Degradasi, Pemindahan Flokulen Poliakrilamida dan Kesan Ekosistem Akuatik
08-01-2026
1. Pengenalan
Poliakrilamida (PAM) ialah polimer larut air linear yang dibentuk melalui pempolimeran monomer akrilamida. Sebagai flokulan berkecekapan tinggi, PAM mempunyai kelebihan keupayaan flokulasi yang kuat, julat aplikasi yang luas, dan dos yang rendah. Ia digunakan secara meluas dalam rawatan kumbahan bandar, rawatan air sisa industri, penulenan air minuman, pemprosesan mineral, pembuatan kertas, dan bidang lain. Dalam proses aplikasi, flokulan PAM boleh mengagregat pepejal terampai dalam air dengan berkesan, mempercepatkan pemendapan zarah terampai, dan seterusnya meningkatkan kecekapan pemisahan pepejal-cecair.
2. Mekanisme Degradasi Flokulen Poliakrilamida
Degradasi flokulen PAM dalam persekitaran merupakan proses kompleks yang melibatkan faktor fizikal, kimia dan biologi. Mekanisme degradasi utama termasuk degradasi fizikal, degradasi kimia dan degradasi biologi.
2.1 Degradasi Fizikal
Degradasi fizikal merujuk kepada kerosakan rantai molekul PAM disebabkan oleh faktor fizikal seperti daya ricih, sinaran ultraungu, dan perubahan suhu. Dalam proses rawatan dan pengangkutan air, flokulan PAM sering tertakluk kepada daya ricih yang kuat, yang boleh menyebabkan kerosakan rantai molekul dan mengurangkan berat molekul PAM. Sinaran ultraungu merupakan satu lagi faktor penting yang menyebabkan kerosakan fizikal PAM. Sinar ultraungu boleh memutuskan ikatan kovalen dalam rantai molekul PAM, yang membawa kepada degradasi PAM. Di samping itu, perubahan suhu juga boleh menjejaskan kestabilan rantai molekul PAM. Suhu tinggi boleh meningkatkan tenaga kinetik molekul, mempercepatkan pergerakan rantai molekul, dan seterusnya meningkatkan kebarangkalian kerosakan rantai molekul.
2.2 Degradasi Kimia
Degradasi kimia merujuk kepada tindak balas kimia antara PAM dan bahan lain dalam persekitaran, mengakibatkan pemecahan rantai molekul atau perubahan struktur kimia. Tindak balas degradasi kimia utama PAM termasuk hidrolisis, pengoksidaan, dan penurunan. Hidrolisis adalah tindak balas degradasi kimia PAM yang paling biasa. Dengan kehadiran air, kumpulan amida dalam rantai molekul PAM boleh dihidrolisiskan kepada kumpulan karboksil, mengakibatkan perubahan sifat cas dan prestasi penggumpalan PAM. Degradasi pengoksidaan adalah satu lagi tindak balas degradasi kimia PAM yang penting. Pengoksidaan seperti oksigen, ozon, dan hidrogen peroksida dalam persekitaran boleh mengoksidakan ikatan karbon-karbon dalam rantai molekul PAM, yang membawa kepada pemecahan rantai molekul. Degradasi penurunan agak jarang berlaku, dan ia berlaku terutamanya dengan kehadiran agen penurunan yang kuat.
2.3 Degradasi Biologi
Degradasi biologi merujuk kepada degradasi PAM oleh mikroorganisma dalam persekitaran. Mikroorganisma seperti bakteria, kulat dan alga boleh merembeskan enzim yang menguraikan PAM, memecahkan rantai molekul PAM kepada bahan molekul kecil. Degradasi biologi PAM adalah proses yang perlahan, dan kadar degradasinya dipengaruhi oleh banyak faktor seperti jenis dan kepekatan mikroorganisma, suhu persekitaran, nilai pH dan keadaan nutrien. Pada masa ini, kajian mengenai degradasi biologi PAM masih di peringkat awal, dan jenis mikroorganisma yang boleh mendegradasi PAM secara berkesan dan mekanisme degradasinya perlu dikaji lebih lanjut.
3. Proses Pemindahan Flokulen Poliakrilamida dan Produk Degradasinya
Selepas memasuki persekitaran, flokulan PAM dan produk degradasinya akan menjalani satu siri proses pemindahan, termasuk migrasi dalam badan air, penjerapan dan penyahjerapan dalam sedimen, serta migrasi dan transformasi dalam tanah. Proses pemindahan ini secara langsung mempengaruhi risiko pengedaran dan persekitaran flokulan PAM dan produk degradasinya.
3.1 Migrasi dalam Badan Air
Flokulan PAM dan produk degradasinya boleh berhijrah ke dalam badan air bersama aliran air. Kadar dan jarak migrasi dipengaruhi oleh banyak faktor seperti berat molekul PAM, kepekatan pepejal terampai dalam air, dan kadar aliran air. Secara amnya, semakin kecil berat molekul PAM, semakin cepat kadar migrasi ke dalam badan air. Kehadiran pepejal terampai dalam air boleh menjerap flokulan PAM dan produk degradasinya, sekali gus mengurangkan kadar migrasinya. Di samping itu, kadar aliran air juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi migrasi flokulan PAM dan produk degradasinya. Semakin tinggi kadar aliran air, semakin jauh jarak migrasi.
