Degradação, transferência de floculantes de poliacrilamida e impactos em ecossistemas aquáticos
08-01-2026
1. Introdução
A poliacrilamida (PAM) é um polímero linear solúvel em água, formado pela polimerização de monômeros de acrilamida. Como um floculante de alta eficiência, a PAM apresenta vantagens como forte capacidade de floculação, ampla gama de aplicações e baixa dosagem. É amplamente utilizada no tratamento de esgoto urbano, tratamento de efluentes industriais, purificação de água potável, processamento mineral, fabricação de papel e outras áreas. Durante a aplicação, os floculantes de PAM podem agregar eficazmente os sólidos em suspensão na água, acelerar a sedimentação das partículas em suspensão e, assim, melhorar a eficiência da separação sólido-líquido.
2. Mecanismos de degradação de floculantes de poliacrilamida
A degradação dos floculantes de PAM no ambiente é um processo complexo que envolve fatores físicos, químicos e biológicos. Os principais mecanismos de degradação incluem a degradação física, a degradação química e a degradação biológica.
2.1 Degradação Física
A degradação física refere-se à quebra das cadeias moleculares do PAM devido a fatores físicos como força de cisalhamento, radiação ultravioleta e variações de temperatura. No processo de tratamento e transporte de água, os floculantes de PAM são frequentemente submetidos a fortes forças de cisalhamento, que podem causar a quebra das cadeias moleculares e reduzir o peso molecular do PAM. A radiação ultravioleta é outro fator importante que causa a degradação física do PAM. Os raios ultravioleta podem quebrar as ligações covalentes nas cadeias moleculares do PAM, levando à sua degradação. Além disso, as variações de temperatura também podem afetar a estabilidade das cadeias moleculares do PAM. Altas temperaturas podem aumentar a energia cinética das moléculas, acelerar o movimento das cadeias moleculares e, assim, aumentar a probabilidade de quebra das cadeias moleculares.
2.2 Degradação Química
A degradação química refere-se à reação química entre o PAM e outras substâncias no ambiente, resultando na quebra das cadeias moleculares ou na alteração da estrutura química. As principais reações de degradação química do PAM incluem hidrólise, oxidação e redução. A hidrólise é a reação de degradação química mais comum do PAM. Na presença de água, os grupos amida nas cadeias moleculares do PAM podem ser hidrolisados em grupos carboxila, resultando na alteração das propriedades de carga e do desempenho de floculação do PAM. A degradação por oxidação é outra reação importante de degradação química do PAM. Oxidantes como oxigênio, ozônio e peróxido de hidrogênio presentes no ambiente podem oxidar as ligações carbono-carbono nas cadeias moleculares do PAM, levando à quebra dessas cadeias. A degradação por redução é relativamente rara e ocorre principalmente na presença de agentes redutores fortes.
2.3 Degradação Biológica
A degradação biológica refere-se à degradação do PAM por microrganismos presentes no ambiente. Microrganismos como bactérias, fungos e algas podem secretar enzimas que decompõem o PAM, quebrando suas cadeias moleculares em substâncias de moléculas menores. A degradação biológica do PAM é um processo lento, e sua taxa de degradação é afetada por diversos fatores, como o tipo e a concentração de microrganismos, a temperatura do ambiente, o valor do pH e as condições nutricionais. Atualmente, a pesquisa sobre a degradação biológica do PAM ainda está em estágio inicial, e os tipos de microrganismos que podem degradar o PAM de forma eficaz e seus mecanismos de degradação precisam ser mais bem estudados.
3. Processos de transferência de floculantes de poliacrilamida e seus produtos de degradação
Após entrarem no meio ambiente, os floculantes PAM e seus produtos de degradação passam por uma série de processos de transferência, incluindo migração em corpos d'água, adsorção e dessorção em sedimentos e migração e transformação no solo. Esses processos de transferência afetam diretamente a distribuição e os riscos ambientais dos floculantes PAM e seus produtos de degradação.
3.1 Migração em corpos d'água
Os floculantes PAM e seus produtos de degradação podem migrar em corpos d'água com o fluxo da água. A taxa e a distância de migração são afetadas por muitos fatores, como o peso molecular do PAM, a concentração de sólidos em suspensão na água e a vazão da água. Em geral, quanto menor o peso molecular do PAM, mais rápida a migração em corpos d'água. A presença de sólidos em suspensão na água pode adsorver os floculantes PAM e seus produtos de degradação, reduzindo sua taxa de migração. Além disso, a vazão da água também é um fator importante que afeta a migração dos floculantes PAM e seus produtos de degradação. Quanto maior a vazão da água, maior a distância de migração.
