水环境化学精要.ppt

主要内容 在开放体系中， HCO3-、CO32-、CT 随 pH 而变化，[H2CO3 *] 保持与气相平衡的数值。各组分的浓度与CO2的分压值有关。 苛性碱度：当用标准酸溶液进行中和滴定到pH=10.8时，所消耗的酸量。 酚酞碱度：以酚酞做指示剂，消耗的酸量。 总碱度：以甲基橙做指示剂，消耗的酸量。 由于没有明显的滴定突越，苛性碱度测不到，是一个理论值。 总碱度 = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] – [H+] 总酸度 = [H+]+[ HCO3-] + 2 [H2CO3*] - [ OH-] 天然水pH=7.0,碱度为1.4 m mol.L-1, 为使pH=6.0加入酸多少？ 解：总碱度 = CT (α1+2α2) + KW /[H+] – [H+] CT=1/(α1+2α2){[总碱度] + [H+] – [OH-]} 令 1/(α1+ 2α2) = α (表3－3） 则 CT = α[碱度] 形态一词包括物理结合状态、化学态(有机的或无机的)、价态、化 合态和化学异构态(立体异构、光学异构)等多方面。 化学污染物在不同环境介质中具有不同的形态。 化学污染物在同一介质中往往多种形态共存。 化学污染物在水环境中的行为与污染物的存在形态密切相关。 1.1 金属氧化物和氢氧化物 1.2 两性金属 1.3 碳酸盐（CaCO3为例） 1.3 碳酸盐（CaCO3为例） [Ca2+] = [H2CO3*] + [HCO3-] + [CO32-] = CT CaCO3暴露在含有CO2的气相中，大气中pCO2固定，溶液中CO2浓度也相应固定。 难溶盐在天然水体中存在一系列沉淀－溶解平衡，各组分在一定条件下的浓度与难溶盐的溶度积和碳酸平衡有关。 1.电子活度和氧化还原电位 电子活度的概念 酸碱反应 pH定义为： pH = -log(αH+) 氧化还原 pE定义为： pE = -log(αe) (αe电子活度) 根据 Nernst 方程 水的氧化还原限度 边界条件： 氧化限度 1.0130×105Pa 氧分压 还原限度 1.0130×105Pa 氢分压 氧化限度: 以Fe为例，Fe的pE-pH图落在水的氧化-还原限度内，假定溶解性铁最大浓度为1.0×10-7mol/L。不考虑Fe（OH）2+及FeCO3等形态的生成。 Fe(OH)3(S)和Fe(OH)2(S)的边界 Fe(OH)3 (S) + H+ + e = Fe(OH)2 (S) , lgK =4.62 pE = 4.62 – pH (1) Fe(OH)2(S) 和 FeOH+ 的边界 Fe(OH)2(S) + H+ = FeOH+ + H2O lgK =4.6 pH = 4.6 - log[Fe(OH)+] 将[Fe(OH)+] = 1.0×10-7 mol/L代入， pH = 11.6 (2) Fe(OH)3(S)和 Fe2+的边界 Fe(OH)3(S) + 3H+ + e = Fe2+ + 3H2O lgK =17.9 pE = 17.9 - 3pH - log[Fe2+] 将[Fe2+]=1.0×10-7 mol/L代入 pE = 24.9 - 3pH (3) Fe(OH)3(S)和FeOH+的边界 Fe(OH)3(S) + 2H+ + e = FeOH+ + 2H2O lgK =9.25 将[FeOH+]以1.0×10-7 mol/l-1代入 pE = 16.25 - 2pH