3.2 Penjerapan dan Penyahjerapan dalam Sedimen
Sedimen merupakan singki penting bagi flokulan PAM dan produk degradasinya di dalam badan air. Flokulan PAM dan produk degradasinya boleh diserap pada permukaan sedimen melalui penjerapan fizikal, penjerapan kimia dan pertukaran ion. Kapasiti penjerapan sedimen untuk flokulan PAM dan produk degradasinya dipengaruhi oleh banyak faktor seperti komposisi dan struktur sedimen, nilai pH air dan kepekatan PAM. Di bawah keadaan tertentu, flokulan PAM yang terserap dan produk degradasinya boleh dinyahserap daripada sedimen dan memasuki semula badan air, menyebabkan pencemaran sekunder.
3.3 Migrasi dan Transformasi dalam Tanah
Apabila flokulan PAM dan produk degradasinya memasuki tanah dengan pembuangan enapcemar atau pengairan, ia akan mengalami migrasi dan transformasi di dalam tanah. Migrasi flokulan PAM dan produk degradasinya di dalam tanah terutamanya dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan lembapan tanah, dan kapasiti penjerapan koloid tanah. Di samping itu, flokulan PAM dan produk degradasinya juga boleh menjalani tindak balas transformasi seperti hidrolisis dan pengoksidaan di dalam tanah, yang mempengaruhi tingkah laku alam sekitar dan risiko ekologinya.
4. Jurang Penyelidikan dan Hala Tuju Penyelidikan Masa Depan
Walaupun kemajuan besar telah dicapai dalam penyelidikan mengenai degradasi, pemindahan, dan kesan ekosistem akuatik flokulen PAM, masih terdapat beberapa jurang penyelidikan yang perlu dikaji lebih lanjut.
Pertama, kajian semasa mengenai mekanisme degradasi flokulan PAM tertumpu terutamanya pada satu laluan degradasi, dan kesan gabungan pelbagai laluan degradasi tidak dipertimbangkan sepenuhnya. Dalam persekitaran sebenar, flokulan PAM dipengaruhi oleh pelbagai faktor fizikal, kimia dan biologi pada masa yang sama, dan proses degradasi adalah lebih kompleks. Oleh itu, adalah perlu untuk mengukuhkan kajian mengenai kesan gabungan pelbagai laluan degradasi dan mendedahkan mekanisme degradasi komprehensif flokulan PAM dalam persekitaran.
Kedua, kajian mengenai proses pemindahan flokulan PAM dan produk degradasinya dalam persekitaran tertumpu terutamanya pada skala makmal, dan kajian pada skala lapangan agak kurang. Proses pemindahan flokulan PAM dan produk degradasinya dalam persekitaran sebenar dipengaruhi oleh banyak faktor seperti keadaan hidrologi, keadaan geologi, dan keadaan ekologi. Oleh itu, adalah perlu untuk menjalankan pemantauan dan penyelidikan lapangan, dan mendedahkan peraturan pemindahan flokulan PAM dan produk degradasinya dalam persekitaran sebenar.
Ketiga, kajian semasa mengenai kesan flokulan PAM dan produk degradasinya terhadap ekosistem akuatik tertumpu terutamanya pada tahap individu dan populasi organisma akuatik, dan kajian mengenai tahap komuniti dan ekosistem agak kurang. Kesan flokulan PAM dan produk degradasinya terhadap ekosistem akuatik adalah komprehensif dan sistematik, dan adalah perlu untuk mengkaji dari peringkat komuniti dan ekosistem untuk memahami sepenuhnya risiko ekologi flokulan PAM.
Pada masa hadapan, penyelidikan dalam bidang ini harus memberi tumpuan kepada hala tuju berikut: (1) Memperkukuhkan penyelidikan mengenai kesan gabungan pelbagai laluan degradasi flokulan PAM dan mendedahkan mekanisme degradasi yang komprehensif dalam persekitaran. (2) Menjalankan pemantauan dan penyelidikan lapangan mengenai proses pemindahan flokulan PAM dan produk degradasinya, dan mendedahkan peraturan pemindahan dalam persekitaran sebenar. (3) Memperkukuhkan penyelidikan mengenai kesan flokulan PAM dan produk degradasinya terhadap ekosistem akuatik dari peringkat komuniti dan ekosistem, dan memahami sepenuhnya risiko ekologi. (4) Mewujudkan sistem penilaian risiko yang komprehensif untuk flokulan PAM dan membangunkan kawalan sumber dan teknologi pengoptimuman proses yang berkesan untuk memastikan penggunaan flokulan PAM yang selamat dan perlindungan ekosistem akuatik.
Mari kita nantikan penyelidikan lanjut tentang PAM bersama-sama - Shenyang Jiufang Technology Co., Ltd