3.2水中无机物的迁移转化_1.ppt

第二节水中无机污染物的迁移转化 重点介绍重金属污染物在水环境中的迁移转化 一、颗粒物与水之间的迁移 1.水中颗粒物 2.颗粒物的吸附作用 2.水中颗粒物的吸附作用 表面吸附：由于颗粒物具有巨大的比表面和表面能，产生表面吸附；物理吸附； 离子交换吸附：胶体颗粒大部分带负电荷，容易吸附各种阳离子；物理化学吸附； 专属吸附：有化学键、憎水键、范德华力、氢键等作用； 表面吸附 （1）表面吸附：是一种物理吸附，其吸附过程不发生化学变化，发生的关键是胶体颗粒具有巨大的比表面积，因此胶体具有巨大的表面能。 表面能（又称为表面吸附能）：任何分子之间均存在引力，在物体内部，某分子受到各方面作用力相等，因而处于平衡状态，但是在胶体表面上，分子受力不均匀（因为表面分子周围的分子数量不相等），因而产生了所谓的表面能。 离子交换吸附 （2）离子交换吸附：是一种物理化学吸附;环境中大部分胶体带负电荷，在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子 。 需要说明的是： 吸附等温线 在固定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量(G)与溶液中溶质平衡浓度(C)之间的关系，可用吸附等温线来表达。 二、水中胶体颗粒物聚集的基本原理和方式 第二节水中无机污染物的迁移转化 重点介绍重金属污染物在水环境中的迁移转化 三、溶解和沉淀 溶解度应该考虑多种因素，例如羟基的配合作用： pH 11 存在一个pH，在此pH下溶解度为最小值，在碱性或酸性更强的pH区域内，溶解度都变的更大。 2、硫化物（一般溶解度很小） 金属硫化物是比氢氧化物溶度积更小的一类难溶沉淀物，重金属硫化物在中性条件下实际上是不溶的，因此天然水中若有S2-存在，则许多重金属都能与其结合沉淀。 在盐酸中Fe、Mn和Cd的硫化物是可溶的，而Ni和Co的硫化物是难溶的。Cu、Hg、Pb的硫化物只有在硝酸中才能溶解。 水体中S2-的浓度计算及金属离子饱和浓度的计算。 H2S（g）→H+ + HS－ K1 = 8.9×10－8 HS－→H + + S2－ K2 = 1.3×10－15 H2S→2H+ + S2－ K1·2 = [H+]2[S2－] / [H2S] = K1·K2 = 1.16×10－22 在饱和水溶液中，H2S浓度总是保持0.1mol/L，因此可认为饱和溶液中H2S分子浓度也保持在0.1mol/L [H+]2[S2－] = 1.16×10－22×0.1 = 1.16×10－23 = Ksp’ [S2－] = Ksp’ / [H+]2 = 1.16×10－23 / (8.9×10－9) = 1.3×10－15mol / L 对于天然水体 任一pH的水中，则 [S2－] = Ksp’ / [H+]2 若存在二价金属离子，则 [Me2+][S2-] =Ksp [Me2+]=Ksp/[S2-] =Ksp[H+]2/Ksp’ = Ksp[H+]2/0.1K1K2 因此在硫化氢和硫化物均达到饱和的溶液中，可算出溶液中金属离子的饱和浓度。 3．碳酸盐 天然水的碳酸盐溶解度很大程度上取决于二氧化碳的分压。二氧化碳分压越大，越有利于溶解。例如蒸馏水中pbCO3溶解度为2.1 mg/L，而当有二氧化碳存在的天然水中，其溶解度能够增加数倍。 在对待Me2+-CO2-H2O体系的多相平衡时，主要区别两种情况： ①封闭体系 ②开放体系 (1)封闭体系 (例如沉积物中碳酸钙溶解到分层的湖泊底层水中) ①CT=常数，CaCO3的溶解度：CaCO3(s)→Ca2++CO32－ Ksp=[Ca2+][CO32－]=10－8.32 [Ca2+]=Ksp/[CO32－]=Ksp/(CTα2) Ca2+的饱和平衡值随CT和pH值的变化而变化 12 ② CaCO3(s)在纯水中的溶解 溶液中的溶质为Ca2+、H2CO3*、 HCO3－、 CO32－、H+和OH－，有六个未知数。所以在一定的压力和温度下，需要有相应方程限定溶液的组成。 [Ca2+] = CT 2[Ca2+]+[H+] = [HCO3－] + 2[CO32－] + [OH－] [Ca2+]=Ksp/[CO32－]=Ksp/(CTα2) 绘制pc-pH图表示碳酸钙与pH的关系 pHpK2 pK1pHpK2 pHpK1 13 (2)开放体系 向纯水中加入CaCO3(s)，并且将此溶液暴露于含有CO2的气相中，因大气中CO2分压固定，溶液中的[CO2]浓度也相应固定。但是和封闭体系明显不同的是，此