水环境化学水中无机物的迁移转化ppt课件.ppt

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1、第三章水环境化学第二节水中无机污染物的迁移转化内容要点：污染物在颗粒物与水之间的迁移水中颗粒物的聚集沉淀和溶解氧化-还原配位作用一、污染物在颗粒物与水之间的迁移1．水中颗粒物的类别(1)矿物微粒和黏土矿物矿物微粒:主要指硅酸盐矿物，其中,石英(SiO2)、长石(KAlSi3O8)等矿物微粒.颗粒粗、不易碎裂，缺乏粘结性。第二节 水中无机污染物的迁移转化黏土矿物:（云母、蒙脱石、高岭石）主要是铝镁的硅酸盐，由其他矿物经化学风化而成，具有晶体层状结构、有粘性、具有胶体性质，可以生成稳定的聚集体。(2)金属水合氧化物Al、Fe、Mn、Si等的水合氧化物，在水体中以无机高分子及溶胶等形式

2、存在，表现出重要的胶体化学性质。所有金属水合氧化物可以结合水中微量物质,同时本身又趋于结合在矿物微粒和有机物的界面上（3）腐殖质带负电荷的高分子弱电解质，含有–COOH、–OH等。在高pH，低离子强度条件下，羟基、羧基易离解，形成的负电荷相互排斥，构型伸展，亲水性强。在低pH、较高离子强度条件下，各官能团难以离解，高分子趋于卷缩，亲水性弱，因而趋于沉淀或凝聚。有机质的结构黏土单元结构模型片层结构，多孔结构（4）悬浮沉积物各种环境胶体物质的聚集体，组成不固定；可沉降进入水体底部，也可再悬浮进入水中。（5）其他湖泊中的藻类、污水中的细菌、病毒、废水中的表面活性剂或油滴。表面吸附—胶体

3、具有巨大的比表面和表面能，胶体表面积越大，吸附作用越强。属于物理吸附。离子交换吸附—水体中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，称为离子交换吸附作用，属于物理化学吸附。离子交换吸附具有可逆性，不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和吸附剂的性质有关。2．水环境中颗粒物的吸附作用（1）几种吸附作用的概念专属吸附—指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用可以使表面电荷改变符号，还可以吸附某些同号电荷的离子。图3-5氧化物表面配位吸附模式配合离子、无机高分子、有机离子、有机高分子专属吸附比较强

4、烈；水合氧化物胶体对金属离子有较强的专属吸。项目离子交换专属吸附发生吸附的表面净电荷的符号金属离子所起作用吸附时所发生的反应发生吸附时要求体系的PH值吸附发生的位置对表面电荷的影响动力学-反离子阳离子交换＞零电位点扩散层无快、可逆-、0、+配位离子配位体交换任意值内层可变慢、部分不可逆水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别吸附：指溶质在胶体界面层浓度升高的现象，水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。在一定的温度下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量（G）与溶液中溶质平衡浓度(C)之间的关系用吸附等温式表达。（2）吸附等温线和等温式H型（Henry）等温式：F型

5、（Freundlich）等温式：用对数表示：式中：K——分配系数L型（Langmuir）等温式G0—单位表面饱和吸附量。A—常数)/(0CACGG+=)/1)(/(/1/100CGAGG+=当溶质浓度甚低时,呈现H型；浓度较高时，表现为F型;统一起来属于L型的不同区段。整理可得：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，元素在溶液中的水解、沉淀会起主要作用。(p175,表3－9）颗粒物的粒度和浓度：吸附量随粒度增大而减少；当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。温度变化、几种离子共存等的影响。(

6、3)氧化物表面吸附的配合模式20世纪70年代Stumm、Shindler等人提出，悬浮颗粒物对水体中带电粒子的吸附都可以由表面络合反应概括。如金属氧化物表面每平方纳米含有4－10个氢氧根配离子。质子解离等电点，ZCP如果可以求出平衡常数的数值，由溶液pH值和离子浓度可求得表面的吸附量和相应电荷。3、沉积物中重金属的释放沉积物中重金属重新进入水体，可产生二次污染。诱发因素主要有：（1）碱金属和碱土金属离子将吸附在颗粒物表面的重金属离子置换出来，是重金属解吸的重要途径之一。（2）氧化还原条件的变化，使金属以水合离子解吸。有机厌氧环境，铁锰氧化物还原溶解，易使结合的金属释放出来。（3）

7、水环境pH值的降低，导致：ⅰ）H+离子的竞争吸附作用；ⅱ）在低pH值条件下，金属难溶盐以及配合物溶解。（4）废水中配合剂的含量增加，与重金属形成稳定的可溶性配合物，使重金属从固体颗粒上解吸下来重新进入水体.青海段黄河水甘肃段黄河水郑州段黄河水山东段黄河水胶体颗粒聚集的基本作用力：两胶体颗粒在相互接近时产生会多种作用力，如多分子范德华力、双电层静电斥力和水化膜阻力等，其综合效应使颗粒物发生聚集。二、水中颗粒物的聚集两个概念：凝聚----由电解质促成的聚集絮凝----由聚合物促成的聚