水环境化学课件.ppt

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1、第二节水中无机污染物的迁移转化(TransportandTransformationofinorganicPollutants)《环境化学》第三章水环境化学无机污染物，特别是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。重金属迁移转化都可以用形态概括speciation一、污染物在颗粒物与水之间的迁移（吸附-解吸）二、水中颗粒物的聚集三、溶解和沉淀四、氧化-还原五、配合作用一、颗粒物与水之间的迁移(TransportBetweenPart

2、iclesandWater)1、水中的颗粒物的类别矿物微粒和黏土矿物金属水合氧化物腐殖质悬浮沉积物其他腐殖质(HumicSubstances)腐殖质是带负电荷的高分子弱电解质。是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。多含有–COOH、–OH等。分子量300-30000。腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分；胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和碱提取的部分。图富里酸的结构(Schnitzer,1978)（1）在pH较高的碱性溶液中或离子强度低的条件下，羟基和羧基大多离解，使高分子呈现的负电荷相互排斥，构型伸展，亲水性强，因而趋于溶解。（2）在pH降

3、低而呈酸性溶液中，或有较高浓度的金属阳离子时，各官能团难于离解而电荷减少，高分子趋于卷缩成团，亲水性弱，因而趋于沉淀或凝聚。水体悬浮沉积物天然水中各种环境胶体物质并非单独存在，而是相互作用结合成为某种聚集体，即成为水中悬浮沉积物。它们可以沉降进入底部，也可以重新再悬浮进入水中。其它湖泊中的藻类，污水中的细菌、病毒、废水排出的表面活性剂、油滴等，也都有类似的胶体化学表现，起类似的作用。（1）吸附的基本概念与分类1)吸附溶质在固体表面或自然胶体表面上相对聚集的现象称为吸附。也有人将溶质在自然胶体或固体表面上浓度升高，而在液相中浓度下降的现象称为吸附。吸附溶质的胶体或固体称为“吸附剂”，被吸

4、附的溶质称为“吸附质”。2、水环境中颗粒物的吸附作用(AdsorptionofParticalsinWaterEnvironmen)2）吸附的分类表面吸附离子交换吸附专属吸附表面吸附胶体具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，胶体表面积愈大，所产生的表面吸附能也愈大，胶体的吸附作用也就愈强，它是属于一种物理吸附。离子交换吸附由于环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子，在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，因此把这种吸附称为离子交换吸附，它属于物理化学吸附。这种吸附是一种可逆反应，而且能够迅速地达到可逆平衡。专属吸附指在吸附中，除化学键的

5、作用外，尚有加强的僧水键和范德华力在起作用。该作用不但可以使表面电荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。1）专属吸附保持温度恒定，以吸附量G为纵轴，平衡浓度C为横轴作图所得的曲线称为吸附等温线。吸附等温线一般都要通过实验来确定。总括起来，吸附等温线有五种类型，如下图所示。3）吸附等温线和等温式(AdsorptionIsothermsandIsothermalEquation)图吸附等温线的五种类型几种常见的吸附等温式水体中常见的吸附等温线有三类，即Henry型、Freundlich型、Langmuir型，简称为H、F、L型。H型（Henry）等温式（直线型）F型（Fre

6、undlich）等温式用对数表示：式中：K——分配系数L型（Langmuir）等温式G0—单位表面上达到饱和时的最大吸附量A—常数等温线在一定程度上反映了吸附剂与吸附物的特性，其形式在许多情况下与实验所用溶质浓度区段有关。当溶质浓度甚低时，可能在初始区段中呈现H型，当浓度较高时，曲线可能表现为F型，但统一起来仍属于L型的不同区段。影响吸附的因素溶液的pH值：一般情况下颗粒物对重金属的吸附量随pH值升高而增大。当溶液pH超过某元素的临界pH值时，则该元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。颗粒物的粒度和浓度：吸附量随粒度增大而减少，并且当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。温度

7、变化、几种离子共存等。湘江丰西港颗粒物对重金属的吸附作用3、沉积物中重金属的释放(ReleaseofHeavyMetalsinSediment)沉积物中的重金属可能重新进入水体，这是产生二次污染的主要原因。不仅对于水生生态系统，而且对于饮用水的供给都是很危险的。诱发释放的主要因素有：（1）盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来。（2）氧化还原条件的变化：有机物增多，产生厌氧环境、铁锰氧化物还原溶解，使结合在其