第三章水環(huán)境化學(xué)水中無機(jī)污染物的遷移

1、第二節(jié)第二節(jié) 水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化u1、顆粒物與水之間的遷移、顆粒物與水之間的遷移u2、水中顆粒物的聚集、水中顆粒物的聚集u3、溶解和沉淀、溶解和沉淀u4、氧化、氧化-還原還原u5、配合作用、配合作用1、顆粒物與水之間的遷移、顆粒物與水之間的遷移n1.1水中顆粒物的類別水中顆粒物的類別n1）礦物微粒和黏土礦物：石英（sio2）、長石（kalsi3o8）不易破碎；云母、粘土礦物易破碎n2）金屬水合氧化物：無機(jī)高分子或溶膠n3）腐殖質(zhì)：堿性溶液溶解；酸性溶液膠體沉淀物n4) 水體懸浮沉積物n5) 其他：藻類、細(xì)菌、病毒、表面活性劑、油滴具有膠體的性質(zhì)1.2 水環(huán)境中顆粒

2、物的吸附作用水環(huán)境中顆粒物的吸附作用n吸附等溫線和等溫式（a）h（henry） 型等溫線：（b）f（freundlich）型等溫線：n取對數(shù)： kcg nkcg1cnkgln1lglg1.2 水環(huán)境中顆粒物的吸附作用水環(huán)境中顆粒物的吸附作用n吸附等溫線和等溫式（c）l（langmuir）型等溫線：對于重金屬的吸附：cacgg0bphcag101.3沉積物中重金屬的釋放沉積物中重金屬的釋放n 誘發(fā)釋放的因素誘發(fā)釋放的因素: 1) 鹽濃度升高 2) 氧化還原條件的變化 3) 降低ph 4) 增加水中配合劑的含量2、水中顆粒物的聚集、水中顆粒物的聚集n2.1 膠體顆粒物凝聚的基本原理膠體顆粒物凝聚的

3、基本原理 和方式和方式n2.2 膠體顆粒絮凝動力學(xué)（略）膠體顆粒絮凝動力學(xué)（略）2.1 膠體顆粒物凝聚的基本原膠體顆粒物凝聚的基本原和方式和方式n 天然水和水處理過程中所遇到的顆粒聚集方式： 1）壓縮雙電層凝聚 2）專屬吸附凝聚：電中和 3）膠體相互凝聚：帶異號電荷膠體 4）“邊對面”絮凝：粘土顆粒的邊與面帶相反電荷2.1 膠體顆粒物凝聚的基本原膠體顆粒物凝聚的基本原和方式和方式 5）第二級小值絮凝 6）聚合物粘結(jié)架橋絮凝 7）無機(jī)高分子的絮凝 8）絮團(tuán)卷掃絮凝 9）顆粒層吸附絮凝 10）生物絮凝：藻類、細(xì)菌帶有電荷3、溶解和沉淀、溶解和沉淀n3.1 氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物n3.2

4、硫化物硫化物n3.3 碳酸鹽碳酸鹽n3.4 水溶液中不同固相的穩(wěn)定性水溶液中不同固相的穩(wěn)定性(略）略） 3.1 氧化物和氫氧化物氧化物和氫氧化物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 則：k1,2 = h+s2/h2sn =k1 k2 = 1.1610-22n 如溶液中存在二價金屬離子me2+，則有：n me2+s2- = ksp

5、3.3 碳酸鹽碳酸鹽n caco3 = ca2+ + co32n ksp= ca2+ co32=108.32nca2+ = ksp/ co32 = ksp/（ct2）ph一定時，2是已知的，可以得到ca2+ 隨ph及ct變化的曲線4、氧化、氧化-還原還原n4.1 電子活度和氧化還原電位電子活度和氧化還原電位n4.2 天然水體的天然水體的pe-ph圖圖n4.3 天然水的天然水的pe和決定電位和決定電位n4.4 無機(jī)氮氧化物的氧化還原轉(zhuǎn)化無機(jī)氮氧化物的氧化還原轉(zhuǎn)化n4.5 無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化n4.6 水中有機(jī)物的氧化水中有機(jī)物的氧化4.1 電子活度和氧化還原電位電子活度和氧化

