水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化課件

第三章水環(huán)境化學(xué)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移一、在顆粒物與水之間的遷移1、水中顆粒物的類別（1）礦物顆粒和粘土礦物：主要為硅酸鹽

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）金屬的水合氧化物：一、在顆粒物與水之間的遷移1、水中顆粒物的類別（1）礦物顆（3）腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)是一種帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成。分子量300-30000。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化腐殖酸：可溶于稀堿但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分；胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和堿提取的部分。（3）腐殖質(zhì)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化腐殖酸：可富里酸的結(jié)構(gòu)(Schnitzer,1978)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化富里酸的結(jié)構(gòu)(Schnitzer,1978)第二（4）水體懸浮沉積物（無機(jī)與有機(jī)粒子的復(fù)合體）

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（5）其他

湖泊中的藻類、污水中的細(xì)菌、病毒、表面活性劑、油滴等。

以礦物微粒為核心骨架，有機(jī)物和金屬水合氧化物結(jié)合在礦物微粒表面上。（4）水體懸浮沉積物（無機(jī)與有機(jī)粒子的復(fù)合體）第二節(jié)2、水中膠體的表面電荷(1)表面電荷可來自表面的化學(xué)反應(yīng)M(OH)n(S)+H+→M(OH)n-1(H2O)+(S)M(OH)n(S)→MO(OH)n-1-

(S)+H+

等電點(diǎn)（ZPC,ZeroPointofCharge）——膠粒表面所帶的正、負(fù)電荷相等而失去電性時(shí)相應(yīng)的介質(zhì)pH值。環(huán)境膠體水化學(xué)中，pHZPC是一種重要的特征值。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化2、水中膠體的表面電荷(1)表面電荷可來自表面的化學(xué)水中大部分膠體帶負(fù)電荷，為什么？

等電點(diǎn)SiO2：pH=2Al(OH)3：pH=4.8~5.2生物膠體：pH=2~3之間天然水體：pH值=6~9

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中大部分膠體帶負(fù)電荷，為什么？（2）離子吸附（3）離子置換

[SiO2]+Al(Ⅲ)→[AlO2-]+Si(Ⅳ)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化膠體微粒通過離子吸附能夠得到電荷。（2）離子吸附（3）離子置換第二節(jié)水中無機(jī)污染3、水環(huán)境中顆粒物的吸附作用表面吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表面吸附；物理吸附。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化吸附：指溶液中的溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。3、水環(huán)境中顆粒物的吸附作用表面吸附：由于顆粒物具有巨

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化離子交換吸附：膠體顆粒大部分帶負(fù)電荷，容易吸附各種陽(yáng)離子；物理化學(xué)吸附。例如：去離子水的制備。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化離子交換吸附：膠體顆粒專屬吸附：有化學(xué)鍵、憎水鍵、范德華力、氫鍵等作用。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水錳礦對(duì)Co、Cu、Ni、K和Na離子的吸附及其隨pH的變化pH專屬吸附：有化學(xué)鍵、憎水鍵、范德華力、氫第二節(jié)水中無表3-8水合氧化物對(duì)金屬離子的專屬吸附與非專屬吸附的區(qū)別項(xiàng)目非專屬吸附專屬吸附發(fā)生吸附的表面凈電荷的符號(hào)金屬離子所起的作用吸附時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生吸附時(shí)要求體系的pH值吸附發(fā)生的位置對(duì)表面電荷的影響-反離子陽(yáng)離子交換>零電位點(diǎn)擴(kuò)散層無-、0、+配位離子配位體交換任意值內(nèi)層負(fù)電荷減少，正電荷增加

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化表3-8水合氧化物對(duì)金屬離子的專屬吸附與非專屬吸附的區(qū)別

在一定的溫度條件下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，顆粒物表面上的吸附量(G)與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附等溫線表示。（1）吸附等溫式和吸附等溫線

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

水體中常見的吸附等溫線有三類，即Henry型、Freundlich型、Langmuir型，簡(jiǎn)稱為H、F、L型。在一定的溫度條件下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，顆粒物表面上的吸附量

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Henry型吸附等溫線為直線，等溫式為：

G=kCk------分配系數(shù)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Henry型吸附等溫Freundlich型等溫式為：

