水环境化学水中无机污染物的迁移

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1、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

2、（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pH4)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

3、”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+][OH—]n[Men+]=Ksp/[OH—]n=Ksp[H+]n/Kwn所以：pc=pKsp–npKw+npH3.2硫化物H2S=H+

4、+HS—HS—=H++S2—即：H2S=2H++S2—则：K1,2=[H+][S2—]/[H2S]=K1K2=1.16×10-22如溶液中存在二价金属离子Me2+，则有：[Me2+][S2-]=Ksp3.3碳酸盐CaCO3=Ca2++CO32—Ksp=[Ca2+][CO32—]=10—8.32[Ca2+]=Ksp/[CO32—]=Ksp/（cTα2）pH一定时，α2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

5、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=pE0+1/nlg（[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==1/2H2OpE=20.75—pH当pE高于以上限度时，为

6、O2的稳定区。H++e==1/2H2pE=—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=0.21×105Pa，pH=7.00pE=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=7.00pE=-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

7、—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pE＜＜pE0时，[Fe3+]＜＜[Fe3+]当pE＞＞pE0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

8、.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（Humicacid）：可溶于稀碱液，但不溶于酸的部分富里酸(Fulvicacid)：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