3.2 Adsorção e Dessorção em Sedimentos
Os sedimentos são um importante reservatório para floculantes PAM e seus produtos de degradação em corpos d'água. Os floculantes PAM e seus produtos de degradação podem ser adsorvidos na superfície dos sedimentos por meio de adsorção física, adsorção química e troca iônica. A capacidade de adsorção dos sedimentos para floculantes PAM e seus produtos de degradação é afetada por muitos fatores, como a composição e a estrutura dos sedimentos, o valor do pH da água e a concentração de PAM. Sob certas condições, os floculantes PAM e seus produtos de degradação adsorvidos podem ser dessorvidos dos sedimentos e retornar aos corpos d'água, causando poluição secundária.
3.3 Migração e transformação no solo
Quando os floculantes PAM e seus produtos de degradação entram no solo por meio do descarte de lodo ou irrigação, eles sofrem migração e transformação no solo. A migração dos floculantes PAM e seus produtos de degradação no solo é afetada principalmente pela textura do solo, teor de umidade e capacidade de adsorção dos coloides do solo. Além disso, os floculantes PAM e seus produtos de degradação também podem sofrer reações de transformação, como hidrólise e oxidação no solo, o que afeta seu comportamento ambiental e os riscos ecológicos.
4. Lacunas na pesquisa e futuras direções de pesquisa
Embora tenham sido feitos grandes progressos na pesquisa sobre a degradação, transferência e impactos dos floculantes PAM nos ecossistemas aquáticos, ainda existem algumas lacunas de pesquisa que precisam ser mais estudadas.
Primeiramente, a pesquisa atual sobre os mecanismos de degradação de floculantes PAM concentra-se principalmente em uma única via de degradação, e os efeitos combinados de múltiplas vias de degradação não são totalmente considerados. No ambiente real, os floculantes PAM são afetados por múltiplos fatores físicos, químicos e biológicos simultaneamente, e o processo de degradação é mais complexo. Portanto, é necessário fortalecer a pesquisa sobre os efeitos combinados de múltiplas vias de degradação e revelar os mecanismos abrangentes de degradação de floculantes PAM no ambiente.
Em segundo lugar, a pesquisa sobre os processos de transferência de floculantes PAM e seus produtos de degradação no ambiente concentra-se principalmente em escala laboratorial, sendo relativamente escassa a pesquisa em escala de campo. Os processos de transferência de floculantes PAM e seus produtos de degradação no ambiente real são afetados por muitos fatores, como condições hidrológicas, geológicas e ecológicas. Portanto, é necessário realizar monitoramento e pesquisa em campo para elucidar as regras de transferência de floculantes PAM e seus produtos de degradação no ambiente real.
Em terceiro lugar, a pesquisa atual sobre os impactos dos floculantes PAM e seus produtos de degradação em ecossistemas aquáticos concentra-se principalmente nos níveis individual e populacional de organismos aquáticos, sendo relativamente escassa a pesquisa em nível de comunidade e ecossistema. Os impactos dos floculantes PAM e seus produtos de degradação em ecossistemas aquáticos são abrangentes e sistemáticos, sendo necessário estudá-los em nível de comunidade e ecossistema para compreender plenamente os riscos ecológicos dos floculantes PAM.
No futuro, a pesquisa nesta área deverá concentrar-se nas seguintes direções: (1) Aprofundar a pesquisa sobre os efeitos combinados de múltiplas vias de degradação de floculantes PAM e revelar os mecanismos abrangentes de degradação no ambiente. (2) Realizar monitoramento e pesquisa de campo sobre os processos de transferência de floculantes PAM e seus produtos de degradação, e revelar as regras de transferência no ambiente real. (3) Aprofundar a pesquisa sobre os impactos de floculantes PAM e seus produtos de degradação em ecossistemas aquáticos, desde o nível comunitário até o ecossistêmico, e compreender plenamente os riscos ecológicos. (4) Estabelecer um sistema abrangente de avaliação de riscos para floculantes PAM e desenvolver tecnologias eficazes de controle na fonte e otimização de processos para garantir a aplicação segura de floculantes PAM e a proteção de ecossistemas aquáticos.
Vamos aguardar ansiosamente por mais pesquisas sobre PAM juntos - Shenyang Jiufang Technology Co., Ltd.