G=kC1/n兩邊取對(duì)數(shù)：logG=logk+1/nlogCCGF型

F型

lgGlgC

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Freundlich型等溫式為：CGF型F型G=G0C/(A+C)1/G=1/G0+(A/G0)(1/C)G0------單位表面上達(dá)到飽和時(shí)間的最大吸附量；A-------常數(shù)G0G0/2ACL型

1/G1/CL型

Langmuir型吸附等溫線

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化G=G0C/(A+C)G0G0/2ACL型影響吸附作用的因素：(a)pH值的影響表3-9重金屬的臨界pH值和最大吸附量元素ZnCoCuCdNi臨界pH7.69.07.98.49.0最大吸附量(mg/g)6.73.33.98.22.2(b)顆粒物的粒度和濃度的影響

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化影響吸附作用的因素：(a)pH值的影響表3-9重(2)氧化物表面吸附的配合模式：≡MeOH2+≡MeOH+H+

Ksa1={≡MeOH}[H+]/{≡MeOH2+}≡MeOH≡MeO-+H+Ksa2={≡MeO-}[H+]/{≡MeOH}

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

由于表面離子配位不飽和，金屬氧化物與水配位，水發(fā)生離解吸附而生成羥基化表面。(2)氧化物表面吸附的配合模式：≡MeOH2+≡MeOH+MZ+≡MeOM(Z-1)++H+*K1s2≡MeOH+MZ+(≡MeO)2M(Z-2)++2H+*β2s≡MeOH+AZ-≡MeA(Z-1)-+OH-K1s2≡MeOH+AZ-(≡Me)2A(Z-2)-+2OH-β2s

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

表面的≡MeOH

基團(tuán)在溶液中可以與金屬離子和陰離子生成表面配位配合物，表現(xiàn)出兩性表面特性，相應(yīng)的表面配合反應(yīng)為：≡MeOH+MZ+≡Me

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化物表面配合模式已成為廣泛的吸附模式。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化物表面配合模式已成表面配合模式的實(shí)質(zhì)內(nèi)容：表面配合常數(shù)與溶液中配合常數(shù)的相關(guān)性：≡MeOH+MZ+≡MeOM(Z-1)++H+*K1s

H2O+MZ+MeOH(Z-1)++H+*K1

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化表面配合模式的實(shí)質(zhì)內(nèi)容：表面配合常數(shù)與溶液中配合常數(shù)的相關(guān)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化≡MeOH+H2A≡MeHA+H2O*K1sMeOH2++H2A≡MeHA2++H2O*K1

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化≡MeOH+H24、沉積物中重金屬的釋放鹽濃度的升高

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化還原條件的變化pH降低水中配合劑量的增多4、沉積物中重金屬的釋放鹽濃度的升高第二節(jié)二、水中顆粒物的聚集

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化聚集分散凝聚——利用電解質(zhì)促成。

絮凝——利用聚合物（橋聯(lián)作用）1、膠體顆粒凝聚的基本原理和方式：溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論——DLVO理論二、水中顆粒物的聚集第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

以斥力勢(shì)能ER,吸力勢(shì)能EA

和總勢(shì)能E(=ER+EA)對(duì)粒子間距離x作圖,得到如圖所示的勢(shì)能曲線。溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論——DLVO理論以斥力勢(shì)能ER,吸力勢(shì)能EA和總勢(shì)能E(=ER+E異體凝聚理論：

天然水環(huán)境和水處理過程中顆粒聚集方式：

?

壓縮雙電層凝聚

?

專屬吸附凝聚

?

膠體相互凝聚

?

“邊對(duì)面”絮凝

?

第二極小值絮凝

?

聚合物粘結(jié)架橋絮凝

?

無機(jī)高分子的絮凝

?

絮團(tuán)卷掃絮凝

?

顆粒層吸附絮凝

?

生物絮凝異體凝聚理論：天然水環(huán)境和水處理過程中顆粒聚集方式：?

專屬吸附凝聚例如：膠體SiO2吸附Fe(Ⅲ)。Fe的主要形態(tài)為Fe(OH)2+、Fe(OH)22+及多聚配合物Fe(OH)y(H2O)z3x-y。在log[Fe3+]=-5.26時(shí)，突然發(fā)生聚沉。

log[Fe3+]=-4.48時(shí)，膠體懸浮體又重新建立。?專屬吸附凝聚?

聚合物粘結(jié)架橋絮凝?聚合物粘結(jié)架橋絮凝?

