JP2023536713A

JP2023536713A - 逆浸透および塩分離を利用したｐｆａｓの塩分離および破壊

Info

Publication number: JP2023536713A
Application number: JP2023505730A
Authority: JP
Inventors: ロザンスキー、スティーブン、エイチ．; ミラー、マイケル; ノリス、パトリック; アルグメド、ダーウィン; ヘンドリー、ダグラス; ハガティ、イアン; ブラウン、キース; ジェームズ、ジョシュア; カシャーノ、ジョー; ウィネッキ、スラヴォミール; ラル、ビベック; マクギネス、トム
Original assignee: バトル、メモリアル、インスティテュート
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2023-08-29
Also published as: KR20230048325A; EP4192791A1; WO2022032207A1; US11891323B2; US20220041483A1; US20240182341A1; AU2021320480A1; US11407666B2; CA3180965A1; US20230047367A1

Abstract

【要約】【解決手段】パーおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）は、超臨界状態における酸化によって破壊される。水中のＰＦＡＳを逆浸透工程によって濃縮し、得られた溶液から超臨界状態で塩を除去した後、超臨界状態でＰＦＡＳを破壊する。【選択図】図１

Description

本出願は、２０２１年８月６日に出願された米国仮特許出願番号６３／０６２，２５１の優先権の利益を主張するものである。

パーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、およびその他数百種類の類似化合物を含むパーおよびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ）は、米国で多くの用途に広く使用されており、人間の健康や環境へのリスクに関する不確実性とともに、汚染が広がっていることから大きな関連懸念が存在する。ＰＦＡＳは、フッ素原子で囲まれた炭素原子の鎖を有する分子である。Ｃ－Ｆ結合は非常に安定であり、化合物は自然環境中に存続する。いくつかのＰＦＡＳは、水素、酸素、硫黄、リン、および／または窒素原子を含む。一実施例として、ＰＦＯＳがある：

人の健康へのリスクが知られているいくつかのＰＦＡＳ化合物（ＰＦＯＡおよびＰＦＯＳ）は自主的に廃止されたが、レガシー汚染が残っている。代替のＰＦＡＳ化合物は、その健康リスクについての理解が不十分なまま導入されている。現在、ＰＦＯＡおよびＰＦＯＳのみが連邦レベルの生涯健康勧告で扱われており、飲料水中のこれらおよび他のＰＦＡＳ化合物の許容レベルを規制する最大汚染物質レベル（ＭＣＬ）は設定されていない。２０２０年５月現在、４９州１，５８２か所の飲料水源でＰＦＡＳ汚染が確認されている。現在使用されているＰＦＡＳ汚染水の処理技術は高価であり、使用済み媒体の管理にはコストがかかり、長期的な責任を負うことになる可能性がある。

環境中のＰＦＡＳを浄化するために数多くの方法が開発されてきた。例えば、ＯｂｅｒｌｅらのＵＳ２０１９／０３１４８７６では、土壌を加熱してＰＦＡＳを揮発させ、捕捉して凝縮し、蒸気を加え、濃縮したＰＦＡＳ溶液に電気酸化を施す、ＰＦＡＳ含有土壌の浄化方法およびシステムを記載している。

ＰＦＡＳに対する超臨界水酸化（ＳＣＷＯ）の適用は比較的新しく、新たな課題を提起している。有機化合物のＳＣＷＯは古くから知られており、多くの論文や特許に記載されている。例えば、Ｗｅｌｃｈらの米国特許番号４，８６１，４９７には、有機化合物の破壊のために超臨界水中で過酸化水素またはオゾンなどの液相酸化剤を使用することが記載されており、７５０～８６０°Ｆ、５０００ｐｓｉａ（重量ポンド毎平方インチ）でプロピレングリコールを破壊するテストでは、約９８％の破壊が得られた。Ｓｗａｌｌｏｗらの米国特許番号５，２３２，６０４には、過酸化水素などの酸化剤と一酸化窒素などの反応速度促進剤を用いた有機化合物のＳＣＷＯが記載されており、ある例において、塩化メチレンの酸化で生成された塩酸の中和に、水酸化ナトリウムと硝酸ナトリウムが用いられた。ＡｑｕａｒｄｅｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓの米国公開特許出願番号２０１９／０１８５３６１には、ＳＣＷＯのプロセスにおいて、流体が亜臨界から超臨界になるゾーンで沈殿が起こることに着目し、このゾーン付近に残留物出口接続部を有する反応器を設計している。Ｍｉｌｌｅｒらは"Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｗａｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆａｍｏｄｅｌｆｅｃａｌｓｌｕｄｇｅｗｉｔｈｔｈｅｕｓｅｏｆａｃｏ－ｆｕｅｌ"Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ１４１（２０１５）１８９－１９６で、４８％過剰酸素の存在下での糞便模擬物質のＳＣＷＯ反応について報告している。補助燃料は、一般に１０００℃を超える高温を特徴とするＳＣＷＯ反応器内の熱水炎を発生させるために使用できる。"ＳｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌＷａｔｅｒＯｘｉｄａｔｉｏｎ，"ｉｎＡｄｖａｎｃｅｄＯｘｉｄａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｅｓｆｏｒＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ，"（２０１８），３３３－３５３を参照されたい。

ＰＦＡＳを破壊するシステムの開発は以前から行われているにもかかわらず、ＰＦＡＳ組成物を処理し、ＰＦＡＳを完全に破壊する効率的なシステムがいまだ必要とされている。

初めに、水または土壌サンプルは、実質的に減少した体積でＰＦＡＳを濃縮するために処理される。いくつかの例において、ＰＦＡＳ含有媒体は濃縮された形で保管されており、濃縮するための追加的な処理を必要としない。濃縮されたＰＦＡＳ混合物は、容器に入れられ、ＰＦＡＳ破壊のための集中化した場所へ送られる。あるいは、いくつかの好ましい実施形態において、濃縮されたＰＦＡＳ混合物は、それらが発生する現地で処理される。濃縮されたＰＦＡＳ溶液は、超臨界水酸化（ＳＣＷＯ）によって破壊されるが、これは、ＰＦＡＳ濃度の１０万倍以上の減少、例えば、ＰＦＯＡを質量で１７００ｐｐｍ（百万分の一）から５ｐｐｔ（一兆分の一）以下まで急速に減少させることができることを我々は発見している。定常運転時に外部からの熱供給をほとんどあるいは全く受けずに効率的に破壊するために、酸化に必要な熱の一部あるいは全部を供給する燃料を加えることができる（または、場合によっては、燃料となる十分な有機物とともにＰＦＡＳが存在することがある）。得られた排水は、ＰＦＡＳをほとんど、あるいは全く含まないことが確認され、通常５ｐｐｔ以下となり、安全できれいな水として環境に戻される。

