水环境化学水中无机污染物的迁移.ppt
第二节 水中无机污染物的迁移转化,1、颗粒物与水之间的迁移2、水中颗粒物的聚集3、溶解和沉淀4、氧化-还原5、配合作用,1、颗粒物与水之间的迁移,1.1水中颗粒物的类别1）矿物微粒和黏土矿物：石英（SiO2）、长石（KAlSi3O8）不易破碎；云母、粘土矿物易破碎2）金属水合氧化物：无机高分子或溶胶3）腐殖质：碱性溶液溶解；酸性溶液胶体沉淀物4)水体悬浮沉积物5)其他：藻类、细菌、病毒、表面活性剂、油滴具有胶体的性质,1.2 水环境中颗粒物的吸附作用,吸附等温线和等温式（a）H（Henry）型等温线：（b）F（Freundlich）型等温线：取对数：,1.2 水环境中颗粒物的吸附作用,吸附等温线和等温式（c）L（Langmuir）型等温线：对于重金属的吸附：,1.3沉积物中重金属的释放,诱发释放的因素:1)盐浓度升高 2)氧化还原条件的变化 3)降低pH 4)增加水中配合剂的含量,2、水中颗粒物的聚集,2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原理 和方式2.2 胶体颗粒絮凝动力学（略）,2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原和方式,天然水和水处理过程中所遇到的颗粒聚集方式：1）压缩双电层凝聚 2）专属吸附凝聚：电中和 3）胶体相互凝聚：带异号电荷胶体 4）“边对面”絮凝：粘土颗粒的边与面带相反电荷,2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原和方式,5）第二级小值絮凝 6）聚合物粘结架桥絮凝 7）无机高分子的絮凝 8）絮团卷扫絮凝 9）颗粒层吸附絮凝 10）生物絮凝：藻类、细菌带有电荷,3、溶解和沉淀,3.1 氧化物和氢氧化物3.2 硫化物3.3 碳酸盐3.4 水溶液中不同固相的稳定性(略）,3.1 氧化物和氢氧化物,Me（OH）n（s）=Men+nOH Ksp=Men+OHn Men+=Ksp/OHn=KspH+n/Kwn 所以：pc=pKsp npKw+npH,3.2 硫化物,H2S=H+HS HS=H+S2 即：H2S=2H+S2 则：K1,2=H+S2/H2S=K1 K2=1.1610-22 如溶液中存在二价金属离子Me2+，则有：Me2+S2-=Ksp,3.3 碳酸盐,CaCO3=Ca2+CO32 Ksp=Ca2+CO32=108.32Ca2+=Ksp/CO32=Ksp/（cT2）pH一定时，2是已知的，可以得到Ca2+随pH及cT变化的曲线,4、氧化-还原,4.1 电子活度和氧化还原电位4.2 天然水体的pE-pH图4.3 天然水的pE和决定电位4.4 无机氮氧化物的氧化还原转化4.5 无机铁的氧化还原转化4.6 水中有机物的氧化,4.1 电子活度和氧化还原电位,电子活度：pE=-lg（ae）pE=pE 0+1/n lg（反应物/生成物）pE是平衡状态下（假想）的电子的活度，它衡量溶液接受和迁移电子的相对趋势。pE越小，电子浓度越高，体系提供电子的能力就越强；反之，pE越大，电子浓度越低，体系接受电子的能力就越强。,4.2 天然水体的pE-pH图,1）天然水的氧化还原限度 1/2O2+H+e=1/2 H2O pE=20.75 pH当pE高于以上限度时，为O2的稳定区。H+e=1/2 H2 pE=pH当pE低于以上限度时，为H2的稳定区，介于两个限度之间为H2O的稳定区。,4.2 天然水体的pE-pH图,2）pE-pH图,4.3 天然水的pE和决定电位,1）一般天然水中：溶解氧是“决定电位”物质，当pO2=0.21105Pa，pH=7.00 pE=13.58 说明为氧化环境。2）有机物丰富的厌氧水中：假定 pCO2=pCH4，pH=7.00 pE=-4.13为还原环境一般：表层水呈氧化环境，深层水及低泥呈还原环境,4.4 无机氮氧化物的氧化还原转化,水中氮主要以NH4+或NO3形态存在，在某种情况下也可能有中间产物NO2。,4.5 无机铁的氧化还原转化,Fe3+e Fe2+pE0=13.05当pEpE0时，Fe3+Fe3+当pEpE0时，Fe3+Fe3+,4.6 水中有机物的氧化,有机物的生物有氧降解：氧下垂曲线，把河流分成几个区段：清洁区：氧及时得到补充分解区：有机物被生物分解，水体溶解氧下降腐败区：溶解氧消耗殆尽恢复区：有机物降解接近完成清洁区：水体环境改善，有回到原来的状态,5、配合作用,5.1 配合物在溶液中的稳定性5.2 羟基对重金属离子的配合作用5.3 氯离子对重金属的配合作用5.4 腐殖质的配合作用5.5 有机配体对重金属迁移的影响,5.4 腐殖质的配合作用,天然水中对水质影响最大的有机物是腐殖质。它有生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而来。可分为：腐殖酸（Humic acid）：可溶于稀碱液，但不溶于酸的部分富里酸(Fulvic acid)：可溶于碱液，又可溶于酸的部分腐黑物（Humin）：不能被酸和碱提取的部分研究表明：重金属在天然水中主要以腐殖酸的配合物存在。,5.5 有机配体对重金属迁移的影响,1）影响颗粒物对重金属的吸附2）影响重金属化合物的溶解度,
