第四章天然水的氧化碳平衡系统.ppt

　 第四章 二氧化碳平衡系统 一、天然水按照pH值的分类 强酸性　pH5.0 弱酸性　pH5.0~6.5 中　性 pH6.5~8.0 弱碱性 pH8.0~10.0 强碱性 pH10.0 二、天然水中存在的酸碱物质 三、决定天然水pH的主要因素 1，天然水pH的一般范围 　　　●大多数为中性到弱碱性，pH6.0～9.0 　　　●淡水的pH值多在6.5～8.5 　　　　部分苏打型湖泊水的pH值可达9.0～9.5 　　　　　　　　　有的可能更高 　　　●海水pH值　一般在　8.0～8.4 2，碳酸的平衡状态是决定因素 ●天然水的pH值主要是由溶解的　　　　CO2、HCO3－、 CO32－　等酸碱物质的平衡状态而决定: ?　(1) CO2＋H2O　　　　 HCO3－　＋　H＋ 　　　　　 pH＝pKa1’ +　 　(2) 　 HCO3－ 　　　　　　CO32-　+　H+ 　　　　　pH= pKa2’ + §4-2 天然水中的酸碱平衡 一、天然水中常见的酸和碱 1，天然水常见弱酸弱碱一般含量 （表4-1） 表4-1 2，常见酸碱的电离平衡 3, logC-pH图： (1) logC-pH图的认识 * （2）logC-pH图的绘制 ——以NH4+为例 NH4+ NH3+H+ *采用浓度常数计算 *非离子氨含量与pH的关系式 *离子氨含量与pH的简化关系式 离子氨和非离子氨含量随pH的变化图 二、碳酸平衡 1，碳酸的混合电离平衡常数 表4－3 纯水与海水中碳酸的 第一表观电离常数 （pK1＇= －log K1’） 表4－4 纯水与海水中碳酸的 第二表观电离常数 （pK2＇= －log K2’） 2，碳酸的分布系数 CT= [H2CO3*]+ [HCO3-]+ [CO32-]  *碳酸的分布系数的推导 CT= [H2CO3*]+ [HCO3-]+ [CO32-] 碳酸平衡分布图与特征点 *淡水与海水碳酸形态分布图比较 3，各特征点的概念 a点 参考水平：H2CO3* H2O [H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-] 3，各特征点的概念（续） *b点 是 f0 =f1 时的状态，即 pHb HCO3- 最多；pH b, H2CO3*最多 *c点　　此时 f1 = f2，即 pHc , CO32- 最多 ；pH c, HCO3-最多 4，特征点 a 、o 的 pH 基本方程 （1） a点的基本方程 参考水平：H2CO3 H2O [H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-] *近似处理法求解 （2）o点的基本方程 参考水平：HCO3- , H2O [H+]= [CO32-]+[OH-]- [H2CO3*] 3，开放体系的碳酸平衡 特点：平衡时体系中二氧化碳分压不变，水中二氧化碳含量（分压）不变 开放体系碳酸平衡的 CT-pH关系式（续） * 开放体系碳酸平衡的lgC-pH图 §4-3 　pH调整和缓冲作用 一、开放体系碱度与pH的关系 1，碱度酸度概念的复习 2，开放体系碱度与pH的关系 开放体系碱度与pH关系图 二、pH的调整 1，基本关系式的推导 二、pH的调整 1，基本关系式的推导 （2）计算例题 例1 有一养鱼池，面积为1.00 hm2，水深平均为1.5m。池水pH高达9.5，AT＝2.00mmol/L，若拟用浓HCl将池水pH中和到9.0。问需用多少浓盐酸？设浓盐酸的浓度为12mol/L。 （2）计算例题（续） 例1 解： 水量V＝1.00×104m2×1.5m=1.5×104m3 ，又已知C HCl = 12 mol/L ， pH=9.5时α= 0.886 ； pH=9.0时α’= 0.959 ； CT = ATα ; 已知 AT＝2.00mmol/L AT’= CT/ α’= ATα / α’ =2 mmol/L×0.