6、還原電位n電子活度電子活度： pe= -lg（ae） pe = pe 0 + 1/n lg（反應(yīng)物/生成物）npe是平衡狀態(tài)下（假想）的電子的活度，它衡是平衡狀態(tài)下（假想）的電子的活度，它衡量溶液接受和遷移電子的相對趨勢。量溶液接受和遷移電子的相對趨勢。npe越小，電子濃度越高，體系提供電子的能力越小，電子濃度越高，體系提供電子的能力就越強(qiáng)；就越強(qiáng)；n反之，反之，pe越大，電子濃度越低，體系接受電子越大，電子濃度越低，體系接受電子的能力就越強(qiáng)。的能力就越強(qiáng)。4.2 天然水體的天然水體的pe-ph圖圖 n1）天然水的氧化還原限度 1/2o2 + h+ + e = 1/2 h2o pe = 20.

7、75 phn當(dāng)pe高于以上限度時，為o2的穩(wěn)定區(qū)。 h+ + e = 1/2 h2 pe = phn當(dāng)pe低于以上限度時，為h2的穩(wěn)定區(qū)，介于兩個限度之間為h2o的穩(wěn)定區(qū)。4.2 天然水體的天然水體的pe-ph圖圖n2）pe-ph圖4.3 天然水的天然水的pe和決定電位和決定電位n1）一般天然水中：溶解氧溶解氧是“決定電位”物質(zhì)，當(dāng)po2=0.21105pa，ph=7.00 pe = 13.58 說明為氧化環(huán)境說明為氧化環(huán)境。n2）有機(jī)物豐富的厭氧水中： 假定 pco2=pch4，ph=7.00 pe = - 4.13為還原環(huán)境n一般：表層水呈氧化環(huán)境，深層水及低表層水呈氧化環(huán)境，深層水及低泥

8、呈還原環(huán)境泥呈還原環(huán)境4.4 無機(jī)氮氧化物的氧化還原轉(zhuǎn)化無機(jī)氮氧化物的氧化還原轉(zhuǎn)化n水中氮主要以水中氮主要以nh4+或或no3形態(tài)存在，形態(tài)存在，在某種情況下也可能有中間產(chǎn)物在某種情況下也可能有中間產(chǎn)物no2。4.5 無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化n fe3+ + e fe2+ pe0=13.05n當(dāng)當(dāng)pepe0時，時， fe3+fe3+n當(dāng)當(dāng)pepe0時，時， fe3+fe3+4.6 水中有機(jī)物的氧化水中有機(jī)物的氧化 n有機(jī)物的生物有氧降解：n 氧下垂曲線氧下垂曲線，把河流分成幾個區(qū)段：n清潔區(qū)：氧及時得到補(bǔ)充n分解區(qū)：有機(jī)物被生物分解，水體溶解氧下降n腐敗區(qū)：溶解氧消耗殆盡n恢復(fù)

9、區(qū)：有機(jī)物降解接近完成n清潔區(qū)：水體環(huán)境改善，有回到原來的狀態(tài)ohcoooch2222 微生物5、配合作用、配合作用n5.1 配合物在溶液中的穩(wěn)定性配合物在溶液中的穩(wěn)定性n5.2 羥基對重金屬離子的配合作用羥基對重金屬離子的配合作用n5.3 氯離子對重金屬的配合作用氯離子對重金屬的配合作用n5.4 腐殖質(zhì)的配合作用腐殖質(zhì)的配合作用n5.5 有機(jī)配體對重金屬遷移的影響有機(jī)配體對重金屬遷移的影響5.4 腐殖質(zhì)的配合作用腐殖質(zhì)的配合作用n天然水中對水質(zhì)影響最大的有機(jī)物是腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)。它有生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而來?？煞譃椋簄腐殖酸腐殖酸（humic acid）：可溶于稀堿液，但不溶于酸的部分n富里酸富里酸(ful