一態様において、ＰＦＡＳ含有水溶液は、塩水と脱塩溶液を形成するために、１つまたは好ましくは複数工程の逆浸透のカスケードに付される。逆浸透（ＲＯ）の前に、ＰＦＡＳ含有水溶液は、一般に、任意の濾過の工程と、ＣａおよびＭｎなどのイオンがＮａイオンで置換される１以上の軟水化の工程に付される。その後ＰＦＡＳを破壊するためのＳＣＷＯを含む処理に付すため、カスケードの最終結果は、画分の体積が好ましくは少なくとも６０％減少、より好ましくは少なくとも８０％減少、およびいくつかの実施形態においては８０～９５％減少する。ＰＦＡＳは、最初の水性混合物中のＰＦＡＳの少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％または少なくとも９５％または少なくとも約９９％が、逆浸透処理から生じる塩水画分に分けられるように、分配される。

別の態様において、本発明は、ＰＦＡＳを破壊する方法であって、水およびＰＦＡＳを含む水溶液を提供する工程と、前記水溶液を逆浸透に付して、清浄水画分および前記ＰＦＡＳ濃度が前記水溶液よりも少なくとも５０％高い塩水濃縮画分を生成する工程と、前記塩水濃縮画分を熱交換器内で予熱して、亜臨界状態にある予熱濃縮画分を形成する工程と、前記予熱濃縮画分を加熱した前反応器に通し、前記塩水濃縮画分を第１の温度で超臨界状態に転換し、塩化ナトリウムを沈殿させる工程と、塩水低減画分を生成するために少なくとも一部の前記塩化ナトリウムを除去する工程と、前記塩水低減画分を反応器に通し、超臨界状態下で前記画分を酸化させる工程であって、酸化剤濃度および／または温度が前記前反応器よりも高い、前記酸化させる工程と、前記水溶液よりも少なくとも９０％低いＰＦＡＳ濃度を有する清浄な温水溶液を生成する工程と、および選択的に、前記予熱する工程において前記熱交換器内で前記清浄な温水溶液から前記水溶液へ熱を伝達する工程と、を含む。

本方法は、さらに、以下の特徴の１つまたは任意の組み合わせによって特徴付けられる：前記水溶液が逆浸透の前に濾過され、流出液が、前記前反応器の下流に配置される後熱交換器を通過し、その後前記前反応器の上流に配置される前熱交換器を通過し（流れの方向（上流または下流）は、ＰＦＡＳ破壊に付されている水溶液の流れを指す）、逆浸透から生じ、前記塩化ナトリウムの少なくとも一部を除去する工程の前の、前記ＰＦＡＳ濃度が少なくとも５０％高い前記塩水濃縮画分が、沈殿物を含み、さらに前記沈殿物を溶解するために酸を添加する工程を含み、前記前反応器は、収集容器に入る第１のチューブおよび前記収集容器から出る第２のチューブを含み、前記収集容器は、前記第１のチューブの内径の少なくとも２倍大きい内径を備え、かつ、選択的に、燃料または酸化剤が前記前反応器に加えられ、前反応器は、遷臨界液体サイクロンを含み、好ましくは前記遷臨界液体サイクロンが本明細書に記載のタイプである。

本発明は、エネルギー効率の良いＰＦＡＳの破壊方法であって、逆浸透および塩分離の工程に続いてＳＣＷＯ反応器内で酸化する工程を選択的に特徴とし、ならびに、水およびＰＦＡＳを含む前記水溶液が第１の体積を有し、前記第１の体積の１０％以下（または５％以下、または１％以下、または０．１％以下）が超臨界状態に置かれ、前記方法において前記第１の体積中のＰＦＡＳの少なくとも９５％（または少なくとも９８％、または少なくとも９９％）が超臨界状態において破壊されることを選択的に特徴とする。

別の態様において、本発明は、ＰＦＡＳを破壊するシステムを含み、前記システムは、逆浸透システムと、前記逆浸透システムから塩分離器までの導管であって、前記塩分離器は、収集容器に通じる第１のチューブと収集容器から出る第２のチューブを含み、前記収集容器は第１のチューブの内径の少なくとも２倍大きい内径を備える、前記導管と、および前記塩分離器から超臨界反応器までの導管と、を含む。

前記システムは、以下の特徴のうちの１つまたは任意の組み合わせによってさらに特徴付けられる：前記収集容器が超臨界流体を含み、前記第１のチューブが前記収集容器の内部に少なくとも５ｃｍ突出し、前記第２のチューブが前記収集チューブの内部に突出せず、さらに、前記逆浸透システムと前記塩分離器の間の前記導管に配置された第１の熱交換器を含み、動作中、亜臨界ＰＦＡＳ含有水流と前記超臨界反応器からのＰＦＡＳ非含有水復流の間で第１の熱交換器が熱交換を行い、前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも前記収集容器内に少なくとも５ｃｍ突出しており、前記熱交換器はチューブインチューブ式の熱交換器であり、前記塩分離器は、複数の収集容器を含み、各収集容器は入口チューブと出口チューブのセットを含み、各セットは、流れ方向において前のセットよりも高い温度である。

さらなる態様において、本発明は、遷臨界液体サイクロンであって、円錐形チャンバーであって、前記サイクロンの内壁に沿って接線方向に超臨界流体を前記円錐形チャンバーに導入するための入口と、超臨界流体の流れに適合した上部出口と、液体の流れに適合した出口パイプと、を含む、前記円錐形チャンバーと、前記サイクロンの内壁とコーンの外壁の間に流路を形成できるように適合した前記円錐形チャンバーに配置されたコーンであって、前記コーンは底部開口部を含むものである、前記コーンと、を含む遷臨界液体サイクロンを提供する。

前記液体サイクロンは、以下の特徴の１つまたは任意の組み合わせによってさらに特徴付けられる：前記底部開口部はディフューザを含み、前記ディフューザは複数の開口部を含み、前記複数の開口部は前記出口パイプの断面積の少なくとも２倍または少なくとも３倍広い開放面積を含み、前記開口部は中心軸から下部パイプの内壁に対して傾斜しており（直線状ではない（例えば、最短距離ではない））、さらに、前記円錐形チャンバーの内壁に対して前記円錐形チャンバーの中心軸に沿って前記コーンを動かすように適合した機構を含み、前記円錐形チャンバーの外壁に熱接続された熱交換器を含み、前記熱交換器が流体の流れのために被覆物を含む。

