Разложение, перенос флокулентов полиакриламида и воздействие на водные экосистемы.
08-01-2026
1. Введение
Полиакриламид (ПАМ) — это линейный водорастворимый полимер, образующийся в результате полимеризации мономеров акриламида. Как высокоэффективный флокулянт, ПАМ обладает преимуществами сильной флокуляционной способности, широкого спектра применения и низкой дозировки. Он широко используется в очистке городских сточных вод, промышленных сточных вод, очистке питьевой воды, переработке минералов, бумажной промышленности и других областях. В процессе применения флокулянты на основе ПАМ могут эффективно агрегировать взвешенные твердые частицы в воде, ускорять осаждение взвешенных частиц и, таким образом, повышать эффективность разделения твердой и жидкой фаз.
2. Механизмы разложения полиакриламидных флокулентов
Разложение флокулянтов ПАМ в окружающей среде — сложный процесс, включающий физические, химические и биологические факторы. Основные механизмы разложения включают физическое, химическое и биологическое разложение.
2.1 Физическая деградация
Физическая деградация подразумевает разрыв молекулярных цепей полиакриламида (ПАМ) под воздействием физических факторов, таких как сила сдвига, ультрафиолетовое излучение и изменения температуры. В процессе очистки и транспортировки воды флокулянты на основе ПАМ часто подвергаются сильным силам сдвига, что может привести к разрыву молекулярных цепей и снижению молекулярной массы ПАМ. Ультрафиолетовое излучение является еще одним важным фактором, вызывающим физическую деградацию ПАМ. Ультрафиолетовые лучи могут разрывать ковалентные связи в молекулярных цепях ПАМ, что приводит к деградации ПАМ. Кроме того, изменения температуры также могут влиять на стабильность молекулярных цепей ПАМ. Высокие температуры могут увеличивать кинетическую энергию молекул, ускорять движение молекулярных цепей и, таким образом, увеличивать вероятность разрыва молекулярных цепей.
2.2 Химическая деградация
Химическая деградация — это химическая реакция между полиакриламидом (ПАМ) и другими веществами в окружающей среде, приводящая к разрыву молекулярных цепей или изменению химической структуры. Основные реакции химической деградации ПАМ включают гидролиз, окисление и восстановление. Гидролиз — наиболее распространенная реакция химической деградации ПАМ. В присутствии воды амидные группы в молекулярных цепях ПАМ могут гидролизоваться до карбоксильных групп, что приводит к изменению зарядовых свойств и флокуляционной способности ПАМ. Окислительная деградация — еще одна важная реакция химической деградации ПАМ. Окислители, такие как кислород, озон и перекись водорода в окружающей среде, могут окислять углерод-углеродные связи в молекулярных цепях ПАМ, приводя к разрыву молекулярных цепей. Восстановительная деградация встречается относительно редко и происходит в основном в присутствии сильных восстановителей.
2.3 Биологическая деградация
Биологическая деградация — это разложение полиакриламида (ПАМ) микроорганизмами в окружающей среде. Микроорганизмы, такие как бактерии, грибы и водоросли, могут выделять ферменты, которые разлагают ПАМ, расщепляя молекулярные цепочки ПАМ на более мелкие молекулярные вещества. Биологическая деградация ПАМ — медленный процесс, и на скорость его разложения влияют многие факторы, такие как тип и концентрация микроорганизмов, температура окружающей среды, значение pH и питательные условия. В настоящее время исследования биологической деградации ПАМ находятся на предварительной стадии, и необходимо дальнейшее изучение типов микроорганизмов, способных эффективно разлагать ПАМ, и механизмов их разложения.
3. Процессы переноса полиакриламидных флокулянтов и продукты их разложения.
После попадания в окружающую среду флокулянты на основе полиакриламида (ПАМ) и продукты их разложения подвергаются ряду процессов переноса, включая миграцию в водоемах, адсорбцию и десорбцию в отложениях, а также миграцию и трансформацию в почве. Эти процессы переноса напрямую влияют на распространение и экологические риски, связанные с флокулянтами на основе ПАМ и продуктами их разложения.
3.1 Миграция в водоемах
Флокулянты на основе полиакриламида (ПАМ) и продукты их разложения могут мигрировать в водоемах с течением воды. Скорость и расстояние миграции зависят от многих факторов, таких как молекулярная масса ПАМ, концентрация взвешенных частиц в воде и скорость потока воды. В целом, чем меньше молекулярная масса ПАМ, тем быстрее скорость миграции в водоемах. Присутствие взвешенных частиц в воде может адсорбировать флокулянты на основе ПАМ и продукты их разложения, снижая скорость их миграции. Кроме того, скорость потока воды также является важным фактором, влияющим на миграцию флокулянтов на основе ПАМ и продуктов их разложения. Чем выше скорость потока воды, тем больше расстояние миграции.
