第三章水环境化学水中无机污染物的迁移课件.ppt

1、第二节第二节 水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物的迁移转化u1、颗粒物与水之间的迁移、颗粒物与水之间的迁移u2、水中颗粒物的聚集、水中颗粒物的聚集u3、溶解和沉淀、溶解和沉淀u4、氧化、氧化-还原还原u5、配合作用、配合作用1、颗粒物与水之间的迁移、颗粒物与水之间的迁移n1.1水中颗粒物的类别水中颗粒物的类别n1）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n2）金属水合氧化物：无机高分子或溶胶n3）腐殖质：碱性溶液溶解；酸性溶液胶体沉淀物n4)水体悬浮沉积物n5)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

2、吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用n吸附等温线和等温式（a）H（Henry）型等温线：（b）F（Freundlich）型等温线：n取对数：kcG nkcG1cnkGln1lglg1.2 水环境中颗粒物的吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用n吸附等温线和等温式（c）L（Langmuir）型等温线：对于重金属的吸附：cAcGG0BpHcAG101.3沉积物中重金属的释放沉积物中重金属的释放n 诱发释放的因素诱发释放的因素: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、水中颗粒物的聚集n2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原理胶体颗粒物凝聚的基本原理 和方式和

3、方式n2.2 胶体颗粒絮凝动力学（略）胶体颗粒絮凝动力学（略）2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原胶体颗粒物凝聚的基本原和方式和方式n 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胶体颗粒物凝聚的基本原和方式和方式 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、溶解和沉淀n3.1 氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物n3.2 硫化物硫化物n3.3

4、 碳酸盐碳酸盐n3.4 水溶液中不同固相的稳定性水溶液中不同固相的稳定性(略）略）3.1 氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物n Me（OH）n（s）=Men+nOH Ksp=Men+OHn Men+=Ksp/OHn =KspH+n/Kwnn 所以：pc=pKsp npKw+npH3.2 硫化物硫化物n H2S =H+HSn HS =H+S2n 即：H2S =2H+S2n 则：K1,2=H+S2/H2Sn =K1 K2=1.1610-22n 如溶液中存在二价金属离子Me2+，则有：n Me2+S2-=Ksp3.3 碳酸盐碳酸盐n CaCO3=Ca2+CO32n Ksp=Ca2+CO32=108.3

5、2nCa2+=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、氧化-还原还原n4.1 电子活度和氧化还原电位电子活度和氧化还原电位n4.2 天然水体的天然水体的pE-pH图图n4.3 天然水的天然水的pE和决定电位和决定电位n4.4 无机氮氧化物的氧化还原转化无机氮氧化物的氧化还原转化n4.5 无机铁的氧化还原转化无机铁的氧化还原转化n4.6 水中有机物的氧化水中有机物的氧化4.1 电子活度和氧化还原电位电子活度和氧化还原电位n电子活度电子活度：pE=-lg（ae）pE=pE 0+1/n lg（反应物/生成物）npE是平衡状态下（假

6、想）的电子的活度，它衡是平衡状态下（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。量溶液接受和迁移电子的相对趋势。npE越小，电子浓度越高，体系提供电子的能力越小，电子浓度越高，体系提供电子的能力就越强；就越强；n反之，反之，pE越大，电子浓度越低，体系接受电子越大，电子浓度越低，体系接受电子的能力就越强。的能力就越强。4.2 天然水体的天然水体的pE-pH图图 n1）天然水的氧化还原限度 1/2O2+H+e=1/2 H2O pE=20.75 pHn当pE高于以上限度时，为O2的稳定区。H+e=1/2 H2 pE=pHn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

7、稳定区。4.2 天然水体的天然水体的pE-pH图图n2）pE-pH图4.3 天然水的天然水的pE和决定电位和决定电位n1）一般天然水中：溶解氧溶解氧是“决定电位”物质，当pO2=0.21105Pa，pH=7.00 pE=13.58 说明为氧化环境说明为氧化环境。n2）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n一般：表层水呈氧化环境，深层水及低表层水呈氧化环境，深层水及低泥呈还原环境泥呈还原环境4.4 无机氮氧化物的氧化还原转化无机氮氧化物的氧化还原转化n水中氮主要以水中氮主要以NH4+或或NO3形态存在，形态存在，在某种情况下也可能有中间产物在

8、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无机铁的氧化还原转化n Fe3+e Fe2+pE0=13.05n当当pEpE0时，时，Fe3+Fe3+n当当pEpE0时，时，Fe3+Fe3+4.6 水中有机物的氧化水中有机物的氧化 n有机物的生物有氧降解：n 氧下垂曲线氧下垂曲线，把河流分成几个区段：n清洁区：氧及时得到补充n分解区：有机物被生物分解，水体溶解氧下降n腐败区：溶解氧消耗殆尽n恢复区：有机物降解接近完成n清洁区：水体环境改善，有回到原来的状态OHCOOOCH2222 微生物5、配合作用、配合作用n5.1 配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性n5.2 羟基对重

9、金属离子的配合作用羟基对重金属离子的配合作用n5.3 氯离子对重金属的配合作用氯离子对重金属的配合作用n5.4 腐殖质的配合作用腐殖质的配合作用n5.5 有机配体对重金属迁移的影响有机配体对重金属迁移的影响5.4 腐殖质的配合作用腐殖质的配合作用n天然水中对水质影响最大的有机物是腐殖质腐殖质。它有生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而来。可分为：n腐殖酸腐殖酸（Humic acid）：可溶于稀碱液，但不溶于酸的部分n富里酸富里酸(Fulvic acid)：可溶于碱液，又可溶于酸的部分n腐黑物腐黑物（Humin）：不能被酸和碱提取的部分n研究表明研究表明：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有机配体对重金属迁移的影响n1）影响颗粒物对重金属的吸附n2）影响重金属化合物的溶解度