环境化学天然水的性质相间作用.ppt

异体凝聚理论 电荷符号相反的胶粒间吸引力总是占优势，当它们相互接近时，会发生电荷中和而凝聚。 使用于物质本性不同、粒径不等、电荷符号不同、电位高低不等的分散体系。 天然水环境和水处理过程中所遇到的颗粒 聚集方式,大体可慨括如下: 压缩双电层凝聚 专属吸附凝聚 胶体互相凝聚 “边对面”凝聚 第二级小值絮凝 聚合物粘结架桥絮凝 无机高份子的絮凝 絮团卷扫絮凝 颗粒层吸附絮凝 生物絮凝 3-2-3 溶解和沉淀 1.氧化物和氢氧化物 Me(OH)n(s) Men+ +nOH- 根据溶度积： Ｋsp=［Men+］＋［OH -］n 可转化为: ［Men+］=Ｋsp/［OH -］n =Ｋsp ［H+ ］n /Ｋw n -lg ［Men+］= -lgＫsp -nlg ［H+ ］+nlgＫw pc=pＫsp -npＫw +npH 2.硫化物 3.碳酸盐 4.水溶液中不同固相 3-2-5 配合作用 1、 水体中溶解态的重金属大部分以配合物的形式存在，因为水中存在着多种无机、有机配位体： a.无机配体：OH-、Cl-等 b.有机配体：腐殖酸、有机洗涤剂（NTA）等 例如：汞在湖水中主要与腐殖酸配合，在海水中主要与Cl-配合 3-2-5 配合作用 2、 水体中的配合作用直接影响着金属化合物的存在形态、溶解度、迁移和生物效应（毒性）等。 例如：使原来不溶于水的金属化合物转变为可溶于水；改变固体表面的性质和吸附行为；改变金属对水生生物的营养可给性和毒性。 （1）氯离子对重金属的配合作用 水中氯离子与中金属的配合程度决定于氯离子的浓度,也决定于重金属离子对氯离子的亲和力. （2）羟基对重金属离子的配合作用 由于大多数重金属离子都能水解，水解过程实质上就是羟基的配合过程，是影响一些重金属难溶盐溶解度的主要因素。 3、腐殖质与水中重金属离子的配合作用 许多研究表明：重金属在天然水体中主要以腐殖酸配合物的形式存在；影响重金属在颗粒物的吸附和难溶化合物的溶解度；影响重金属对水生生物的毒性。 为什么在早期氯化消毒过程中要尽可能除去腐殖质？ 3-3 有机污染物的迁移： 在水中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集以及生物降解作用进行。 * 离子交换吸附对于从概念上解释胶体颗粒表面对水合金属离子的吸附是有用的，但是对于那些在吸附过程中表面电荷改变符号，甚至可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上的现象无法解释。因此，近年来有学者提出了专属吸附作用。 在较酸性的介质中， M(OH)n (s) + H+ → M(OH)n-1(H2O)+ (s) 在较碱性的介质中, M(OH)n (s) → MO(OH)-n-1 (s) + H+ 在中等pH的介质中, M(OH)n-1(H2O)+ (s)的数目 = MO(OH)-n-1 (s)的数目 离子吸附 如胶体颗粒 细胞表面， +H3N(正)CO2H ←+H3N(中)CO2- → H2N(负)CO2- 离子置换 [SiO2] +Al(Ⅲ) → [AlO2-] + Si(Ⅳ) End ? 胶体颗粒聚集的基本原理是：两颗粒在相互接近时产生几种作用力，如范德华力引力、双电层静电斥力和水化膜阻力等，这几种作用力的综合效应使颗粒物聚集。 (2) 颗粒物的聚集 ? 两个概念： 凝聚 ---- 由电解质促成的聚集 絮凝 ---- 由聚合物促成的聚集 无机高分子絮凝剂 以三氯化铁、硫酸铝和碱式氯化铝等为基体制备 如：聚合硫酸铁（poly ferric sulfate，PFS）、含硼聚硅硫酸铁、聚合硅铝酸铁等Al2(SO4)3- CPAM （阳离子聚丙烯胺） 水处理中的絮凝剂 有机高分子絮凝剂 聚多胺，聚丙烯酰胺，阳离子型（淀粉－二甲基二烯丙基氯化铵接枝共聚物）, 两性絮凝剂等。 复合型絮凝剂 生物絮凝剂 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。 3. 水环境中颗粒物的吸附作用 蒙脱石单位比表面积 = 800m2/g 伊利石 = 30-80m2/g 高岭石 = 10-50m2/g 腐殖质 = 400-900m2/g 无定型氢氧化[Fe(OH)3]∞ = 300m2/g 离子交换吸附—是一种物理化学吸附，主要是胶体对各种介质离子的吸附。 永久负电荷 可变电荷