聚合物粘結(jié)架橋絮凝

搭橋效應(yīng):一個(gè)長(zhǎng)碳鏈的高聚物分子可以同時(shí)吸附在許多個(gè)分散相微粒上,通過“搭橋”把膠粒聯(lián)結(jié)在一起,引起聚沉。?聚合物粘結(jié)架橋絮凝搭橋效應(yīng):Ca2+-O2C-R-CO2-Ca2+AgBrAgBrAgBrCa2+-O2C-R-CO2-Ca2+Ca2+-O2C-R…Ca2+-O2C-R…Ca2+-O2C-R…Ca2+-O2C-R…R-CO2-Ca2+Ca2+R-CO2-Ca2+R-CO2-Ca2+…R-CO2-Ca2+…R-CO2-Ca2+AgBrAgBrAgBrCa2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+（1）負(fù)電荷AgBr粒子（2）Ca2+吸附在表面上（3）聚電解質(zhì)與表面結(jié)合（4）由聚電解質(zhì)基團(tuán)橋聯(lián)溶膠的絮凝（5）在過剩聚電解質(zhì)中重新恢復(fù)AgBr粒子陰離子聚電解質(zhì)在Ca2+存在時(shí)對(duì)負(fù)電荷膠體AgBr粒子的絮凝機(jī)理Ca2+-O2C-R-CO2-Ca2+AgBrAgBrAgB

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化作業(yè)：課本P260第5、8、9題。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化作業(yè)：三、溶解和沉淀1、氧化物和氫氧化物根據(jù)溶度積：Ksp=[Men+][OH-]n[Men+]=Ksp/[OH-]n=Ksp[H+]n/Kwn-lg[Men+]=-lgKsp-nlg[H+]+nlgKwpC=pKsp–npKw+npH

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Me(OH)n(s)Men++nOH-三、溶解和沉淀1、氧化物和氫氧化物根據(jù)溶度積：Ksp=pC=pKsp–npKw+npHC=1.0mol/L時(shí):pH=14-(1/n)pKsp

pC=pKsp–npKw+npHC溶解度應(yīng)該考慮多種因素，例如羥基的配合作用：

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化溶解度應(yīng)該考慮多種因素，例如羥基的配合作用：第二節(jié)水pH

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化pH第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化2、硫化物(sulfuret)

只要水環(huán)境中存在S2-，幾乎所有的重金屬均可以從水體中除去。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS2、硫化物(sulfuret)只要水環(huán)境中存在水中H2S的電離為：兩者相加得：H2S2H++S2-K=1.16×10-22飽和溶液中，[H2S]＝0.1mol﹒L-1，所以得：

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化[H+]2[S2-]=1.16×10-22×0.1=1.16×10-23=K’sp[S2-]=1.16×10-23/[H+]22、硫化物HS-H++S2-k2=1.3×10-15H2S

H＋＋HS-k1=8.9×10-8水中H2S的電離為：兩者相加得：H2S若與Me2+反應(yīng)，有：[Me2+][S2-]=Ksp

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化例如：Cu2+

，CuS的Ksp=6.3×10-362、硫化物天然條件下，[S2-]=10-10mol﹒L-1若與Me2+反應(yīng)，有：[Me2+][S2-]=Ks

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3、碳酸鹽CaCO3+CO2+H2OCaHCO3巖溶:碳循環(huán)CaCO3第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3、碳酸鹽CaCO3（1）封閉體系：①在溶液中，

CT=常數(shù)時(shí)，CaCO3的溶解度：CaCO3(S)=Ca2++CO32-

Ksp=[Ca2+][CO32-]=10-8.32[Ca2+]=Ksp/[CO32-]=Ksp/(CTα2)=Ksp(1+[H+]2/K1K2+[H+]/K2)/CT

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3、碳酸鹽（1）封閉體系：①在溶液中，CT=常數(shù)時(shí)，CaCO

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化封閉體系的碳酸平衡第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化封閉體系的碳酸平衡圖3-12封閉體系中CT=常數(shù)時(shí)，MeCO3的溶解度在pH>pk2，lg[Ca2+]線斜率為零；當(dāng)pk1<pH<pk2,lg[Ca2+]斜率為-1；當(dāng)pH<pk1時(shí)，lg[Ca2+]的斜率為-2。[Ca2+]=Ksp(1+[H+]2/K1K2+[H+]/K2)/CT

