第三篇 水環(huán)境化學(xué)(3)無機(jī)污染物遷移.ppt

1、1、第三章水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化、無機(jī)污染物主要通過沉淀-溶解、氧化-還原、配合作用、膠體形成、吸附-解吸等一系列物理化學(xué)作用進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，參與并干擾各種環(huán)境化學(xué)過程和物質(zhì)循環(huán)過程，最終以一種或多種形態(tài)長期殘留在環(huán)境中，引起永久的潛在危害(1)粒狀物和水之間的遷移，水中粒狀物礦物微粒和粘土礦物天然水中常見的礦物微粒是石英、長石、云母和粘土礦物等硅酸鹽礦物。 粘土礦物是其他礦物經(jīng)過化學(xué)風(fēng)化作用而生成的，主要是鋁和鎂的硅酸鹽。 金屬水合氧化物腐殖質(zhì)是帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)。 3、富酸的結(jié)構(gòu)式，4、(1)粒狀物和水之間的移動，水體浮游沉積物浮游沉積物以礦物微粒，特別是粘土礦物為核心骨架，有機(jī)物和金

2、屬水合氧化物結(jié)合在礦物微粒表面，形成各微粒間的粘接交聯(lián)物質(zhì)，使多個微粒成為棉狀聚集體(水體中聚集體的浮游粒子粒度一般為數(shù)以外，5、(1) 粒狀物與水之間的移動、水環(huán)境中粒狀物的吸附作用表面吸附、離子交換吸附和專用吸附，由于膠體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，膠體表面積越大，產(chǎn)生的表面吸附能力也越大，膠體的吸附作用也越強(qiáng)，屬于一種物理吸附由于環(huán)境中大多數(shù)膠體帶負(fù)電荷，易吸附各種陽離子，在吸附過程中，膠體在吸附部分陽離子的同時釋放等量的其他陽離子，因此這種吸附稱為離子交換吸附，屬于物理化學(xué)吸附。 (1)粒狀物與水之間的移動、專用吸附是指在吸附過程中，除了化學(xué)鍵的作用之外，還有

3、強(qiáng)的疏水鍵與范德華力或氫鍵的作用。 排他性吸附作用不僅能夠改變表面電荷的符號，還能夠使離子化合物吸附于該電荷的表面。 7、(1)粒子與水之間的遷移、吸附等溫線和等溫式水體中粒子在溶質(zhì)上的吸附是動態(tài)平衡過程。 在一定溫度條件下吸附達(dá)到平衡時，在粒子表面的吸附量(g )和溶液中的溶質(zhì)平衡濃度(c )的關(guān)系可以用吸附等溫線表示。 水體中常見的吸附等溫線有Henry型、Freundlich型、Langmuir型3種。 Henry型等溫線直線型、等溫式： G=k c Freundlich型等溫式： G=k c 1/n Langmuir型等溫式： G=G0 c/(A c )、8、(1)粒狀物與水之間的由移

4、動電介質(zhì)引起的凝聚稱為凝聚，聚合物引起的凝聚稱為凝聚。 粒子凝聚方式(1)壓縮雙層凝聚(2)專用吸附凝聚(3)膠體相互凝聚(4)“邊對面”凝聚(5)第2極小值凝聚、10、(2)水中粒子的凝聚、(6)聚合物結(jié)合天然水中各種礦物質(zhì)的溶解度和沉淀作用遵守溶解度積的原則。 平衡修正算法得出的結(jié)果與實際觀測值不同的原因：但是環(huán)境中不均勻沉淀溶解過程的影響。 特征： (1)部分非均衡慢，在動態(tài)環(huán)境下很難取得平衡；(2)根據(jù)熱力學(xué)給出的條件集合預(yù)測的穩(wěn)定固相可能不一定是所形成的相。(3)過飽和現(xiàn)象，即物質(zhì)的溶解量有時大于溶解度界限值(4)由于固體的溶解而產(chǎn)生的離子有可能在溶液中進(jìn)一步反應(yīng)(5)由文獻(xiàn)得出的平

