Degradación, transferencia de floculantes de poliacrilamida e impactos en los ecosistemas acuáticos
08-01-2026
1. Introducción
La poliacrilamida (PAM) es un polímero lineal soluble en agua formado por la polimerización de monómeros de acrilamida. Como floculante de alta eficiencia, el PAM ofrece las ventajas de una fuerte capacidad de floculación, una amplia gama de aplicaciones y una baja dosificación. Se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas residuales urbanas, el tratamiento de aguas residuales industriales, la purificación de agua potable, el procesamiento de minerales, la fabricación de papel y otros campos. Durante su aplicación, los floculantes PAM pueden agregar eficazmente sólidos en suspensión en el agua, acelerar la sedimentación de partículas suspendidas y, por lo tanto, mejorar la eficiencia de la separación sólido-líquido.
2. Mecanismos de degradación de los floculantes de poliacrilamida
La degradación de los floculantes de PAM en el medio ambiente es un proceso complejo que involucra factores físicos, químicos y biológicos. Los principales mecanismos de degradación incluyen la degradación física, la degradación química y la degradación biológica.
2.1 Degradación física
La degradación física se refiere a la rotura de las cadenas moleculares de PAM debido a factores físicos como la fuerza de corte, la radiación ultravioleta y los cambios de temperatura. En el proceso de tratamiento y transporte de agua, los floculantes de PAM a menudo se someten a fuertes fuerzas de corte, que pueden causar la rotura de las cadenas moleculares y reducir el peso molecular del PAM. La radiación ultravioleta es otro factor importante que causa la degradación física del PAM. Los rayos ultravioleta pueden romper los enlaces covalentes en las cadenas moleculares de PAM, lo que lleva a la degradación del PAM. Además, los cambios de temperatura también pueden afectar la estabilidad de las cadenas moleculares de PAM. Las altas temperaturas pueden aumentar la energía cinética de las moléculas, acelerar el movimiento de las cadenas moleculares y, por lo tanto, aumentar la probabilidad de rotura de la cadena molecular.
2.2 Degradación química
La degradación química se refiere a la reacción química entre PAM y otras sustancias en el ambiente, resultando en la ruptura de cadenas moleculares o el cambio de la estructura química. Las principales reacciones de degradación química de PAM incluyen hidrólisis, oxidación y reducción. La hidrólisis es la reacción de degradación química más común de PAM. En presencia de agua, los grupos amida en las cadenas moleculares de PAM pueden hidrolizarse en grupos carboxilo, resultando en el cambio de las propiedades de carga y el rendimiento de floculación de PAM. La degradación por oxidación es otra reacción de degradación química importante de PAM. Oxidantes como oxígeno, ozono y peróxido de hidrógeno en el ambiente pueden oxidar los enlaces carbono-carbono en las cadenas moleculares de PAM, llevando a la ruptura de las cadenas moleculares. La degradación por reducción es relativamente rara, y ocurre principalmente en presencia de agentes reductores fuertes.
2.3 Degradación biológica
La degradación biológica se refiere a la degradación del PAM por microorganismos en el ambiente. Microorganismos como bacterias, hongos y algas pueden secretar enzimas que descomponen el PAM, descomponiendo sus cadenas moleculares en pequeñas moléculas. La degradación biológica del PAM es un proceso lento, y su velocidad de degradación se ve afectada por muchos factores, como el tipo y la concentración de microorganismos, la temperatura ambiental, el valor de pH y las condiciones nutricionales. Actualmente, la investigación sobre la degradación biológica del PAM se encuentra en una etapa preliminar, y es necesario estudiar más a fondo los tipos de microorganismos que pueden degradarlo eficazmente y sus mecanismos de degradación.
3. Procesos de transferencia de floculantes de poliacrilamida y sus productos de degradación
Tras su entrada al medio ambiente, los floculantes de PAM y sus productos de degradación experimentan una serie de procesos de transferencia, que incluyen la migración en cuerpos de agua, la adsorción y desorción en sedimentos, y la migración y transformación en el suelo. Estos procesos de transferencia afectan directamente la distribución y los riesgos ambientales de los floculantes de PAM y sus productos de degradación.
3.1 Migración en cuerpos de agua
Los floculantes de PAM y sus productos de degradación pueden migrar en cuerpos de agua con el flujo de agua. La velocidad y la distancia de migración se ven afectadas por diversos factores, como el peso molecular del PAM, la concentración de sólidos suspendidos en el agua y el caudal. En general, cuanto menor sea el peso molecular del PAM, mayor será la velocidad de migración en los cuerpos de agua. La presencia de sólidos suspendidos en el agua puede adsorber los floculantes de PAM y sus productos de degradación, reduciendo su velocidad de migración. Además, el caudal de agua también es un factor importante que afecta la migración de los floculantes de PAM y sus productos de degradación. Cuanto mayor sea el caudal de agua, mayor será la distancia de migración.