本発明はまた、本明細書に記載の任意の不動態化コーティングを有する装置を提供する。本発明はさらに、ＰＦＡＳを破壊する方法であって、水およびＰＦＡＳを含む水溶液を提供する工程と、前記水溶液を予熱する工程と、フッ化水素酸に対して耐性があるセラミックコーティングでコーティングされた反応器壁を含む反応器を提供する工程と、前記水溶液よりも少なくとも９０％低いＰＦＡＳ濃度を有する清浄な温水溶液を生成するために、水が前記超臨界相にある状態下で前記反応器内の前記溶液を酸化剤で処理する工程と、前記予熱工程における熱交換器内で、前記清浄な温水溶液から前記水溶液へと熱を伝達する工程、を含む方法を提供する。好ましくは、前記セラミックは、Ｂ４Ｃ（炭化ホウ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＴａＣ（炭化タンタル）、ＷＣ（炭化タングステン）、ＹＦ３（フッ化イットリウム）などの金属フッ化物、ＹＮ（窒化イットリウム）、ＬａＦ３（フッ化ランタン）、ＬａＮ（窒化ランタン）、ＹｂＮ、ＹｂＦ３、もしくは任意のランタニド窒化物またはランタニドフッ化物、ＨｆＮ（窒化ハフニウム）、ＣｅＮ（窒化セリウム）、ＣｅＦ３（フッ化セリウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔａ（タンタル）、ＴａＦ（フッ化タンタル）、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）、ＺｒＦ（フッ化ジルコニウム）、ＷＮ（窒化タングステン）、酸化クロム、またはそれらの組み合わせを含む。

本発明の態様のいずれかは、以下の１つまたは任意の組み合わせによってさらに定義される：本方法は移動式トレーラーで実施され、前記ＰＦＡＳ含有水性混合物は少なくとも１００ｐｐｍのＰＦＡＳを含み、本方法はＰＦＡＳ濃度を少なくとも１０^６または１０^７または１０^８減少させ、ＰＦＡＳは酸化反応器内で酸化剤と反応され、前記反応器を出た後に流出液がＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、またはＫＯＨを含む溶液で処理され中和溶液を生成し、これを排出するかまたは追加の流出液を中和するために再利用され、前記中和された流出液は少なくとも部分的に大気中に蒸発され、ＰＦＡＳ含有水性混合物が質量で少なくとも１００ｐｐｍのＰＦＡＳ（いくつかの実施形態において少なくとも５００ｐｐｍまたは少なくとも１０００ｐｐｍのＰＦＡＳ）を含むＰＦＡＳ濃度を取ることによって、本方法は、１ｐｐｍ以下、または０．１ｐｐｍ以下、または０．０１ｐｐｍ以下、または１．０ｐｐｂ以下、または０．１ｐｐｂ以下、または０．０１ｐｐｂ以下のＰＦＡＳを含む流出液に変換する方法であり、ＰＦＡＳ含有溶液は、３０～５０ｗｔ％のＨ_２Ｏ_２を含む溶液と混合し、好ましくはＰＦＡＳ溶液：Ｈ_２Ｏ_２が重量比で３０：１～７０：１ｗｔ％の比率で混合し、ＰＦＡＳ含有溶液は２０秒以下、好ましくは１０秒以下、または５秒以下、または０．５秒～５秒の滞留時間でＳＣＷＯ反応器を通過し、ＰＦＡＳ含有溶液は５０～１５０ｍＬ／分（標準状態）の間で制御された速度で添加され、起動後に外部加熱は必要なく、ＰＦＡＳ含有水性混合物は少なくとも１００ｐｐｍのＰＦＯＡを含み、本方法はＰＦＯＡ濃度を少なくとも１０^６または１０^７または１０^８減少させ、いくつかの実施形態においては最大約１０^９減少させ、本方法は移動トレーラーで実施され、本方法はＰＦＡＳ汚染地において移動トレーラーで実施される。

本発明方法のいずれかは、プロセス全体、またはプロセスのＳＣＷＯ部分において、質量で少なくとも１００ｐｐｂのＰＦＡＳ（いくつかの実施形態においては少なくとも５００ｐｐｂまたは少なくとも１０００ｐｐｂのＰＦＡＳ）のＰＦＡＳ濃度を、１ｐｐｂ以下、または０．１ｐｐｂ以下、または０．０１ｐｐｍ以下、または７ｐｐｔ以下に変換することによってさらに定義される。あるいは、質量で少なくとも１００ｐｐｂのＰＦＯＡ（いくつかの実施形態においては少なくとも５００ｐｐｂまたは少なくとも１０００ｐｐｂのＰＦＯＡ）のＰＦＯＡ濃度を、１ｐｐｂ以下、または０．１ｐｐｂ以下、または０．０１ｐｐｂ以下、または５．０ｐｐｔ以下のＰＦＯＡ、いくつかの実施形態においては１ｐｐｍ～５ｐｐｔ（一兆分の一）のＰＦＯＡの範囲に変換することによって定義される。あるいは、質量で少なくとも１００ｐｐｂのＰＦＯＳ（いくつかの実施形態においては少なくとも５００ｐｐｂまたは少なくとも１０００ｐｐｂのＰＦＯＳ）のＰＦＯＳ濃度を、１ｐｐｂ以下、または０．１ｐｐｂ以下、または０．０１ｐｐｂ以下、または５．０ｐｐｔ以下のＰＦＯＳ、いくつかの実施形態においては１ｐｐｍ～５ｐｐｔ（一兆分の一）のＰＦＯＳの範囲に変換することによって定義される。前記プロセスはまた、１ｐｐｍ以上のＰＦＡＳ濃度で始まる同レベルの破壊によって特徴付けられる。いくつかの実施形態において、ＰＦＨｘＡ（パーフルオロヘキサン酸）、ＰＦＨｐＡ（パーフルオロヘプタン酸）、ＰＦＯＡ、ＰＦＢＳ（パーフルオロブタンスルホン酸）、ＰＦＨｘＳ（パーフルオロヘキサンスルホン酸）、ＰＦＨｐＳ（パーフルオロヘプタンスルホン酸）、およびＰＦＯＳ、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つ（または少なくとも３つ、または少なくとも４つ、または少なくとも５つ、または少なくとも６つ）の化合物を少なくとも１０００ｐｐｔ含むＰＦＡＳ汚染水は、プロセスによって処理されることで、少なくとも２（または少なくとも３、または少なくとも４、または少なくとも５）桁分減少する。いくつかの実施形態において、ＰＦＢＡ（パーフルオロブタン酸）、ＰＦＰｅＡ（パーフルオロペンタン酸）、ＰＦＨｘＡ、ＰＦＨｐＡ、ＰＦＯＡ、６：２ＦＴＳ（６：２フルオロテロマースルホン酸）、および８：２ＦＴＳ（８：２フルオロテロマースルホン酸）、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つ（または少なくとも３つ、または少なくとも４つ、または少なくとも５つ、または少なくとも６つ）の化合物を少なくとも１００ｐｐｔ含むＰＦＡＳ汚染水は、プロセスによって処理されることで、少なくとも２（または少なくとも３、または少なくとも４、または少なくとも５）桁分減少し、および／または５ｐｐｔ（または１ｐｐｔ）以下まで減少する。