3.2 Адсорбция и десорбция в отложениях
Осадки являются важным резервуаром для флокулянтов ПАМ и продуктов их разложения в водоемах. Флокулянты ПАМ и продукты их разложения могут адсорбироваться на поверхности осадков посредством физической адсорбции, химической адсорбции и ионного обмена. Адсорбционная способность осадков по отношению к флокулянтам ПАМ и продуктам их разложения зависит от многих факторов, таких как состав и структура осадков, значение pH воды и концентрация ПАМ. При определенных условиях адсорбированные флокулянты ПАМ и продукты их разложения могут десорбироваться из осадков и повторно попадать в водоемы, вызывая вторичное загрязнение.
3.3 Миграция и трансформация в почве
Когда флокулянты на основе полиакриламида (ПАМ) и продукты их разложения попадают в почву с осадочными стоками или при орошении, они подвергаются миграции и трансформации в почве. Миграция флокулянтов на основе ПАМ и продуктов их разложения в почве в основном зависит от текстуры почвы, содержания влаги в почве и адсорбционной способности почвенных коллоидов. Кроме того, флокулянты на основе ПАМ и продукты их разложения могут также подвергаться реакциям трансформации, таким как гидролиз и окисление, в почве, что влияет на их поведение в окружающей среде и экологические риски.
4. Пробелы в исследованиях и будущие направления исследований
Несмотря на значительный прогресс в исследованиях деградации, переноса и воздействия флокулентов ПАМ на водные экосистемы, все еще существуют некоторые пробелы в исследованиях, требующие дальнейшего изучения.
Во-первых, текущие исследования механизмов разложения флокулянтов на основе полиакриламида (ПАМ) в основном сосредоточены на одном пути разложения, и комбинированное воздействие нескольких путей разложения не рассматривается в полной мере. В реальных условиях флокулянты на основе ПАМ подвергаются одновременному воздействию множества физических, химических и биологических факторов, и процесс разложения становится более сложным. Поэтому необходимо усилить исследования комбинированного воздействия нескольких путей разложения и выявить комплексные механизмы разложения флокулянтов на основе ПАМ в окружающей среде.
Во-вторых, исследования процессов переноса флокулянтов ПАМ и продуктов их разложения в окружающей среде в основном сосредоточены на лабораторном масштабе, а исследования в полевых условиях относительно недостаточны. На процессы переноса флокулянтов ПАМ и продуктов их разложения в реальной среде влияют многие факторы, такие как гидрологические условия, геологические условия и экологические условия. Поэтому необходимо проводить полевой мониторинг и исследования, чтобы выявить закономерности переноса флокулянтов ПАМ и продуктов их разложения в реальной среде.
Во-третьих, текущие исследования воздействия флокулянтов на основе полиакриламида (ПАМ) и продуктов их разложения на водные экосистемы в основном сосредоточены на индивидуальном и популяционном уровнях водных организмов, а исследования на уровне сообществ и экосистем относительно недостаточны. Воздействие флокулянтов на основе ПАМ и продуктов их разложения на водные экосистемы носит комплексный и систематический характер, и для полного понимания экологических рисков, связанных с флокулянтами на основе ПАМ, необходимо проводить исследования на уровне сообществ и экосистем.
В будущем исследования в этой области должны быть сосредоточены на следующих направлениях: (1) Усиление исследований комбинированного воздействия множественных путей разложения флокулянтов на основе ПАМ и выявление комплексных механизмов разложения в окружающей среде. (2) Проведение полевого мониторинга и исследований процессов переноса флокулянтов на основе ПАМ и продуктов их разложения, а также выявление закономерностей переноса в реальной среде. (3) Усиление исследований воздействия флокулянтов на основе ПАМ и продуктов их разложения на водные экосистемы на уровне сообществ и экосистем, а также полное понимание экологических рисков. (4) Создание комплексной системы оценки рисков для флокулянтов на основе ПАМ и разработка эффективных технологий контроля источников и оптимизации процессов для обеспечения безопасного применения флокулянтов на основе ПАМ и защиты водных экосистем.
Давайте вместе продолжим исследования в области ПАМ (полиакриламидной модуляции) — Шэньян Цзюфан Технологии Ко., ООО.