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一、污染物在颗粒物与水之间的迁移 1.水中颗粒物的类别 (1)矿物微粒和黏土矿物 矿物微粒: 主要指硅酸盐矿物,其中,石英(SiO2)、长石(KAlSi3O8)等矿物微粒.颗粒粗、不易碎裂, 缺乏粘结性。 专属吸附—指在吸附过程中,除了化学键作用外,尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用可以使表面电荷改变符号,还可以吸附某些同号电荷的离子。 吸附:指溶质在胶体界面层浓度升高的现象,水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。 在一定的温度下,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) 之间的关系用吸附等温式表达。 (3) 氧化物表面吸附的配合模式 胶体颗粒聚集的基本作用力:两胶体颗粒在相互接近时产生会多种作用力,如多分子范德华力、双电层静电斥力和水化膜阻力等,其综合效应使颗粒物发生聚集。 (1)适用条件: 物质本性不同、粒径不等、电荷号不同、电位高低不等的分散体系。 (2)主要论点: A 电荷符号相异的胶体微粒接近接近时,吸引力占优势; B 电荷符号相同,但电性强弱不等时,位能曲线上的能峰取决于荷电较弱,电位较低的一方;在异体凝聚时,只要有一种胶体的稳定性甚低,电位达到临界状态,就会发生快速凝聚。 1. 金属氧化物和氢氧化物 2、硫化物 3.碳酸盐(以CaCO3为例) 只考虑固相和液相,把H2CO3*当作不挥发酸处理,其CT为常数,CaCO3的溶解度: CaCO3 = Ca2+ + CO32+ KSP = [Ca2+] [CO32-] = 10-8.23 在纯水中,CaCO3(S)的溶解度 溶质有:Ca2+、H2CO3*、HCO3-、CO32-、H+ 和 OH-. [Ca2+] = [HCO3-] + [H2CO3*] + [CO32-] = CT 根据电中性原则: [H+] + 2[Ca2+] = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] (2)开放体系 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。根据亨利定律和前面的讨论: 1. 电子活度和氧化还原电位 (1)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) 水的氧化还原限度 边界条件: 水的氧化限度 1.0130×105Pa 氧分压 水的还原限度 1.0130×105Pa 氢分压 假定溶解性铁最大浓度为1.0×10-7mol/L 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 = 17.9 - 3pH - log[Fe2+] 将[Fe2+]=1.0×10-7 mol/L代入 pE = 24.9 - 3pH (3) Fe3+和Fe2+边界 Fe3++ e = Fe2+ lgK = 13.1 Fe2+与FeOH+边界 Fe2++ H2O = FeOH+ + H+ lgK= -8.6 Fe(OH)2+与Fe(OH)3(S)的边界 Fe(OH)3(S) + 2H+ + = FeOH2+ + 2H2O 通过计算和作图(图3-16)可见: 在高H+活度,高电子活度的酸性还原介质中,Fe2+为主要形态。(酸性还原性介质) 高H+活度,低电子活度的酸性氧化介质中, Fe3+为主要形态。(酸性氧化性介质) 水体主要氧化剂:O2、Fe(+3)、Mn(+4)、S(+6)、CO2等; 水体主要还原态:H2O、Fe(+2)、Mn(+2)、S(-2)、有机物等; 4.无机氮化合物的氧化还原转化 水中氮的形态主要是:NH4+、NO2-、NO3-等。假设总氮浓度为1.00×10-4mol/L,水体 pH = 7.00 5.无机铁的氧化还原转化 天然水中的铁主要以Fe(OH)3(S)和Fe2+形态存在,设总溶解铁的浓度为1.00×10-3 mol/L Fe3+ + e = Fe2+ pEo = 13.05 6.水中有机物的氧化 水体有机物通过微生物的作用,逐步降解转化成无机物。微生物利用水中的溶解氧对水中的有机物进行有氧降解,可以表示为: {CH2O} + O2 → CO2 + H2O 有氧降解产物为H2O、CO2、NO3-、SO42-。 1.配合物在溶液中的稳定性 Cl-离子与
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