圖3-12封閉體系中CT=常數(shù)時(shí)，MeCO3的溶解度②CaCO3(S)在純水中的溶解度:[Ca2+]=CT

……①

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化CaCO3(s)的溶度積為：[Ca2+]=Ksp/[CO32-]=Ksp/(CTα2)……②①，②聯(lián)立得：

[Ca2+]=（Ksp/α2)1/2-lg[Ca2+]=0.5pKsp–0.5pα2②CaCO3(S)在純水中的溶解度:[Ca在pH>pk2，α2≈1lg[Ca2+]=0.5lgKsp當(dāng)pk1<pH<pk2,α2≈K2/[H+]lg[Ca2+]=0.5lgKsp–0.5lgk2–0.5pH當(dāng)pH<pk1時(shí)α2≈K1K2/[H+]2lg[Ca2+]=0.5lgKsp–0.5lgk1k2–pH②CaCO3(S)在純水中的溶解度:

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化-lg[Ca2+]=0.5pKsp–0.5pα2

在pH>pk2，α2≈1②CaCO3(S)在純水中的水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化課件(2)開放體系：CT=[CO2（aq）]/α0=1/α0KHPco2

[CO32-]=α2/α0·KHPco2

因?yàn)閇Ca2+]=Ksp/[CO32-]=Ksp/CTα2

得：[Ca2+]=(α0/α2·Ksp)/KHPco2

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化(2)開放體系：CT=[CO2（aq）]/α0(2)開放體系：

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化(2)開放體系：第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化四、氧化—還原

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化1、水中物質(zhì)存在的形態(tài)

代表元素CN

FeS湖面（富氧）HCO3-NO3-Fe3+SO42-湖底（缺氧）CH4NH4+Fe2+H2S四、氧化—還原第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化1、水中2、電子活度和氧化還原電位

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化⑴氫離子活度的概念⑵電子活度的概念給出質(zhì)子的是酸，接受質(zhì)子的是堿。給出電子的是還原劑，接受電子的是氧化劑。2、電子活度和氧化還原電位第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移（3）氧化還原電位E和pE的關(guān)系

OX+ne=Red

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化兩邊取對(duì)數(shù)

lgK=lg（[Red]/[OX]）-nlg[e]（1）當(dāng)反應(yīng)平衡時(shí)：（2）（3）氧化還原電位E和pE的關(guān)系

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化根據(jù)：lgK=lg（[Red]/[OX]）-nlg[e]由（2）得：由（1）得：（3）氧化還原電位E和pE的關(guān)系第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化根據(jù)：lgK

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化同樣：第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化同樣：3、天然水體的pE-pH圖(1)水的氧化還原限度

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化O2+H++e-=H2OpE0=+20.75pE=pE0+lg{po2

1/4[H+]}將pO2=1.0130×105Pa=1atm代入，則：pE=20.75–pH水的氧化限度：3、天然水體的pE-pH圖(1)水的氧化還原限度第H2O2H2OpHpE

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化H++e-=1/2H2pE0=0.00pE=pE0+lg[H+]pE=–pH水的還原限度：H2O2H2OpHpE第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）pE-pH圖假定：（1）只考慮OH-配位體的作用（3）溶解性鐵的總濃度為1.0×10-7mol/L.①Fe(OH)2(s)和Fe(OH)3(s)的邊界：Fe(OH)3(s)+H++e=Fe(OH)2(s)+H2OLgK=4.62K=1/（[H+][e]）

pE=4.62–pH

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）pE-pH圖假定：①Fe(OH)2(s)和

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）pE-pH圖Fe(OH)2(s)+H+=FeOH++H2OLgK=4.6

②Fe(OH)2(s)和FeOH+的邊界：

可得邊界條件為：

pH=4.6-Lg[FeOH+]將Lg[FeOH+]=1.0×10-7mol/L代入，得：pH=11.6第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）pE-pH圖F水中鐵的pH-pE圖（總可溶性鐵濃度為1.0×10-7mol/L)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中鐵的pH-pE圖（總可溶性鐵濃度為1.0×10-7mol4、天然水的pE和決定電位什么是決定電位？天然水中pE：被氧所飽和的中性天然水：pE=pE0+log{pO21/4×[H+]}=20.75+lg[(0.21×105/1.013×105)0.25×1.0×10-7]=13.58