本発明はまた、ＳＣＷＯ反応器および本明細書に記載された任意の構成要素を含む、ＰＦＡＳ破壊装置を含む。本発明はまた、ＰＦＡＳ含有水性混合物を含むＳＣＷＯ反応器を含むＰＦＡＳ破壊システムを含む。前記システムは、本明細書に記載された任意の条件および／または流体を含む。

塩分の除去は、ＳＣＷＯ反応器の目詰まりを防ぐのに便宜であり、腐食の減少や汚染物質の少ないＰＦＡＳ非含有水性流出液の生成など、さらなる利点をもたらす。

ＳＣＷＯ反応器を出て、得られた清浄水（非塩水）画分は、選択的に活性炭またはイオン交換樹脂などの吸着剤媒体を通過させ、環境に戻すことができる。本明細書に記載される任意の態様と同様に、この前処理方法は、それ自体で、もしくは本明細書に記載される任意の他の態様または他の技術と組み合わせて使用することができる。

本発明の様々な態様は、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」を用いて説明されるが、より狭い実施形態では、本発明は、代替的に、用語「実質的にからなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙｏｆ）」またはより狭義の「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆ）」を用いて説明することができる。

図１は、ＰＦＡＳ汚染水をＳＣＷＯ反応器に通す前に処理するための、水の前処理システムの概略図である。図２は、収集チューブに入口チューブと出口チューブを接続した塩分離装置を示している。図３ａは、流路が開いた遷臨界液体サイクロンを示している。図３ｂは、流路が閉じた非動作時の遷臨界液体サイクロンを示している。図３ｃは、遷臨界液体サイクロンのディフューザを示している。図３ｄは、遷臨界液体サイクロンの断面図である。

本発明によれば、ＰＦＡＳ汚染水は、従来の意味を有する。本発明方法は、ＰＦＡＳの濃度を５ｐｐｔ未満に低減することが可能であるため、５ｐｐｔ以上、より典型的には、少なくとも１ｐｐｍを含む溶液に適用することができる。ＰＦＡＳ汚染水の発生源は、ＰＦＡＳ汚染にさらされた地域の土壌もしくは地表または地下水からであるとすることができる。これらの地域は、電子産業（例えば、ワイヤ／ケーブルコーティングおよび半導体基板製造）のような工業地域、特に防水または非粘着性コーティングが適用された場所である。ＰＦＡＳ汚染水の他の一般的な発生源は、水性膜形成泡（ＡＦＦＦ）にさらされた飛行場や消防訓練場の周辺地域である。他の発生源は貯蔵容器であり、通常これらは将来的な廃棄または処分のために蓄積されているものである。一般的に、ＰＦＡＳ汚染水中には非フッ素系有機化合物が存在し、特にＡＦＦＦの残留物には塩素系または臭素系化合物が存在する場合がある。

前処理
ごみや他の固形物は、ＰＦＡＳ破壊の前にＰＦＡＳ汚染水から除去することができる。通常、これは１つまたは複数の濾過工程によって行うことができる。いくつかの実施形態において、複数の濾過工程を経て、より小さな粒子を除去することもできる。例えば、１つのフィルタまたはフィルタのセットを洗浄または交換する一方で、別のフィルタまたはフィルタのセットを作動させ続けることができるように、フィルタは１つまたは一連のフィルタのみを使用できるように弁を付けることができる。フィルタは、バッグフィルタ、カートリッジフィルタ、金属スクリーン、または砂（好ましくはシリカサンド）のような水を濾過するために知られている任意のタイプのフィルタであっても良い。あるいは、または追加的に、遠心分離を利用して固形物を除去しても良い。

望ましくない対イオン（典型的にはＣａおよびＭｇ）がＲＯ膜を汚染するので、ＰＦＡＳ汚染水を軟化処理に付すことができる。これらの軟水化処理には、イオン交換樹脂、石灰軟化（水酸化カルシウム水溶液による固形物の沈殿）、キレート剤（例えば、ＥＤＴＡ等による処理）、および逆浸透の１つまたは任意の組み合わせが含まれる。いずれの前処理においても、前処理媒体中のＰＦＡＳの捕捉を考慮する必要がある。あるいは、または追加的に、分離および／または乳化した炭化水素を除去するために、疎水性粘土を通過させることによって、有機物のような化合物を除去することができる。

逆浸透（ＲＯ）システムは、水流からＰＦＡＳを除去または濃縮することができる。ＰＦＡＳ非含有（またはＰＦＡＳ低減）水は膜を通過する一方で、ＰＦＡＳと塩類は塩水流に向かう。ＰＦＡＳ除去の効率および処理能力は、ＲＯ膜のカスケードを行うことで向上する。いくつかの実施形態において、ＲＯは、ＰＦＡＳの濃度を少なくとも５倍または少なくとも１０倍、いくつかの実施形態において５～３０倍または５～２０倍、または１０～４０倍の範囲で増加させるために利用される。いくつかの好ましい実施形態において、ＲＯへの流入液は、好ましくは１２００ｐｐｍ以下の総溶解固形分を有する。しかしながら、より大きなポンプおよびより堅い巻き膜を含む他のシステムは、はるかに高いＴＤＳを処理し、本発明に従った有効濃度を達成でき、塩素レベルは０．５ｐｐｍ以下、より好ましくは０．１ｐｐｍ以下、ｐＨ１～１２、より好ましくは２～１１、実質的にオイルまたはグリースが非存在、非常に低いレベルのＢａおよびＳｉ（最初に存在する場合、これらは軟水化工程で除去できる）、必要な規模に応じた流量、いくつかの実施形態においては、ＲＯは約３～５ガロン（１１Ｌ～１９Ｌ）／分の範囲で行われる。

本発明の好ましい実施形態は、図１に概略的に図示されている。システムに流入するＰＦＡＳ汚染水は、タンク１０２内の濾過貯水（図示せず）、水の軟化前処理１０４、逆浸透システム１０８に接続された供給タンク１０６のうちの１つ以上を含む多数の選択的な前処理に付すことができる。他の陽イオンをナトリウム陽イオンに置き換えるための水の軟化は、イオン交換樹脂を通過させるような従来の手段によって行うことができる。逆浸透処理（上述）は、システムに流入するＰＦＡＳ汚染水と比較して１０倍、１００倍、１０００倍、１０，０００倍またはそれ以上に低減されたＰＦＡＳ濃度を有する透過水１００を生成する。いくつかの場合においては、特にシステムに流入する比較的濃縮されたＰＦＡＳ溶液では、水を環境に放出できる７０ｐｐｔ未満のような低レベルまで透過水中のＰＦＡＳレベルを下げるために、透過水を追加のＲＯ処理に付すことができる。追加処理からの濃縮水は、濃縮溶液とまとめることができ、またはタンク１０２のような流入してくるＰＦＡＳ汚染水とまとめることができる。