5、衡常數(shù)存在差異等。 (12 )、(3)在水環(huán)境中的溶解和沉淀作用、沉淀發(fā)生通常分為3個階段(1)成核；(2)結(jié)晶集合；(3)結(jié)晶生長。 溶解是沉淀的反過程，其溶解速度與固體物質(zhì)的性質(zhì)、接觸界面、溶劑的性質(zhì)和溫度等條件有關(guān)。 (13 )天然水中的氧化還原平衡、水體中的氧化還原類型、速度和平衡決定了水中重要溶質(zhì)類的性質(zhì)。 對于天然水和污水中的氧化還原反應(yīng)，有必要特別強(qiáng)調(diào)：的大部分重要的氧化還原反應(yīng)是微生物催化反應(yīng)。 例如，HCO3可以在水中與h反應(yīng)生成氣體CO2，HCO3可以通過一系列復(fù)雜的細(xì)菌催化反應(yīng)得到電子以生成甲烷氣。 通常，在氧化還原反應(yīng)中，電子的移動多伴隨質(zhì)子的移動，氧化還原和酸堿平衡之

6、間有相當(dāng)密切的關(guān)系。 (14 )天然水中的氧化還原平衡、天然水體的pE-pH圖在氧化還原體系中，h或OH參與了轉(zhuǎn)變。 pE除了與氧化狀態(tài)和還原狀態(tài)的濃度有關(guān)外，還受到系統(tǒng)pH的影響，該關(guān)系可以用PEph圖表示。 pE -pH圖顯示了水中各形態(tài)的穩(wěn)定范圍和界線。 15、(4)天然水中的氧化還原平衡，16、(4)天然水中的氧化還原平衡，天然水的pE天然水中含有大量無機(jī)及有機(jī)酸化劑和還原劑。 水中的主要氧化劑有溶解氧、Fe3、Mn4和S6，其作用使自身依次變?yōu)镠2O、Fe2、Mn2和S2。 水中的主要還原劑有多種有機(jī)化合物，F(xiàn)e2、Mn2和S2，在還原物質(zhì)過程中有機(jī)物本身的氧化物非常復(fù)雜。 由于天然

7、水是一種復(fù)雜的氧化還原混合系統(tǒng)，其pE介于其中各單系電位之間，且應(yīng)接近含量高的單系電位。 17、(4)天然水中的氧化還原平衡、18、(4)天然水中的氧化還原平衡、天然水中污染物的氧化還原轉(zhuǎn)化、(1)重金屬元素的氧化還原轉(zhuǎn)化、(2)無機(jī)氮化物的氧化還原轉(zhuǎn)化、(3)無機(jī)硫在氧化生物體中的硫是蛋白質(zhì)的基本元素之一，硫主要以r-sh基存在。 19、(4)天然水中的氧化還原平衡、(4)無機(jī)砷的氧化還原轉(zhuǎn)化為天然水中，砷可能存在的形態(tài)為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)水中有機(jī)物的氧化水中有機(jī)

8、物在微生物的作用下，可以逐步分解成無機(jī)物。20、(5)環(huán)境中的配合作用、天然水體的配合作用天然水體有很多陽離子和陰離子，其中有些陽離子是良好的配合物中心體，有些陰離子可以作為配體。 天然水體中的重要無機(jī)配體為OH、Cl、CO32、f、S2。 有機(jī)配體的情況比較復(fù)雜，天然水體中含有動植物組織的天然分解產(chǎn)物，如氨基酸、腐植酸、生活廢水中的洗滌劑、洗滌劑、NTA、EDTA、農(nóng)藥和大分子環(huán)狀化合物。 腐殖酸是主要成分，有機(jī)物的相當(dāng)部分有配合能力。 (21 )、(5)環(huán)境中的配合作用、羥基配合作用、(22 )、(5)環(huán)境中的配合作用、腐殖質(zhì)的配合作用腐殖質(zhì)為有機(jī)高分子物質(zhì)，分子量為30030000以上。 根據(jù)在堿和酸溶液中的溶解度，(1)腐殖酸可溶于稀堿液但不溶于酸的部分，分子量分為幾千到幾萬。 (2)富酸是可溶于酸、可溶于堿的部分，分子量為數(shù)百至數(shù)千。(3)腐黑物不能用酸和堿提取的部分。23、(5)環(huán)境中的配比作用是腐殖質(zhì)在腐殖酸和腐黑物中的碳含量為50%、氧含量為305%、氫含量為4%6%、氮含量為2%4%，富含酸中的碳和氮含量少，分別為44p，其結(jié)構(gòu)上的顯著特征是富含苯環(huán)富酸每單位重量所含有的含