第三章水环境化学水中无机污染物的迁移

1、第二节第二节 水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物的迁移转化u1、颗粒物与水之间的迁移、颗粒物与水之间的迁移u2、水中颗粒物的聚集、水中颗粒物的聚集u3、溶解和沉淀、溶解和沉淀u4、氧化、氧化-还原还原u5、配合作用、配合作用1、颗粒物与水之间的迁移、颗粒物与水之间的迁移n1.1水中颗粒物的类别水中颗粒物的类别n1）矿物微粒和黏土矿物：石英（sio2）、长石（kalsi3o8）不易破碎；云母、粘土矿物易破碎n2）金属水合氧化物：无机高分子或溶胶n3）腐殖质：碱性溶液溶解；酸性溶液胶体沉淀物n4) 水体悬浮沉积物n5) 其他：藻类、细菌、病毒、表面活性剂、油滴具有胶体的性质1.2 水环境中颗粒

2、物的吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用n吸附等温线和等温式（a）h（henry） 型等温线：（b）f（freundlich）型等温线：n取对数： kcg nkcg1cnkgln1lglg1.2 水环境中颗粒物的吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用n吸附等温线和等温式（c）l（langmuir）型等温线：对于重金属的吸附：cacgg0bphcag101.3沉积物中重金属的释放沉积物中重金属的释放n 诱发释放的因素诱发释放的因素: 1) 盐浓度升高 2) 氧化还原条件的变化 3) 降低ph 4) 增加水中配合剂的含量2、水中颗粒物的聚集、水中颗粒物的聚集n2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原理胶体颗粒物凝聚的

3、基本原理 和方式和方式n2.2 胶体颗粒絮凝动力学（略）胶体颗粒絮凝动力学（略）2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原胶体颗粒物凝聚的基本原和方式和方式n 天然水和水处理过程中所遇到的颗粒聚集方式： 1）压缩双电层凝聚 2）专属吸附凝聚：电中和 3）胶体相互凝聚：带异号电荷胶体 4）“边对面”絮凝：粘土颗粒的边与面带相反电荷2.1 胶体颗粒物凝聚的基本原胶体颗粒物凝聚的基本原和方式和方式 5）第二级小值絮凝 6）聚合物粘结架桥絮凝 7）无机高分子的絮凝 8）絮团卷扫絮凝 9）颗粒层吸附絮凝 10）生物絮凝：藻类、细菌带有电荷3、溶解和沉淀、溶解和沉淀n3.1 氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物n3.2

4、硫化物硫化物n3.3 碳酸盐碳酸盐n3.4 水溶液中不同固相的稳定性水溶液中不同固相的稳定性(略）略） 3.1 氧化物和氢氧化物氧化物和氢氧化物n me（oh）n（s） = men+ + noh ksp = men+ ohn men+ = ksp/ohn = ksph+n/kwnn 所以： pc = pksp npkw + nph3.2 硫化物硫化物n h2s = h+ + hsn hs = h+ + s2n 即： h2s = 2h+ + s2n 则：k1,2 = h+s2/h2sn =k1 k2 = 1.1610-22n 如溶液中存在二价金属离子me2+，则有：n me2+s2- = ksp

5、3.3 碳酸盐碳酸盐n caco3 = ca2+ + co32n ksp= ca2+ co32=108.32nca2+ = ksp/ co32 = ksp/（ct2）ph一定时，2是已知的，可以得到ca2+ 随ph及ct变化的曲线4、氧化、氧化-还原还原n4.1 电子活度和氧化还原电位电子活度和氧化还原电位n4.2 天然水体的天然水体的pe-ph图图n4.3 天然水的天然水的pe和决定电位和决定电位n4.4 无机氮氧化物的氧化还原转化无机氮氧化物的氧化还原转化n4.5 无机铁的氧化还原转化无机铁的氧化还原转化n4.6 水中有机物的氧化水中有机物的氧化4.1 电子活度和氧化还原电位电子活度和氧化

6、还原电位n电子活度电子活度： pe= -lg（ae） pe = pe 0 + 1/n lg（反应物/生成物）npe是平衡状态下（假想）的电子的活度，它衡是平衡状态下（假想）的电子的活度，它衡量溶液接受和迁移电子的相对趋势。量溶液接受和迁移电子的相对趋势。npe越小，电子浓度越高，体系提供电子的能力越小，电子浓度越高，体系提供电子的能力就越强；就越强；n反之，反之，pe越大，电子浓度越低，体系接受电子越大，电子浓度越低，体系接受电子的能力就越强。的能力就越强。4.2 天然水体的天然水体的pe-ph图图 n1）天然水的氧化还原限度 1/2o2 + h+ + e = 1/2 h2o pe = 20.

7、75 phn当pe高于以上限度时，为o2的稳定区。 h+ + e = 1/2 h2 pe = phn当pe低于以上限度时，为h2的稳定区，介于两个限度之间为h2o的稳定区。4.2 天然水体的天然水体的pe-ph图图n2）pe-ph图4.3 天然水的天然水的pe和决定电位和决定电位n1）一般天然水中：溶解氧溶解氧是“决定电位”物质，当po2=0.21105pa，ph=7.00 pe = 13.58 说明为氧化环境说明为氧化环境。n2）有机物丰富的厌氧水中： 假定 pco2=pch4，ph=7.00 pe = - 4.13为还原环境n一般：表层水呈氧化环境，深层水及低表层水呈氧化环境，深层水及低泥

8、呈还原环境泥呈还原环境4.4 无机氮氧化物的氧化还原转化无机氮氧化物的氧化还原转化n水中氮主要以水中氮主要以nh4+或或no3形态存在，形态存在，在某种情况下也可能有中间产物在某种情况下也可能有中间产物no2。4.5 无机铁的氧化还原转化无机铁的氧化还原转化n fe3+ + e fe2+ pe0=13.05n当当pepe0时，时， fe3+fe3+n当当pepe0时，时， fe3+fe3+4.6 水中有机物的氧化水中有机物的氧化 n有机物的生物有氧降解：n 氧下垂曲线氧下垂曲线，把河流分成几个区段：n清洁区：氧及时得到补充n分解区：有机物被生物分解，水体溶解氧下降n腐败区：溶解氧消耗殆尽n恢复

9、区：有机物降解接近完成n清洁区：水体环境改善，有回到原来的状态ohcoooch2222 微生物5、配合作用、配合作用n5.1 配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性n5.2 羟基对重金属离子的配合作用羟基对重金属离子的配合作用n5.3 氯离子对重金属的配合作用氯离子对重金属的配合作用n5.4 腐殖质的配合作用腐殖质的配合作用n5.5 有机配体对重金属迁移的影响有机配体对重金属迁移的影响5.4 腐殖质的配合作用腐殖质的配合作用n天然水中对水质影响最大的有机物是腐殖质腐殖质。它有生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而来。可分为：n腐殖酸腐殖酸（humic acid）：可溶于稀碱液，但不溶于酸的部分n富里酸富里酸(ful