濃縮水１１２は、通常、システムに流入するＰＦＡＳ汚染水と比較して、１０倍、１００倍、１０００倍、１０，０００倍以上のＰＦＡＳ濃度を有する水溶液を含む。したがって、本発明は、ＰＦＡＳ汚染水中のＰＦＡＳが９０％または９９％または９９．９％以上完全に破壊される、エネルギー効率の高いシステムを提供するものである。したがって、好ましいＰＦＡＳ破壊プロセスにおいては、ＰＦＡＳ汚染水中のわずか１０％、または１％、または０．１％、または０．０１％以下の水が、ＳＣＷＯ状態まで加熱される。

濃縮されたＰＦＡＳ水は、選択的に熱交換器１１４を通過させることができ、熱交換器１１４はチューブインチューブ式熱交換器とすることができる。

濃縮されたＰＦＡＳ水１１２は、塩分離器１１６を通過する。塩分離器は、異なる条件の温度または圧力で動作する複数のゾーンを有することができる。チューブは、チューブを取り囲むチューブ炉によって加熱することができる。複数の垂直チューブ（図１に示す６本、上向き３本、下向き３本）の場合、詰まりを防止するため比較的大きな内径を有することができる。例えば、少なくとも１．５ｃｍまたは少なくとも２．０ｃｍまたは少なくとも１インチ（２．４ｃｍ）である。各塩分離チューブの底部（重力方向に対して）にはより大きな直径の容器（収集容器２２０）があり、好ましくは内径が少なくとも５ｃｍ、または少なくとも１０ｃｍ、または５～２０ｃｍの範囲を有する。好ましくは、収集容器は、入口チューブよりも少なくとも２倍または少なくとも４倍大きい直径を含む。収集容器は、例えば電気テープによって、加熱することができる。収集容器は入口と出口に接続しており、好ましくは少なくとも２０ｃｍ、または少なくとも３０ｃｍ、または少なくとも４０ｃｍの深さを有し、いくつかの実施形態においては２５～７５ｃｍの範囲の深さを有する。入口チューブ内で形成される塩は収集容器へ落下し、連続的に、またはより典型的には、定期的に除去され、必要に応じて、ＰＦＡＳまたは他の汚染物質を除去するために処理される。収集容器の底部に向かって、好ましくは、塩水または収集容器の底部に集まる塩水スラリーを除去するための排水口につながるバルブが存在する。選択的に、ポンプアセンブリを使用して、動作中に高圧で収集容器の内容物を真空にすることができる。いくつかの好ましい実施形態において、塩分離チューブ入口２２２（収集チューブに流体を運ぶ）は、（上向きに流れるチューブへの出口に対して）少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍだけ収集容器内に延び、これは、出口２２４からより軽い画分を強制排出する収集チューブの底部への、より濃い塩画分の下向きへの流れを高める。収集容器は、収集容器の底部付近の乱流および混合を最小化するためにバッフルを含む。通常、収集容器の底部は亜臨界状態である。

濃縮ＰＦＡＳ水１１２は、通常、塩が完全に水に溶けるように亜臨界状態、好ましくは超臨界状態に近い状態で塩分離器に流入するため、塩が溶液から脱落して収集容器に落ちるまでの滞留時間が長くなる。あるいは、水１１２は超臨界状態で塩分離器に入ることができる。塩分離器では、温度を上げることで溶液を超臨界状態にし、塩化ナトリウムや他の塩を溶液から沈殿させる。塩が塩分離器を通過するにつれて徐々に不溶性になるように、塩分離器の連続するゾーンの条件（通常は温度）を制御することができる。いくつかの実施形態において、塩分離器に流入する溶液は３７０℃以下であり、塩分離器内で３７５～４５０℃の範囲で上昇させることができる。選択的に、温度を上昇させるために、塩分離工程の前または間にアルコールなどの燃料を添加することができる。チューブ炉から水性組成物への熱伝達が計算による予測よりも少ないことが意外にも判明したので、これは特に望ましい。

塩水亜臨界相と超臨界相との接触により、ＰＦＡＳは超臨界相に優先的に分離される。好ましくは、塩水相中のＰＦＡＳ濃度は超臨界相中よりも少なくとも２０質量％以下または少なくとも５０質量％以下である。塩分離工程で９０質量％超または９５質量％超のＮａＣｌ（または超臨界水に不溶な他の塩）を除去することができる一方で、塩水相ではわずか５質量％以下、または２質量％以下、または１質量％以下または０．５質量％のＰＦＡＳ（または有機分解産物）が除去される。異なる塩類は異なる温度で沈殿し、塩分離の異なる工程で除去することができる。

塩分離器の後、脱塩された水は、熱交換器１１８を通過することができ、その後、残存するＰＦＡＳが破壊されるＳＣＷＯ反応器１４４に導入される前に、典型的には過酸化水素などの酸化剤１２０と結合される。提示した図では、過酸化物（または他の酸化剤）を反応器の直前に添加しているが、塩分離器の上流など、さまざまな場所に過酸化物を添加する選択肢があるだろう。複数の場所で酸化剤を添加する利点としては、１）過酸化物が添加される場所でのホットスポットの可能性を最小限に抑える、および２）塩分離器におけるＰＦＡＳの破壊を促進する、などが挙げられる。しかし、塩分離器の上流に過酸化物を添加すると、腐食が悪化する可能性があるという欠点がある。ＰＦＡＳ非含有流出液は、１１８、１１４などの熱交換器に通して熱を回収し、ＰＦＡＳ非含有流出液１２４として貯蔵またはシステムの外に出すことができる。

清浄な流出液は、好ましくは、第２および第１の熱交換器を通過して戻る。ＳＣＷＯ反応器後の任意の時点で、清浄化された水は、好ましくは、水酸化ナトリウムの添加などによって中和される。また、必要に応じて、清浄化された水は、廃棄または環境へ戻す前に処理（例えば、Ｃｒまたは他の金属を除去する）することができる。

遷臨界液体サイクロン
他の実施形態において、塩は、遷臨界液体サイクロンで除去することができる。遷臨界液体サイクロン３０は、サイクロンの内壁３３に沿って接線方向に超臨界流体を円錐形チャンバーに導入するための入口３４を含む円錐形チャンバー３２と、超臨界流体の流れに適合した上部出口３５と、液体の流れに適合した出口パイプ３６と、サイクロンの内壁とコーンの外壁の間に流路３８を形成できるように適合した円錐形チャンバーに配置されたコーン３７を含んでいる。コーンは、底部開口部を有し、開口部は好ましくはディフューザである。ディフューザは、複数の開口部４１を有する。開口部は、好ましくは、出口パイプの断面積の少なくとも２倍または少なくとも３倍以上ある結合された開口面積を有する。いくつかの好ましい実施形態において、ディフューザの孔は、サイクロンの流れ方向に対して逆向きの角度で配向することができ、例えば、サイクロンが時計回り方向である場合、孔は、逆時計回りの角度で配向される。好ましくは、ディフューザは、出口パイプに延在する。