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化決定電位物質(zhì)溶解氧有機(jī)物4、天然水的pE和決定電位什么是決定電位？天然水中pE：RedoxcouplesinnaturalenvironmentsO2/H2ONO3-/N2MnO2/Mn2+Fe(OH)3/Fe2+SO42-/HS-CO2/CH4DecreasingredoxpotentialRedoxcouplesinnaturalenvir4、天然水的pE和決定電位缺氧水：1/8CO2+H++е=1/8CH4+1/4H2OpE0=2.87假定pCO2=pCH4和pH=7.00pE=pE0+lgpCO20.125·[H+]/pCH40.125=2.87+lg[H+]=-4.13

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化4、天然水的pE和決定電位缺氧水：pE=pE0+lg

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化4、天然水的pE和決定電位課堂作業(yè)：從湖水中取出深層水，其pH=7.0，含溶解氧濃度為0.32mg/L，請(qǐng)計(jì)算pE和Eh。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化4、天然水的pE和決定5、無機(jī)氮化物的氧化還原轉(zhuǎn)化

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化5、無機(jī)氮化物的氧化還原轉(zhuǎn)化第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷天然水中的鐵主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+的形式存在：6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化設(shè)溶解性鐵的濃度為1.0×10-3mol.L-1天然水中的鐵主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+的形式存在：6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移0-3-6-9-12-15-6-30369121518pεpε0lgC

Fe3+Fe2+圖3-20Fe3+、Fe2+氧化還原平衡的lgε–pE圖（W.Stumm,J.J.Morgan,1981）

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化0-6-303Naturalsequenceofredoxreactionsinaqueousenvironment

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化7、水中有機(jī)物的氧化NaturalsequenceofredoxDOvariationwiththedistancefromorganicwastechargepointDOvariationwiththedistance7、水中有機(jī)物的氧化圖6-5河流的氧下垂曲線（S.E.Manahan,1984）溶解氧含量清潔區(qū)分解區(qū)腐敗區(qū)恢復(fù)區(qū)清潔區(qū)時(shí)間或距離

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化7、水中有機(jī)物的氧化圖6-5河流的氧下垂曲線（S.E.

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化作業(yè)：課本P260第6、13題。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化作業(yè)：O2/H2ONO3-/N2MnO2/Mn2+Fe(OH)3/Fe2+SO42-/HS-CO2/CH4Decreasingredoxpotential4、天然水的pE和決定電位

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化RedoxcouplesinnaturalenvironmentsO2/H2ODecreasingredoxpotenti4、天然水的pE和決定電位什么是決定電位？天然水中pE：被氧所飽和的中性天然水：pE=pE0+log{pO21/4×[H+]}=20.75+lg[(0.21×105/1.013×105)0.25×1.0×10-7]=13.58

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化決定電位物質(zhì)溶解氧有機(jī)物4、天然水的pE和決定電位什么是決定電位？天然水中p4、天然水的pE和決定電位缺氧水：1/8CO2+H++е=1/8CH4+1/4H2OpE0=2.87假定pCO2=pCH4和pH=7.00pE=pE0+lg{pCO20.125·[H+]/pCH40.125}=2.87+lg[H+]=-4.13

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化4、天然水的pE和決定電位缺氧水：pE=pE0+lg

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化圖3-17不同天然水在pE-pH圖中的近似位置第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化圖3-17不同天然例如，水體pH=7.00，總氮濃度為1.00×10-4mol/L。(1)在較低pE值時(shí)（pE<5）,NH4+是主要形態(tài):lg[NH4+]=-4.001/6NO2-+4/3H++e=1/6NH4++1/3H2OpE0=15.14pE=15.14+lg{[H+]4/3[NO2-]1/6/[NH4+]1/6}lg[NO2-]=-38.92+6pE

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化5、無機(jī)氮化物的氧化還原轉(zhuǎn)化例如，水體pH=7.00，總氮濃度為1.00×10-4mol5、無機(jī)氮化物的氧化還原轉(zhuǎn)化

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化lg[NO2-]=-38.92+6pElg[NO3-]=-53.20+8pElg[NH4+]=30.92-6pElg[NO3-]=-18.30+2pElg[NO2-]=10.30-2pElg[NH4+]=45.20-8pE5、無機(jī)氮化物的氧化還原轉(zhuǎn)化第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷天然水中的鐵主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+的形式存在：6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化設(shè)溶解性鐵的濃度為1.0×10-3mol/L天然水中的鐵主要以Fe(OH)3(S)或Fe2+的形式存在：6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)0-3-6-9-12-15-6-30369121518pεpε0lgC