3.2 Adsorción y desorción en sedimentos
Los sedimentos son un importante sumidero para los floculantes de PAM y sus productos de degradación en los cuerpos de agua. Estos floculantes y sus productos de degradación pueden adsorberse en la superficie de los sedimentos mediante adsorción física, adsorción química e intercambio iónico. La capacidad de adsorción de los sedimentos para los floculantes de PAM y sus productos de degradación se ve afectada por numerosos factores, como la composición y la estructura de los sedimentos, el pH del agua y la concentración de PAM. En determinadas condiciones, los floculantes de PAM adsorbidos y sus productos de degradación pueden desorberse de los sedimentos y reingresar a los cuerpos de agua, causando contaminación secundaria.
3.3 Migración y transformación en el suelo
Cuando los floculantes de PAM y sus productos de degradación entran al suelo mediante la eliminación de lodos o el riego, experimentan migración y transformación. Esta migración se ve afectada principalmente por la textura, el contenido de humedad y la capacidad de adsorción de los coloides del suelo. Además, los floculantes de PAM y sus productos de degradación también pueden experimentar reacciones de transformación, como la hidrólisis y la oxidación, en el suelo, lo que afecta su comportamiento ambiental y los riesgos ecológicos.
4. Brechas de investigación y futuras direcciones de investigación
Aunque se han logrado grandes avances en la investigación sobre la degradación, la transferencia y los impactos de los floculantes PAM en los ecosistemas acuáticos, aún quedan algunas lagunas de investigación que es necesario estudiar más a fondo.
En primer lugar, la investigación actual sobre los mecanismos de degradación de los floculantes PAM se centra principalmente en una única vía de degradación, y no se han considerado plenamente los efectos combinados de múltiples vías de degradación. En el entorno real, los floculantes PAM se ven afectados simultáneamente por múltiples factores físicos, químicos y biológicos, y el proceso de degradación es más complejo. Por lo tanto, es necesario fortalecer la investigación sobre los efectos combinados de múltiples vías de degradación y revelar los mecanismos integrales de degradación de los floculantes PAM en el medio ambiente.
En segundo lugar, la investigación sobre los procesos de transferencia de floculantes PAM y sus productos de degradación en el medio ambiente se centra principalmente en el laboratorio, mientras que la investigación a escala de campo es relativamente escasa. Los procesos de transferencia de floculantes PAM y sus productos de degradación en el medio ambiente real se ven afectados por numerosos factores, como las condiciones hidrológicas, geológicas y ecológicas. Por lo tanto, es necesario realizar monitoreo e investigación de campo para revelar las reglas de transferencia de floculantes PAM y sus productos de degradación en el medio ambiente real.
En tercer lugar, la investigación actual sobre los impactos de los floculantes PAM y sus productos de degradación en los ecosistemas acuáticos se centra principalmente en los niveles individual y poblacional de los organismos acuáticos, mientras que la investigación a nivel comunitario y ecosistémico es relativamente escasa. Los impactos de los floculantes PAM y sus productos de degradación en los ecosistemas acuáticos son exhaustivos y sistemáticos, y es necesario estudiarlos a nivel comunitario y ecosistémico para comprender plenamente los riesgos ecológicos de los floculantes PAM.
En el futuro, la investigación en este campo debe centrarse en las siguientes direcciones: (1) Fortalecer la investigación sobre los efectos combinados de múltiples vías de degradación de floculantes PAM y revelar los mecanismos de degradación integrales en el medio ambiente. (2) Llevar a cabo monitoreo de campo e investigación sobre los procesos de transferencia de floculantes PAM y sus productos de degradación, y revelar las reglas de transferencia en el medio ambiente real. (3) Fortalecer la investigación sobre los impactos de los floculantes PAM y sus productos de degradación en los ecosistemas acuáticos desde los niveles de la comunidad y el ecosistema, y comprender completamente los riesgos ecológicos. (4) Establecer un sistema integral de evaluación de riesgos para floculantes PAM y desarrollar tecnologías efectivas de control de fuentes y optimización de procesos para garantizar la aplicación segura de floculantes PAM y la protección de los ecosistemas acuáticos.
Esperemos seguir investigando juntos sobre PAM - Shenyang Jiufang Technology Co., Ltd