典型的には、液体サイクロンは、円錐形チャンバーの外壁４２を冷却する流体熱交換器（図示せず）を含み、通常は水が冷却剤である。熱交換器は、円錐形セクション上に配置され、出口パイプまで、分離器と同じくらい下まで延びる。

動作中、塩含有ＰＦＡＳ水性超臨界組成物は、入口３４から入り、円錐形チャンバーの内壁に沿って接線方向に流れる。コーンは、円錐形流路３８を形成する。好ましくは、コーンは、円錐形流路の断面積を変えられるように調整できる。例えば、コーンは、ロックナットおよび／またはワッシャを伴うねじ接続部を介して出口パイプ３５に取り付けることができる。流路面積を減少させると、流路を通る流体の速度が増す。

内壁３３は十分に冷却されており、壁３３に隣接して小さな亜臨界相が形成される。超臨界相の塩は比較的濃度が高く、遠心力によって塩は内壁３３に追いやられ、内壁上の亜臨界相を通過する。いくつかの場合において、亜臨界相は壁上に液滴を形成する。亜臨界塩水相は、出口パイプへ下向きに排出される。出口パイプの底には、レベル伝送器コントローラおよび制御バルブを備えた二相重力分離器を設置することができる。

超臨界水酸化法（ＳＣＷＯ）
ＰＦＡＳ含有水は、好ましくは、反応器に入る前（通常は直前）に加熱される。反応器からの熱は、反応器に入る水を加熱するために使用される。熱交換器の使用は、プロセスをよりエネルギー効率的にし、コンパクトにし、かつ反応器の耐用年数を延ばす。チューブインチューブ型の熱交換器が特に望ましい。ＰＦＡＳは破壊され、炭酸塩、フッ化物塩、硫酸塩に変換される。本装置は、１）据え置き型、または２）現場への輸送型、の設計が可能である。据え置き型は、都市の水処理システムのような常設の処理場で採用することができる。可搬式ユニットは、仮設で十分な低負荷要件の地域で使用することができる。可搬式ユニットは、セミトラックもしくはトレーラーまたは輸送用コンテナのようなより小さな密閉空間で輸送できるサイズになっている。この設計は、操作パラメータを変更することにより、装置を改造することなく他の有機汚染物質の処理にも適応可能である。

好ましいＳＣＷＯ反応器の設計は、（通常は前処理された）ＰＦＡＳ含有水溶液がＳＣＷＯ反応器に通される連続または半連続のシステムである。固形物がＳＣＷＯ反応器内で形成されることがあるので、固形物が重力によって下方に引っ張られて反応器から出るように、反応器が下方に傾斜していることが望ましい。いくつかの実施形態において、流路は重力に対してまっすぐおよび垂直（０°）であり、いくつかの実施形態において、反応器は重力に対して傾斜しており、例えば（垂直から）５～７０°または１０～５０°または１０～３０°または１０～２０°の範囲で傾斜しており、重力に対して常に下向きに流れるコンパクトなデバイスを提供するために、流れが逆方向で動くように曲がり部を有することができる。好ましくは、反応容器は、耐腐食性材料で形成された円筒形のパイプである。望ましくは、パイプは、少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも２ｃｍ、いくつかの実施形態においては最大約５ｃｍの内径を有する。

超臨界状態におけるＳＣＷＯ装置の部品を通る流れは、乱流下（Ｒｅが少なくとも２０００、好ましくは２５００～６０００の範囲）にあるべきである。ＳＣＷＯ反応器からの流出液は、超臨界状態下で塩分離器に流入することができる。

ＳＣＷＯシステムは、供給温度を上昇させ、供給圧力を上昇させることによって作動する。圧力の上昇は、加熱のみによるもの（これが好ましい）、もしくはコンプレッサーまたは高圧（往復）ポンプを介してさらに上昇させることが可能である。温度は、（連続反応器の場合には）導管を通して、またはバッチ反応器の場合には反応チャンバーを通して熱を加えること、および／またはアルコールや炭化水素のような燃料を加えて溶液中で酸化させ熱を発生させることによって上昇させることができる。酸化のために超臨界状態が維持され、反応導管または反応チャンバー内の状態は、好ましくは３７４℃～７００℃、少なくとも２２０ｂａｒ、より好ましくは２２１～３００ｂａｒの範囲内である。いくつかの実施形態において、ＳＣＷＯ反応器内の温度は、５００℃以上、または６００℃以上、および５００～６５０℃、または６００～６７５℃の範囲内に維持される。

酸化剤
ＰＦＡＳの破壊のために超臨界水酸化で使用される反応酸素のうち、テスト済みの原料は、酸素ガス（Ｏ_２）および過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）の２つである。これら２つの化学種に加えて、またはその代わりに、他の反応用酸素源または酸化剤を加えて、酸化反応器内でＰＦＡＳを破壊することができる。他の酸化剤は、オキシアニオン種、オゾン、およびペルオキシ酸を含む。

好ましい酸化剤は過酸化水素であり、過剰に（例えば少なくとも５０％過剰、または少なくとも１００％過剰、または５０％～３００％過剰の範囲内で）添加することができ、過剰な過酸化水素は反応してジオキシゲンと水を形成する。

燃料
ＳＣＷＯ装置は、起動時に外部炎や抵抗加熱などの加熱が必要である。反応溶液が高濃度のＰＦＡＳまたは他の有機物を含まない限り、外部加熱は作動中も必要である。ＳＣＷＯ装置の外部加熱に代えて、または加えて、熱はアルコールなどの燃料の酸化によってもたらすことができる。好ましい燃料としては、メタノール、エタノール、プロパノール（通常はイソプロパノール）、またはこれらの組合せを含む。

ＰＦＡＳ破壊に伴うフッ素副産物の取り扱いについて
高温（例えば、約６００℃）のＨＦ水溶液を含むＳＣＷＯ反応器からの腐食性流出液は、混合パイプに流入することができる。冷却水は、通常はヒドロキシ塩を含み、混合チューブに送られ、そこで腐食性流出液と混合される。冷却された流出液は、溶解したＮａＦのようなフッ化物塩を含む。

