1. Panimula
Ang Polyacrylamide (PAM) ay isang linear water-soluble polymer na nabuo sa pamamagitan ng polimerisasyon ng mga acrylamide monomer. Bilang isang high-efficiency flocculant, ang PAM ay may mga bentahe ng malakas na kakayahang mag-flocculation, malawak na saklaw ng aplikasyon, at mababang dosis. Malawakang ginagamit ito sa paggamot ng dumi sa alkantarilya sa lungsod, paggamot ng industrial wastewater, paglilinis ng inuming tubig, pagproseso ng mineral, paggawa ng papel, at iba pang larangan. Sa proseso ng aplikasyon, ang mga PAM floculant ay maaaring epektibong mag-ipon ng mga suspended solid sa tubig, mapabilis ang sedimentation ng mga suspended particle, at sa gayon ay mapabuti ang kahusayan ng paghihiwalay ng solid-liquid.
2. Mga Mekanismo ng Degradasyon ng mga Polyacrylamide Floculents
Ang pagkasira ng mga PAM floculent sa kapaligiran ay isang masalimuot na proseso na kinasasangkutan ng mga pisikal, kemikal, at biyolohikal na salik. Ang mga pangunahing mekanismo ng pagkasira ay kinabibilangan ng pisikal na pagkasira, kemikal na pagkasira, at biyolohikal na pagkasira.
2.1 Pisikal na Degradasyon
Ang pisikal na degradasyon ay tumutukoy sa pagkabasag ng mga molekular na kadena ng PAM dahil sa mga pisikal na salik tulad ng puwersa ng paggupit, ultraviolet radiation, at mga pagbabago sa temperatura. Sa proseso ng paggamot at transportasyon ng tubig, ang mga floculant ng PAM ay kadalasang napapailalim sa malakas na puwersa ng paggupit, na maaaring magdulot ng pagkabasag ng mga molekular na kadena at mabawasan ang molekular na bigat ng PAM. Ang ultraviolet radiation ay isa pang mahalagang salik na nagdudulot ng pisikal na degradasyon ng PAM. Ang mga sinag ng ultraviolet ay maaaring pumutol sa mga covalent bond sa mga molekular na kadena ng PAM, na humahantong sa pagkasira ng PAM. Bukod pa rito, ang mga pagbabago sa temperatura ay maaari ring makaapekto sa katatagan ng mga molekular na kadena ng PAM. Ang mataas na temperatura ay maaaring magpataas ng kinetic energy ng mga molekula, mapabilis ang paggalaw ng mga molekular na kadena, at sa gayon ay mapataas ang posibilidad ng pagkabasag ng molekular na kadena.
2.2 Kemikal na Degradasyon
Ang kemikal na degradasyon ay tumutukoy sa kemikal na reaksyon sa pagitan ng PAM at iba pang mga sangkap sa kapaligiran, na nagreresulta sa pagkabasag ng mga molekular na kadena o pagbabago ng istrukturang kemikal. Ang mga pangunahing reaksiyon ng kemikal na degradasyon ng PAM ay kinabibilangan ng hydrolysis, oksihenasyon, at reduction. Ang hydrolysis ang pinakakaraniwang reaksiyon ng kemikal na degradasyon ng PAM. Sa presensya ng tubig, ang mga amide group sa mga molekular na kadena ng PAM ay maaaring ma-hydrolyze sa mga carboxyl group, na nagreresulta sa pagbabago ng mga katangian ng karga at pagganap ng flocculation ng PAM. Ang oksihenasyon ay isa pang mahalagang reaksiyon ng kemikal na degradasyon ng PAM. Ang mga oxidant tulad ng oxygen, ozone, at hydrogen peroxide sa kapaligiran ay maaaring mag-oxidize ng mga carbon-carbon bond sa mga molekular na kadena ng PAM, na humahantong sa pagkabasag ng mga molekular na kadena. Ang reduction degradation ay medyo bihira, at ito ay pangunahing nangyayari sa presensya ng malalakas na reducing agent.