Fe3+Fe2+圖3-19Fe3+，F(xiàn)e2+氧化還原平衡的lgε–pE圖（W.Stumm,J.J.Morgan,1981）

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化6、無機(jī)鐵的氧化還原轉(zhuǎn)化0-6-303

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化7、水中有機(jī)物的氧化{CH2O}+O2CO2+H2O微生物

水體條件

產(chǎn)物

結(jié)果有氧分解H2O、CO2NO3-、SO42-等不造成水質(zhì)惡化缺氧分解NH3、H2S、

CH4等

使水質(zhì)惡化第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化7、水中有機(jī)物的氧化{Naturalsequenceofredoxreactionsinaqueousenvironment

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化7、水中有機(jī)物的氧化NaturalsequenceofredoxDOvariationwiththedistancefromorganicwastechargepointDOvariationwiththedistance7、水中有機(jī)物的氧化圖3-20河流的氧下垂曲線（S.E.Manahan,1984）溶解氧含量清潔區(qū)分解區(qū)腐敗區(qū)恢復(fù)區(qū)清潔區(qū)時(shí)間或距離

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化7、水中有機(jī)物的氧化圖3-20河流的氧下垂曲線（S.E例題一位研究生在取水樣時(shí)缺乏經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水樣的溫度為25℃，pH=7.8，放在小卡車上的水樣瓶被太陽(yáng)曬著帶回實(shí)驗(yàn)室，這時(shí)pH值已升至10.2，瓶中水樣上方的pO2增至0.4atm，溫度還是25℃。問這是什么原因造成的？水樣的pE在現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室改變了多少？解：1/4O2+H++e-=1/2H2OpE0=+20.8水樣在現(xiàn)場(chǎng):pO2=0.21atm,pH=7.8水樣在實(shí)驗(yàn)室:

pO2=0.40atm,pH=10.2

pE=20.8+lg[(0.40)0.25×10-10.2=10.5

△pE=10.5-12.83=-2.33VpE=pE0+log{pO21/4×[H+]}=20.8+lg[(0.21)0.25×10-7.8]=12.83例題一位研究生在取水樣時(shí)缺乏經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水樣的溫度為2

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化還原反應(yīng)的環(huán)境化學(xué)意義：1、天然水和水處理中，各化合物的存在形態(tài)；2、環(huán)境分析與環(huán)境監(jiān)測(cè)中，氧化還原的應(yīng)用；3、水和廢水處理過程中將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)；4、許多重要的氧化還原反應(yīng)為微生物催化反應(yīng)。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化還原反應(yīng)的環(huán)境化學(xué)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化還原反應(yīng)的環(huán)境化學(xué)意義：用NaClO、Ca(ClO)2處理含CN-廢水：相關(guān)反應(yīng)如下：CN-+ClO-+H2O=CNCl+2OH-CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O2CNO-+3ClO-=CO2+N2+3Cl-+CO32-第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化還原反應(yīng)的環(huán)境化學(xué)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化課堂作業(yè)：從湖水中取出深層水，其pH=7.0，含溶解氧濃度為0.32mg/L，請(qǐng)計(jì)算pE和Eh。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化課堂作業(yè)：五、配合作用

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化1.概述重金屬在水體中存在形式：配合物

溶解性：生物毒性：Cu配合物Hg配合物五、配合作用第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化1.概

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化五、配合作用中心體空軌道配位體電子對(duì)配合物第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化五、配合作用中心體五、配合作用軟硬酸堿（SHAB）規(guī)則：

硬酸傾向于與硬堿結(jié)合，而軟酸傾向于與軟堿結(jié)合，中間酸（堿）則與軟、硬酸（堿）都能結(jié)合。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化路易斯：接受電子對(duì)——酸（中心離子）提供電子對(duì)——堿（配體）“軟親軟，硬親硬，硬軟交界不分親近”