後処理
ＳＣＷＯプロセスは、本質的にすべてのＰＦＡＳを破壊するので、処理された流出液は、安全に環境に戻すことができる。いくつかの実施形態において、流出液の少なくとも一部は空気中に蒸発される。発生した蒸気は、冷却されて水相と平衡状態にあるため、通常は湿度１００％となる。しかし、蒸気流が存在する理由は、反応副産物として形成される二酸化炭素と、完全な酸化を確実にするための過剰な酸素によるものである。有機蒸気が比較的少ないフィード（ＰＦＡＳを添加した蒸留水サンプルなど）は、ほとんど（時には測定不可能なほど）蒸気を発生させない。これは、ＰＦＡＳが破壊され、残存する汚染物質（金属、ＮａＦなど）が非常に高い蒸気圧を持ち、水とともに蒸発しない傾向があるため、安全である。フッ化物塩のような沈殿物は、流出液から濾過または遠心分離することができる。ＰＦＡＳ非含有流出液は熱交換器に通すことができ、流出液は、反応器に流入するＰＦＡＳ汚染水によって冷却される。必要に応じて、流出液を放出または廃棄する前に金属または他の汚染物質を除去するため、逆浸透膜および／または他の処理（イオン交換樹脂および他の吸着媒体（Ｍｅｔｓｏｒｂ（商標））など）にかけることができる。

塩分離器またはＳＣＷＯ反応器の内部表面の不動態化処理
装置の内部表面は、白金アルミニウム化物、Ｂ４Ｃ（炭化ホウ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＴａＣ（炭化タンタル）、ＷＣ（炭化タングステン）、ＹＦ３（フッ化イットリウム）などの金属フッ化物、ＹＮ（窒化イットリウム）、ＬａＦ３（フッ化ランタン）、ＬａＮ（窒化ランタン）、ＹｂＮ、ＹｂＦ３、もしくは任意のランタニド窒化物またはランタニドフッ化物、ＨｆＮ（窒化ハフニウム）、ＣｅＮ（窒化セリウム）、ＣｅＦ３（フッ化セリウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔａ（タンタル）、ＴａＦ（フッ化タンタル）、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）、ＺｒＦ（フッ化ジルコニウム）、ＷＮ（窒化タングステン）、もしくはそれらの組み合わせを含むような耐腐食性材料でコーティングすることができる。コーティング材料は、超臨界水、典型的にはＨＦ、酸化剤というプロセスの条件下で腐食に耐え、下地の金属を保護する。好ましいコーティング材料は、酸化クロムコーティング（好ましくは、少なくとも８０ｗｔ％または少なくとも９０または９５ｗｔ％の酸化クロムを含み、ｐＨレベル０．１～１１の流体に適合し、少なくとも２，３００°Ｆ（１２６０℃）まで安定）である。このコーティングは、我々のプロセスで想定される低レベルのＨＦ含有量の影響を受けない。このコーティングは、例えば、酸化クロムのスラリーを装置壁にウォッシュコーティングし、その後、７５２°Ｆ～９７５°Ｆ（４００℃～５２５℃）でベーキングすることによって形成できる。コーティングおよび／またはベーキングの複数サイクルは、空隙率を最小限からゼロにするために望ましい。

代わりに、または加えて、犠牲電極または外部電源カソード防食によって腐食を低減させることができる。

モバイルユニット
移動式ユニットの一例は、トレーラー上で運搬可能な（そして好ましくはトレーラー内で操作可能な）ものである。例えば、本システムは、長さ２９フィート（８．８ｍ）以下、幅８フィート６インチ（２．６ｍ）以下、高さ１３フィート６インチ（４．１ｍ）以下の寸法を有するトレーラー上で輸送（および選択的に操作）することができる。これらの寸法はモバイルシステムの好ましいサイズを定義しているが、当分野の作業員であれば、モバイルユニットに他の寸法を利用できることが理解されよう。

実施例
逆浸透－３６４ｋｇの井戸水に２４００ｕｇ／Ｌの濃度でＰＦＡＳを添加し、添加したサンプルを軟水器に通した（ＰＦＡＳ濃度を測定したところ、軟水化工程で変化を示さなかった）。軟水化したＰＦＡＳ水を、逆浸透システムで１６０分間、濃縮量が３８．５ｋｇになるまで処理した。結果は、％ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ＝（Ｃ_ｆｅｅｄ－Ｃ_ｐｅｒｍ／Ｃ_ｆｅｅｄ）ｘ１００で、以下の表に示している。

試験の結果、ＰＦＡＳは濾過や軟水化では除去されないことがわかった。高いＰＦＡＳ除去効率を達成すると同時に、濃縮水中のＰＦＡＳ濃度を１０倍に高めた。驚くべきことに、濃縮水中に沈殿物が観察されたが、酸を添加しｐＨを下げることで溶解させることができた。