2.3 Degradasyong Biyolohikal
Ang biyolohikal na degradasyon ay tumutukoy sa degradasyon ng PAM ng mga mikroorganismo sa kapaligiran. Ang mga mikroorganismo tulad ng bakterya, fungi, at algae ay maaaring maglabas ng mga enzyme na nabubulok sa PAM, na nagbubuwag sa mga molekular na kadena ng PAM sa maliliit na molekular na sangkap. Ang biyolohikal na degradasyon ng PAM ay isang mabagal na proseso, at ang bilis ng degradasyon nito ay apektado ng maraming salik tulad ng uri at konsentrasyon ng mga mikroorganismo, temperatura ng kapaligiran, halaga ng pH, at mga kondisyon ng sustansya. Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa biyolohikal na degradasyon ng PAM ay nasa paunang yugto pa lamang, at ang mga uri ng mikroorganismo na maaaring epektibong magpababa ng PAM at ang kanilang mga mekanismo ng degradasyon ay kailangang pag-aralan pa.
3. Mga Proseso ng Paglilipat ng mga Polyacrylamide Floculents at ang Kanilang mga Produkto ng Degradasyon
Pagkatapos makapasok sa kapaligiran, ang mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira ay sasailalim sa isang serye ng mga proseso ng paglilipat, kabilang ang paglipat sa mga anyong tubig, adsorption at desorption sa mga sediment, at paglipat at pagbabago sa lupa. Ang mga prosesong ito ng paglilipat ay direktang nakakaapekto sa distribusyon at mga panganib sa kapaligiran ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira.
3.1 Migrasyon sa mga Anyong Tubig
Ang mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira ay maaaring lumipat sa mga anyong tubig kasabay ng daloy ng tubig. Ang bilis at distansya ng paglipat ay apektado ng maraming salik tulad ng molekular na bigat ng PAM, ang konsentrasyon ng mga suspended solid sa tubig, at ang bilis ng daloy ng tubig. Sa pangkalahatan, mas maliit ang molekular na bigat ng PAM, mas mabilis ang bilis ng paglipat sa mga anyong tubig. Ang presensya ng mga suspended solid sa tubig ay maaaring sumipsip ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira, na nagpapababa sa kanilang bilis ng paglipat. Bukod pa rito, ang bilis ng daloy ng tubig ay isa ring mahalagang salik na nakakaapekto sa paglipat ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira. Kung mas mataas ang bilis ng daloy ng tubig, mas malayo ang distansya ng paglipat.
3.2 Adsorption at Desorption sa mga Sediment
Ang mga sediment ay mahalagang lababo para sa mga PAM floculant at sa mga produkto ng kanilang pagkasira sa mga anyong tubig. Ang mga PAM floculant at ang mga produkto ng kanilang pagkasira ay maaaring ma-adsorb sa ibabaw ng mga sediment sa pamamagitan ng pisikal na adsorption, kemikal na adsorption, at ion exchange. Ang kapasidad ng adsorption ng mga sediment para sa mga PAM floculant at sa mga produkto ng kanilang pagkasira ay apektado ng maraming salik tulad ng komposisyon at istruktura ng mga sediment, ang halaga ng pH ng tubig, at ang konsentrasyon ng PAM. Sa ilalim ng ilang mga kondisyon, ang mga na-adsorb na PAM floculant at ang mga produkto ng kanilang pagkasira ay maaaring ma-desorb mula sa mga sediment at muling makapasok sa mga anyong tubig, na magdudulot ng pangalawang polusyon.
3.3 Migrasyon at Pagbabago sa Lupa
Kapag ang mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng degradasyon ay pumasok sa lupa kasabay ng pagtatapon ng putik o irigasyon, ang mga ito ay sasailalim sa migrasyon at pagbabago sa lupa. Ang migrasyon ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng degradasyon sa lupa ay pangunahing apektado ng tekstura ng lupa, nilalaman ng kahalumigmigan ng lupa, at kapasidad ng adsorption ng mga soil colloid. Bukod pa rito, ang mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng degradasyon ay maaari ring sumailalim sa mga reaksyon ng pagbabago tulad ng hydrolysis at oksihenasyon sa lupa, na nakakaapekto sa kanilang pag-uugali sa kapaligiran at mga panganib sa ekolohiya.
