率。SCWO在30秒内实现85%脱氟，而MAT需优化微波功率（800-1500 W）以避免碳化。

Perspective
未来需开发联用技术（如MAT+EDP）以提升经济性，并建立副产物毒性数据库。成本分析显示SCWO处理吨水约50，低于APPJ（120），但规模化仍需验证。

Conclusion
热处理可有效降解PFAS，但需平衡效率与副产物风险。实验室数据表明SCWO和MAT最具潜力，而实际应用中需解决能耗和二次污染问题。