Claims

ＰＦＡＳを破壊する方法であって、
水およびＰＦＡＳを含む水溶液を提供する工程と、
前記水溶液を逆浸透に付して、清浄水画分および前記ＰＦＡＳ濃度が前記水溶液よりも少なくとも５０％高い塩水濃縮画分を生成する工程と、
前記塩水濃縮画分を熱交換器内で予熱して、亜臨界状態にある予熱濃縮画分を形成する工程と、
前記予熱濃縮画分を加熱した前反応器に通し、前記塩水濃縮画分を第１の温度で超臨界状態に転換し、塩化ナトリウムを沈殿させる工程と、
塩水低減画分を生成するために少なくとも一部の前記塩化ナトリウムを除去する工程と、
前記塩水低減画分を反応器に通し、超臨界状態下で前記画分を酸化させる工程であって、酸化剤濃度および／または温度が前記前反応器よりも高い、前記酸化させる工程と、
前記水溶液よりも少なくとも９０％低いＰＦＡＳ濃度を有する清浄な温水溶液を生成する工程と、および
選択的に、前記予熱する工程において前記熱交換器内で前記清浄な温水溶液から前記水溶液へ熱を伝達する工程と、
を含む、方法。
請求項１記載の方法において、前記水溶液が逆浸透の前に濾過される、方法。
請求項１～２のいずれかに記載の方法において、流出液が、前記前反応器の下流に配置される後熱交換器を通過し、その後前記前反応器の上流に配置される前熱交換器を通過する、方法。
請求項１～３のいずれかに記載の方法において、
水およびＰＦＡＳを含む前記水溶液が第１の体積を含み、
前記第１の体積の１０％以下が超臨界状態に置かれ、および
前記方法において、前記第１の体積中のＰＦＡＳの少なくとも９５％が超臨界状態において破壊される、方法。
請求項１～４のいずれかに記載の方法において、前記逆浸透から生じ、前記塩化ナトリウムの少なくとも一部を除去する工程の前の、前記ＰＦＡＳ濃度が少なくとも５０％高い前記塩水濃縮画分が、沈殿物を含み、さらに前記沈殿物を溶解するために酸を添加する工程を含む、方法。
請求項１～５のいずれかに記載の方法において、前記前反応器は、収集容器に入る第１のチューブおよび前記収集容器から出る第２のチューブを含み、前記収集容器は、前記第１のチューブの内径の少なくとも２倍大きい内径を備え、かつ、選択的に、燃料または酸化剤が前記前反応器に加えられる、方法。
請求項１～５のいずれかに記載の方法において、前記前反応器は遷臨界液体サイクロンを含み、
前記遷臨界液体サイクロンは、円錐形チャンバーであって、
前記サイクロンの内壁に沿って接線方向に超臨界流体を前記円錐形チャンバーに導入するための入口と、
超臨界流体の流れに適合した上部出口と、
液体の流れに適合した出口パイプと、を含む、前記円錐形チャンバーと、
前記サイクロンの内壁とコーンの外壁の間に流路を形成できるように適合した前記円錐形チャンバーに配置されたコーンであって、前記コーンは底部開口部を含む、前記コーンと、
を含む、方法。
ＰＦＡＳを破壊するシステムであって、
逆浸透システムと、
前記逆浸透システムから塩分離器までの導管であって、
前記塩分離器は、収集容器に入る第１のチューブおよび前記収集容器から出る第２のチューブを含み、前記収集容器は第１のチューブの内径の少なくとも２倍大きい内径を備える、前記導管と、および
前記塩分離器から超臨界反応器までの導管と、
を含む、システム。
請求項８記載のシステムにおいて、前記収集容器が超臨界流体を含む、システム。
請求項８～９のいずれかに記載のシステムにおいて、前記第１のチューブが前記収集容器の内部に少なくとも５ｃｍ突出し、前記第２のチューブが前記収集チューブの内部に突出しない、システム。
請求項８～１０のいずれかに記載のシステムにおいて、さらに、前記逆浸透システムと前記塩分離器の間の前記導管に配置された第１の熱交換器を含み、動作中、亜臨界ＰＦＡＳ含有水流と前記超臨界反応器からのＰＦＡＳ非含有水復流の間で第１の熱交換器が熱交換を行う、システム。
請求項８～１１のいずれかに記載のシステムにおいて、前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも前記収集容器内に少なくとも５ｃｍ突出する、システム。
請求項８～１２のいずれかに記載のシステムにおいて、前記熱交換器はチューブインチューブ式の熱交換器である、システム。
請求項８～１３のいずれかに記載のシステムにおいて、前記塩分離器は複数の収集容器を含み、各収集容器は入口チューブと出口チューブのセットを含み、各セットは流れ方向において前のセットよりも高い温度である、システム。
遷臨界液体サイクロンであって、
円錐形チャンバーであって、
前記サイクロンの内壁に沿って接線方向に超臨界流体を前記円錐形チャンバーに導入するための入口と、
超臨界流体の流れに適合した上部出口と、
液体の流れに適合した出口パイプと、を含む、前記円錐形チャンバーと、
前記サイクロンの内壁とコーンの外壁の間に流路を形成できるように適合した前記円錐形チャンバーに配置されたコーンであって、前記コーンは、底部開口部を含む、前記コーンと、
を含む、遷臨界液体サイクロン。
請求項１５記載の遷臨界液体サイクロンにおいて、前記底部開口部はディフューザを含み、前記ディフューザは複数の開口部を含む、遷臨界液体サイクロン。
請求項１５記載の遷臨界液体サイクロンにおいて、前記複数の開口部は前記出口パイプの断面積の少なくとも２倍または少なくとも３倍広い開放面積を含む、遷臨界液体サイクロン。
請求項１５～１７のいずれかに記載の遷臨界液体サイクロンにおいて、前記開口部は中心軸から下部パイプの内壁に対して傾斜している、遷臨界液体サイクロン。
請求項１５～１８のいずれかに記載の遷臨界液体サイクロンであって、さらに、前記円錐形チャンバーの前記内壁に対して前記円錐形チャンバーの中心軸に沿って前記コーンを動かすように適合した機構を含む、遷臨界液体サイクロン。
請求項１５～１９のいずれかに記載の遷臨界液体サイクロンにおいて、前記円錐形チャンバーの外壁に熱接続された熱交換器を含む、遷臨界液体サイクロン。
請求項２０記載の遷臨界液体サイクロンにおいて、前記熱交換器が流体の流れのために被覆物を含む、遷臨界液体サイクロン。
請求項１記載の方法において、前記前反応器および／または前記反応器がフッ化水素酸に対して耐性があるセラミックコーティングでコーティングされた反応器壁を含む、方法。
請求項２２記載の方法において、前記セラミックが、Ｂ４Ｃ（炭化ホウ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＴａＣ（炭化タンタル）、ＷＣ（炭化タングステン）、ＹＦ３（フッ化イットリウム）などの金属フッ化物、ＹＮ（窒化イットリウム）、ＬａＦ３（フッ化ランタン）、ＬａＮ（窒化ランタン）、ＹｂＮ、ＹｂＦ３、もしくは任意のランタニド窒化物またはランタニドフッ化物、ＨｆＮ（窒化ハフニウム）、ＣｅＮ（窒化セリウム）、ＣｅＦ３（フッ化セリウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔａ（タンタル）、ＴａＦ（フッ化タンタル）、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）、ＺｒＦ（フッ化ジルコニウム）、ＷＮ（窒化タングステン）、またはそれらの組み合わせを含む、方法。
請求項２２記載の方法において、前記セラミックが少なくとも８０ｗｔ％の酸化クロムを含む、方法。
ＰＦＡＳを破壊する方法であって、
水およびＰＦＡＳを含む水溶液を提供する工程と、
前記水溶液を予熱する工程と、
フッ化水素酸に対して耐性があるセラミックコーティングでコーティングされた反応器壁を含む反応器を提供する工程と、
前記水溶液よりも少なくとも９０％低いＰＦＡＳ濃度を有する清浄な温水溶液を生成するために、水が前記超臨界相にある状態下で前記反応器内の前記溶液を酸化剤で処理する工程と、および
前記予熱する工程における熱交換器内で、前記清浄な温水溶液から前記水溶液へと熱を伝達する工程と、
を含む、方法。
請求項２５記載の方法において、前記セラミックが、Ｂ４Ｃ（炭化ホウ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＴａＣ（炭化タンタル）、ＷＣ（炭化タングステン）、ＹＦ３（フッ化イットリウム）などの金属フッ化物、ＹＮ（窒化イットリウム）、ＬａＦ３（フッ化ランタン）、ＬａＮ（窒化ランタン）、ＹｂＮ、ＹｂＦ３、もしくは任意のランタニド窒化物またはランタニドフッ化物、ＨｆＮ（窒化ハフニウム）、ＣｅＮ（窒化セリウム）、ＣｅＦ３（フッ化セリウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、Ｔａ（タンタル）、ＴａＦ（フッ化タンタル）、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）、ＺｒＦ（フッ化ジルコニウム）、ＷＮ（窒化タングステン）、またはそれらの組み合わせを含む、方法。
請求項２５記載の方法において、前記セラミックが少なくとも８０ｗｔ％の酸化クロムを含む、方法。