4. Mga Pagitan sa Pananaliksik at mga Direksyon sa Pananaliksik sa Hinaharap
Bagama't malaki na ang naisulong sa pananaliksik tungkol sa mga epekto ng mga floculent ng PAM sa ecosystem ng tubig, mayroon pa ring ilang kakulangan sa pananaliksik na kailangang pag-aralan pa.
Una, ang kasalukuyang pananaliksik sa mga mekanismo ng pagkasira ng mga PAM floculant ay pangunahing nakatuon sa iisang landas ng pagkasira, at ang pinagsamang epekto ng maraming landas ng pagkasira ay hindi pa lubos na isinasaalang-alang. Sa aktwal na kapaligiran, ang mga PAM floculant ay apektado ng maraming pisikal, kemikal, at biyolohikal na salik nang sabay-sabay, at ang proseso ng pagkasira ay mas kumplikado. Samakatuwid, kinakailangang palakasin ang pananaliksik sa pinagsamang epekto ng maraming landas ng pagkasira at ibunyag ang komprehensibong mga mekanismo ng pagkasira ng mga PAM floculant sa kapaligiran.
Pangalawa, ang pananaliksik sa mga proseso ng paglilipat ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira sa kapaligiran ay pangunahing nakatuon sa iskala ng laboratoryo, at ang pananaliksik sa iskala ng larangan ay medyo kulang. Ang mga proseso ng paglilipat ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira sa aktwal na kapaligiran ay apektado ng maraming salik tulad ng mga kondisyong hidrolohiko, mga kondisyong heolohikal, at mga kondisyong ekolohikal. Samakatuwid, kinakailangang magsagawa ng pagsubaybay at pananaliksik sa larangan, at ibunyag ang mga panuntunan sa paglilipat ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira sa aktwal na kapaligiran.
Pangatlo, ang kasalukuyang pananaliksik sa mga epekto ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira sa mga ecosystem ng tubig ay pangunahing nakatuon sa indibidwal at antas ng populasyon ng mga organismo sa tubig, at ang pananaliksik sa antas ng komunidad at ecosystem ay medyo kulang. Ang mga epekto ng mga PAM floculant at ang kanilang mga produkto ng pagkasira sa mga ecosystem ng tubig ay komprehensibo at sistematiko, at kinakailangang mag-aral mula sa antas ng komunidad at ecosystem upang lubos na maunawaan ang mga panganib sa ekolohiya ng mga PAM floculant.
Sa hinaharap, ang pananaliksik sa larangang ito ay dapat tumuon sa mga sumusunod na direksyon: (1) Palakasin ang pananaliksik sa pinagsamang epekto ng maraming landas ng pagkasira ng mga PAM floculant at ibunyag ang komprehensibong mekanismo ng pagkasira sa kapaligiran. (2) Magsagawa ng pagsubaybay sa larangan at pananaliksik sa mga proseso ng paglilipat ng mga PAM floculant at ng kanilang mga produkto ng pagkasira, at ibunyag ang mga panuntunan sa paglilipat sa aktwal na kapaligiran. (3) Palakasin ang pananaliksik sa mga epekto ng mga PAM floculant at ng kanilang mga produkto ng pagkasira sa mga aquatic ecosystem mula sa antas ng komunidad at ecosystem, at lubos na maunawaan ang mga panganib sa ekolohiya. (4) Magtatag ng isang komprehensibong sistema ng pagtatasa ng panganib para sa mga PAM floculant at bumuo ng epektibong mga teknolohiya sa pagkontrol ng pinagmulan at pag-optimize ng proseso upang matiyak ang ligtas na paggamit ng mga PAM floculant at ang proteksyon ng mga aquatic ecosystem.
Sama-sama nating asahan ang karagdagang pananaliksik sa PAM - Shenyang Jiufang Technology Co., Ltd