第三章水环境化学-第二节水中无机物的迁移转化介绍.ppt

天然水体配合作用的特点: 天然水体有许多阳离子和阴离子，其中某些阳离子是良好的配合物中心体，某些阴离子则可作为配位体, 所形成的配合物对重金属的迁移转化和毒性有重要影响。 天然水体重要的无机配位体: OH－、Cl－ 、CO32－、F－、S2－; 有机配位体: 包括动植物组织的天然降解产物，如氨基酸、腐殖酸；生活废水中的洗涤剂、清洁剂、NTA、EDTA、农药和大分子环状化合物. 五、配位作用 配合物类型 配合物 螯合物 单核：[Cu(NH3)4]2+ 多核： [(H2O)4Fe…Fe(H2O)4]4+(SO4)2 配位键呈五元、六元环状 如：EDTA:乙二胺四乙基钠盐 天然水体配合物的类型： 乙二胺二齿配体 （螯合物） 1.配合物在溶液中的稳定性 配合物在溶液中的稳定性是指配合物在溶液中离解成中心离子和配位体，当离解达到平衡时离解程度的大小。 配合物的逐级生成常数（或逐级稳定常数）和累积稳定常数（累积生成常数）是表征配合物在溶液中稳定性的重要参数。 K1、K2称为逐级生成常数，或逐级稳定常数。 β2称为累积稳定常数，或累积生成常数。 M ML ML2………… Mli………. MLn L K1 L K 2 L Ki L Kn β2 βi βn 上述稳定常数概念可推广的任意配合物 重金属与水中的配体形成配合物之后，其水溶性和移动性增大，因而生物毒性增加；当与颗粒物上的配体形成配合物后，水溶性减小，吸附性增加。 2.羟基对重金属离子的配合作用 由以上四式可得: Cd2+在不同PH值下的形态分布 当pH＜8时，镉以Cd2+形态存在； PH＝8时,开始形成配离子Cd(OH)+； pH约为10时，Cd(OH)+达到峰值； pH至11时， Cd(OH)2°达到峰值； pH＝12时， Cd(OH)3- 到达峰值； pH＞13时，Cd(OH)42-占优势。 Cl-离子与重金属离子（以任意Me2+为例）的配合反应主要有： Me2+ + Cl- → MeCl- Me2+ + 2Cl- → MeCl2 Me2+ + 3Cl- → MeCl3- Me2+ + 4Cl- → MeCl4- 含Me的配离子的形态与p[Cl]值有关，在低p[Cl]值环境，体系以MeCl4-形态为主；在高p[Cl]值条件下，则以Me2+ 为主。 3.氯离子对重金属的配合作用 Cd2+在不同Cl环境中的形态分布 氯离子的配合作用对重金属迁移性的影响主要表现为： ①大大提高难溶重金属化合物的溶解，如当[Cl- ]为1mol/L时，Zn、Cd、Pd化合物的溶解度分别增加2～80倍。 ②由于氯络合重金属离子的生成，减弱了胶体对重金属离子的吸附作用。 例如:当[Cl- ] ＞0.1mol/L，pH值较低时，蒙脱石对汞的吸附就微乎其微。 腐殖质是由生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成的有机高分子化合物,分子量在300到30000以上。 4.腐殖质的配位作用 ①富里酸 分子量小，配位基团多（羟基羧基多，氧含量高），既溶于酸又溶于碱； ②腐殖酸 分子量大，芳香度高（碳含量高），只溶于碱； ③腐黑物 又叫胡敏素，不能被酸碱提取的部分。 分类 结构特点：含大量苯环，还含大量羧基、醇基和酚基，随亲水性基团含量的不同，腐殖质的水溶性不同，并且具有高分子电解质的特性，表现为酸性。 腐殖酸和腐黑物中，碳含量为50％- 60％，氧含量为30％-- 35％，氢含量为4％-6％，氮含量为2％-4％。 腐殖质的结构 富里酸含氧官能团数量众多，亲水性较强。这些官能团在水中可以离解并发生化学作用，因此具有高分子电解质的特征，表现为酸性。 富里酸碳含量为44％-50％，氧含量为44％-50％，氢含量为4％-6％，氮含量为1％-3％。 天然水体中重金属－腐殖酸配合物的特征 腐殖酸配合能力很强，易形成Me- HA配合物使重金属脱离水中的沉积物；Me-HA配合物又易被沉积物吸附，其结果会影响到重金属在水中的迁移。 腐殖质与重金属的配合作用主要形成螯合物。 配位作用对水体环境的意义 金属螯合物可吸附水中有机质，可看作水(土)净化剂，具有环境水体的自净作用。 饮用水用氯气消毒时，腐殖质的存在使水中微量有机物与Cl2易生成三卤甲烷，是公认的“三致”污染物。 腐殖质是一种光敏剂,有利于促进发生光氧化反应,使水中部分有机物经过光化学氧化反应而降解。 腐殖酸与水中许多阴离子及有机污染物的配位作用,也会影响到无机阴离子和有机物在水体中环境行为。 螯合物的生成可改变重金属对水生生物的毒性,如减弱 汞对浮游生物的抑制，却增强汞在鱼体中的富集；