第三篇 水环境化学(3)无机污染物迁移.ppt

1、1、第三章水中无机污染物的迁移转化、无机污染物主要通过沉淀-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，参与并干扰各种环境化学过程和物质循环过程，最终以一种或多种形态长期残留在环境中，引起永久的潜在危害(1)粒状物和水之间的迁移，水中粒状物矿物微粒和粘土矿物天然水中常见的矿物微粒是石英、长石、云母和粘土矿物等硅酸盐矿物。 粘土矿物是其他矿物经过化学风化作用而生成的，主要是铝和镁的硅酸盐。 金属水合氧化物腐殖质是带负电的高分子弱电解质。 3、富酸的结构式，4、(1)粒状物和水之间的移动，水体浮游沉积物浮游沉积物以矿物微粒，特别是粘土矿物为核心骨架，有机物和金

2、属水合氧化物结合在矿物微粒表面，形成各微粒间的粘接交联物质，使多个微粒成为棉状聚集体(水体中聚集体的浮游粒子粒度一般为数以外，5、(1) 粒状物与水之间的移动、水环境中粒状物的吸附作用表面吸附、离子交换吸附和专用吸附，由于胶体具有巨大的比表面和表面能，在固液界面具有表面吸附作用，胶体表面积越大，产生的表面吸附能力也越大，胶体的吸附作用也越强，属于一种物理吸附由于环境中大多数胶体带负电荷，易吸附各种阳离子，在吸附过程中，胶体在吸附部分阳离子的同时释放等量的其他阳离子，因此这种吸附称为离子交换吸附，属于物理化学吸附。 (1)粒状物与水之间的移动、专用吸附是指在吸附过程中，除了化学键的作用之外，还有

3、强的疏水键与范德华力或氢键的作用。 排他性吸附作用不仅能够改变表面电荷的符号，还能够使离子化合物吸附于该电荷的表面。 7、(1)粒子与水之间的迁移、吸附等温线和等温式水体中粒子在溶质上的吸附是动态平衡过程。 在一定温度条件下吸附达到平衡时，在粒子表面的吸附量(g )和溶液中的溶质平衡浓度(c )的关系可以用吸附等温线表示。 水体中常见的吸附等温线有Henry型、Freundlich型、Langmuir型3种。 Henry型等温线直线型、等温式： G=k c Freundlich型等温式： G=k c 1/n Langmuir型等温式： G=G0 c/(A c )、8、(1)粒状物与水之间的由移

4、动电介质引起的凝聚称为凝聚，聚合物引起的凝聚称为凝聚。 粒子凝聚方式(1)压缩双层凝聚(2)专用吸附凝聚(3)胶体相互凝聚(4)“边对面”凝聚(5)第2极小值凝聚、10、(2)水中粒子的凝聚、(6)聚合物结合天然水中各种矿物质的溶解度和沉淀作用遵守溶解度积的原则。 平衡修正算法得出的结果与实际观测值不同的原因：但是环境中不均匀沉淀溶解过程的影响。 特征： (1)部分非均衡慢，在动态环境下很难取得平衡；(2)根据热力学给出的条件集合预测的稳定固相可能不一定是所形成的相。(3)过饱和现象，即物质的溶解量有时大于溶解度界限值(4)由于固体的溶解而产生的离子有可能在溶液中进一步反应(5)由文献得出的平

5、衡常数存在差异等。 (12 )、(3)在水环境中的溶解和沉淀作用、沉淀发生通常分为3个阶段(1)成核；(2)结晶集合；(3)结晶生长。 溶解是沉淀的反过程，其溶解速度与固体物质的性质、接触界面、溶剂的性质和温度等条件有关。 (13 )天然水中的氧化还原平衡、水体中的氧化还原类型、速度和平衡决定了水中重要溶质类的性质。 对于天然水和污水中的氧化还原反应，有必要特别强调：的大部分重要的氧化还原反应是微生物催化反应。 例如，HCO3可以在水中与h反应生成气体CO2，HCO3可以通过一系列复杂的细菌催化反应得到电子以生成甲烷气。 通常，在氧化还原反应中，电子的移动多伴随质子的移动，氧化还原和酸碱平衡之

6、间有相当密切的关系。 (14 )天然水中的氧化还原平衡、天然水体的pE-pH图在氧化还原体系中，h或OH参与了转变。 pE除了与氧化状态和还原状态的浓度有关外，还受到系统pH的影响，该关系可以用PEph图表示。 pE -pH图显示了水中各形态的稳定范围和界线。 15、(4)天然水中的氧化还原平衡，16、(4)天然水中的氧化还原平衡，天然水的pE天然水中含有大量无机及有机酸化剂和还原剂。 水中的主要氧化剂有溶解氧、Fe3、Mn4和S6，其作用使自身依次变为H2O、Fe2、Mn2和S2。 水中的主要还原剂有多种有机化合物，Fe2、Mn2和S2，在还原物质过程中有机物本身的氧化物非常复杂。 由于天然

7、水是一种复杂的氧化还原混合系统，其pE介于其中各单系电位之间，且应接近含量高的单系电位。 17、(4)天然水中的氧化还原平衡、18、(4)天然水中的氧化还原平衡、天然水中污染物的氧化还原转化、(1)重金属元素的氧化还原转化、(2)无机氮化物的氧化还原转化、(3)无机硫在氧化生物体中的硫是蛋白质的基本元素之一，硫主要以r-sh基存在。 19、(4)天然水中的氧化还原平衡、(4)无机砷的氧化还原转化为天然水中，砷可能存在的形态为H3AsO3、H2AsO3、H3AsO4、H2AsO4、HAsO42，最主要的是h2aso42的pH 4酸性水中含有H3AsO4和aso 4 (5)水中有机物的氧化水中有机

8、物在微生物的作用下，可以逐步分解成无机物。20、(5)环境中的配合作用、天然水体的配合作用天然水体有很多阳离子和阴离子，其中有些阳离子是良好的配合物中心体，有些阴离子可以作为配体。 天然水体中的重要无机配体为OH、Cl、CO32、f、S2。 有机配体的情况比较复杂，天然水体中含有动植物组织的天然分解产物，如氨基酸、腐植酸、生活废水中的洗涤剂、洗涤剂、NTA、EDTA、农药和大分子环状化合物。 腐殖酸是主要成分，有机物的相当部分有配合能力。 (21 )、(5)环境中的配合作用、羟基配合作用、(22 )、(5)环境中的配合作用、腐殖质的配合作用腐殖质为有机高分子物质，分子量为30030000以上。 根据在碱和酸溶液中的溶解度，(1)腐殖酸可溶于稀碱液但不溶于酸的部分，分子量分为几千到几万。 (2)富酸是可溶于酸、可溶于碱的部分，分子量为数百至数千。(3)腐黑物不能用酸和碱提取的部分。23、(5)环境中的配比作用是腐殖质在腐殖酸和腐黑物中的碳含量为50%、氧含量为305%、氢含量为4%6%、氮含量为2%4%，富含酸中的碳和氮含量少，分别为44p，其结构上的显着特征是富含苯环富酸每单位重量所含有的含