导语
全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其极强的化学稳定性和环境持久性，被誉为“永久化学品”，其有效治理是全球环境领域面临的严峻挑战。传统的水处理技术如吸附、膜分离或高温焚烧，存在无法彻底降解、能耗高或易产生二次污染等瓶颈。随着全球饮用水标准日益严格，开发能够实现PFAS完全矿化、高效且可持续的革新性技术迫在眉睫。
近日，南京大学环境学院张淑娟教授团队在国际顶尖期刊 《Nature Reviews Clean Technology》 发表了题为 “Advances in PFAS treatment in water in 2025” 的年度综述。该文系统评述了过去一年中PFAS水处理领域的关键突破，明确指出该领域正从单纯的“分离与破坏”范式，向 “完全矿化与资源回收” 的战略方向演进。综述特别强调，对PFAS降解微观机理的重新认识——即初始电子转移步骤的高能垒是主要限制——为设计高效混合处理技术提供了根本理论指导，并推动了吸附-焦耳热转化、微滴界面反应等颠覆性技术的发展。
研究核心亮点
机理认知颠覆：明确指出PFAS还原脱氟的瓶颈并非C-F键强度，而是初始电子转移的高活化自由能。这一根本认识扭转了技术研发方向，从提供暴力能量转向设计智能路径以降低反应启动势垒。
技术范式创新：发展出 “吸附-闪蒸焦耳加热”集成工艺，在实现PFAS>90%矿化的同时，将废弃活性炭转化为高附加值闪蒸石墨烯，开创了 “治理即生产” 的净零成本甚至增值型技术新路径。
材料与界面突破：创制了硅酸盐改性纳米零价铁等新型材料，通过路易斯酸效应活化C-F键，将脱氟效率提升高达八倍；利用微滴-矿物界面的独特效应，实现了PFAS的快速矿化与氟同步固定。
图文解析
图1：PFAS处理技术演进全景与新兴混合策略
本图系统性地描绘了PFAS处理技术的宏观版图与发展前沿。
技术分类全景（图1a）：左侧清晰区分了非破坏性分离技术（如膜过滤、活性炭吸附）与破坏性转化技术。后者进一步按相态、应用场景和降解完全性细分，帮助读者建立完整的技术坐标系。
混合方法集成（图1b）：揭示了当前技术发展的核心趋势——通过耦合不同原理的技术（如吸附浓缩与深度氧化/还原）形成“组合拳”，以克服单一技术的局限性，实现对复杂PFAS混合物更彻底的去除。
吸附-热解-循环工艺（图1c）：重点展示了本次综述中最具经济颠覆性的技术路径。示意图阐明：含PFAS废水经活性炭吸附富集后，饱和碳材料通过闪蒸焦耳加热技术，在秒级时间内发生两种转变——PFAS被彻底矿化，同时碳载体自身被转化为闪蒸石墨烯。石墨烯的产出价值可抵消甚至超过处理成本，构成了可持续的商业化闭环。
微滴-矿物界面工艺（图1d）：阐释了另一项前沿的界面强化策略。带电微滴与硅灰石（CaSiO₃）等矿物颗粒碰撞时，在气-液-固三相界面产生极端物理化学环境，能同步驱动PFAS的还原与氧化反应，实现高效降解并将释放的氟离子固定于矿物中。
核心机理突破：重新定位降解瓶颈
本综述着重强调了一项改变游戏规则的基础研究发现。过去，PFAS难以降解被归咎于其超强的C-F键。然而，2025年发表于《自然-水》的研究通过实验与理论计算证实，在还原脱氟路径中，真正的“卡脖子”步骤是第一个电子转移到PFAS分子所需克服的高活化自由能，而非后续的断键过程。
这就好比打开一把坚固的锁，困难不在于拗断锁舌（断键），而在于找到并插入正确的钥匙（初始电子转移）。这一认知飞跃至关重要，它指引研究人员不再单纯追求更高的能量输入，而是转向设计更高效的电子传递介质（如新型催化剂）或耦合氧化还原过程来降低这一初始能垒，从而从根本上提升降解效率。
关键技术进展一：从“成本中心”到“价值产出”的闪蒸焦耳加热技术
基于上述机理，最具代表性的应用是活性炭吸附与闪蒸焦耳加热的耦合。该技术完美体现了“浓缩-销毁-增值”的逻辑：
富集：利用活性炭高效吸附，将水中痕量PFAS浓缩万倍以上。
瞬毁：对饱和碳材施加瞬时超高电流脉冲，使其在毫秒内经历超过3000°C的极端高温，PFAS被完全矿化为无机氟化物。
创值：在此过程中，无序的碳原子被重排，生成高品质的闪蒸石墨烯。这项副产品在能源、材料等领域价值显著，使得整个PFAS处理流程有望实现净零成本运行，解决了环境治理技术推广中最核心的经济可行性难题。
关键技术进展二：纳米材料与微界面反应强化
在提升降解效率方面，2025年的研究在材料与反应器尺度取得了显著进展。
硅酸盐改性纳米零价铁：通过在零价铁表面构建硅酸盐壳层，创造路易斯酸位点。该位点能预先弱化PFAS的C-F键，使得后续由活性氢物种进行的脱氟反应能垒大幅降低。该材料在模拟地下水修复场景中，对全氟辛酸（PFOA）的脱氟效率高达75–92%，性能实现数量级提升。
微滴-矿物界面反应体系：该前沿探索利用微米尺度液滴的巨大比表面积和独特的界面物理化学性质（如强电场、局部极端pH）。当含PFAS微滴与矿物颗粒相互作用时，可在界面处实现近乎完全的快速矿化，并同步将氟捕获固定，为开发喷雾式等新型高效反应器提供了原理基础。
总结与展望
本综述清晰勾勒出PFAS水处理领域在2025年完成的范式跃迁：从以“去除”为目标的被动应对，转向以“资源转化”为驱动的主动设计。其驱动力源于对降解微观动力学瓶颈的深刻理解，以及闪蒸焦耳加热等颠覆性平台技术的成熟应用。
展望未来，该领域的研究将朝着以下方向深化：
机理精准化：利用原位表征与人工智能，在分子层面揭示真实复杂水体基质（如天然有机质、共存离子）对PFAS降解路径的干扰机制，指导开发高选择性催化材料。
技术工程化：推动实验室规模的明星技术（如集成式焦耳热反应器、微滴反应系统）进行中试放大，并探索其与现有水处理基础设施的模块化耦合方案。
评估体系化：建立涵盖处理效能、能源效率、资源回收率及全生命周期环境影响的标准化多维度评价体系，以科学支撑技术的优化遴选与工程决策。
这场由基础科学突破引领的技术革命，正在将“永久化学品”这一环境顽疾，转化为一个可通过闭环技术和资源循环理念系统解决的工程挑战，为保障全球水安全与生态健康提供了全新的科技蓝图。
文献信息
Wei, S., Song, C., & Zhang, S. Advances in PFAS treatment in water in 2025. Nat. Rev. Clean Technol. 2, 15–16 (2026). https://doi.org/10.1038/s44359-025-00126-1
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