日本滿榮工業在與TAKANOHA、愛媛大學的共同研究中發現,酚醛樹脂系活性碳對於水中的全氟辛酸(Perfluorooctanoic Acid; PFOA)具有極佳的吸附效果。經實驗顯示,在多種濃度條件下,此材料均能快速且高效率去除水中的PFOA,部分條件下的吸附率更高達約99%,展現出處理全氟與多氟烷基物質(PFAS)污染水體的應用潛力。研究中所使用的酚醛樹脂系活性碳為「鷹之羽(Takanoha)」系列產品,由滿榮工業與TAKANOHA共同開發。其特色為球狀顆粒結構,孔徑主要分布於0.4至2奈米之間,具有高度集中的微孔結構與均勻孔徑分布。
由於PFOA屬於相對低分子量的有機污染物,因此這一類微孔結構可以有效提高選擇性吸附能力。此外,「鷹之羽」活性碳亦具有吸附速度快的優點,原先已被應用於毒素與病毒吸附相關領域,研究團隊則進一步評估此材料對於PFAS污染物的處理能力。為驗證性能,研究團隊委託愛媛大學進行測試,分別採用振盪吸附試驗與流通吸附試驗兩種方式評估。在振盪試驗中,研究團隊將1 ppm之PFOA標準溶液添加超純水,稀釋至1、5、10、50及100 ppb五種濃度,並加入含有0.25克「鷹之羽」活性碳的試管中,以每分鐘290 rpm的轉速振盪5、10、30、60分鐘。
結果顯示,各濃度的均具有良好的吸附效果。其中5、10、50及100 ppb四組樣品即使僅振盪5分鐘,PFOA去除率仍可達到約99%,顯示具有極快的吸附動力學特性。研究團隊亦將「鷹之羽」系列與果殼系、煤質系、椰殼系以及表面添加特殊藥劑的浸漬型椰殼活性碳進行比較。在相同條件下,「鷹之羽」系列對於所有濃度樣品均可維持約99%的PFOA吸附率。相較之下,果殼系、椰殼系以及浸漬型活性碳在低濃度(1 ppb)條件下吸附率約為80%以上,高濃度(100 ppb)時提升至90%以上。另一方面,煤質活性碳則呈現相反趨勢,在1 ppb條件下吸附率超過80%,但於100 ppb時則下降至40%左右。 結果顯示,「鷹之羽」系列在不同污染濃度下皆能維持穩定且優異的PFOA去除效果,整體性能優於多數比較材料。
研究團隊也進一步模擬實際水處理情境,利用填充0.25克活性碳的過濾裝置進行流通試驗。結果顯示,在1 ppb濃度下,PFOA去除率約為79%;而在5至100 ppb範圍內,去除率也都超過90%,證明該材料不僅適用於批次吸附,亦具備連續流通處理的潛力。研究團隊認為,「鷹之羽」系列之所以具有優異吸附能力,除了材料本身的物理化學特性之外,其獨特的微孔結構、孔徑分布及球狀顆粒形態所形成的大比表面積也是關鍵因素。今後滿榮工業與TAKANOHA將持續推動「鷹之羽」系列材料於水處理領域的商業化應用,並尋求合作夥伴導入PFAS污染治理市場。此外,研究團隊也計畫進一步評估「鷹之羽」系列材料對於全氟辛烷磺酸(PFOS)等其他PFAS污染物的吸附性能,並與相關企業展開合作,期加速技術實用化。