五、配合作用軟硬酸堿（SHAB）規(guī)則：表1金屬離子的分類A型金屬陽(yáng)離子

過渡金屬陽(yáng)離子

B型金屬陽(yáng)離子

惰性氣體的電子構(gòu)型

外層電子數(shù)為1到9

電子數(shù)相當(dāng)于Ni0、Pd0、Pt0(外層電子10或12)低極化性“硬區(qū)”

非球形對(duì)稱

低電負(fù)性，高極化性“軟區(qū)”(H+)、Li+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Al3+、Sc3+、La3+、Si4+、Ti4+、Zr4+、Th4+

V2+、Cr2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Ti3+、V3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+

Cu+、Ag+、Au+、Ti+、Ga+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、Pb2+、Sn2+、Tl3+、Au3+、In3+、Bi3+

硬酸

交界酸

軟酸

所有A型金屬陽(yáng)離子以及Cr3+、Mn3+、Fe3+、Co3+、UO22+、VO2+所有二價(jià)過渡金屬陽(yáng)離子以及Zn2+、Pb2+、Bi3+所有B型金屬陽(yáng)離子除去Zn2+、Pb2+、Bi3+

以及下面的化合物：BF3、BCl3、SO3、RSO2+、RPO2+、CO2、RCO+、R3C+

SO2、NO+、B(CH3)3

所有金屬離子，大部分金屬，I2、Br2、ICN、I+、Br+表1金屬離子的分類A型金屬陽(yáng)離子過渡金屬陽(yáng)離子B型表2硬堿、軟堿和中間堿（R代表烴基）硬堿

軟堿F-、O2-、OH-、H2O、Cl-、CH3COO-、NO3-、ClO4-、SO42-、CO32-、PO43-、ROH、R2O、NH3*、RNH2*、N2H4*等

R2S,RSH,SCN-,S2O32-,S2-,R3P,(RO)3P,I-,CN-,RNC,CO,C2H4等

中間堿

Br-,NO3-,SO32-，吡啶等

*也可認(rèn)為是中間堿。表2硬堿、軟堿和中間堿（R代表烴基）硬堿軟堿F-、五、配合作用

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.配合物的穩(wěn)定性

穩(wěn)定常數(shù)是衡量配合物穩(wěn)定性大小的尺度例如：五、配合作用第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化2.

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化K2=2.1×102

β1=K1=3.9×102

β2=K1K2=8.2×104

β2βn2.配合物的穩(wěn)定性第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化K2=2.1×1023.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用Me2++OH-=Me(OH)+β1=K1Me2++2OH-=Me(OH)20

β2=K1·K2Me2++3OH-=Me(OH)3-β3=K1·K2·K3Me2++4OH-=M(OH)42-β4=K1·K2·K3·K4[Me]T=[Me2+]+[Me(OH)+]+[Me(OH)20]+[Me(OH)3-]+[M(OH)42-]

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用Me2++O3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用由上五式,得:[Me]T=[Me2+]{1+β1[OH-]+β2[OH-]2+β3[OH-]3

+β4[OH-]4}設(shè)

α={1+β1[OH-]+β2[OH-]2+β3[OH-]3+β4[OH-]4}則

[Me]T=[Me2+]·α

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用由上五式,得:設(shè)α={3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用[Me]T=[Me2+]·αψ0=[Me2+]/[Me]T=1/αψ1=[Me(OH)+]/[Me]T=ψ0β1[OH-]ψ2=[Me(OH)20]/[Me]T=ψ0β2[OH-]2..ψn=[Me(OH)nn-2]/[Me]T=ψ0βn[OH-]n

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用[Me]T=3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用第二節(jié)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.羥基對(duì)重金屬離子的配合作用第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3.羥基對(duì)重金屬離子4.氯離子對(duì)重金屬的配合作用MeCl+、MeCl2、MeCl3-、MeCl42-

影響Cl-與金屬離子配合的因素：當(dāng)[Cl-]僅為10-9mol/L時(shí)，就開始形成HgCl+離子;[Cl-]>10-7.5mol/L時(shí)，生成HgCl2;[Cl-]>10-2mol/L時(shí)，生成HgCl3-和HgCl42-。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（1）Cl-濃度（2）金屬離子4.氯離子對(duì)重金屬的配合作用MeCl+、MeCl2、M鋅、鎘、鉛的離子與Cl-的配合：[Cl-]>10-3mol/L時(shí)才形成MeCl+型配離子。[Cl-]>10-1mol/L時(shí)才形成MeCl3-和MeCl42-型配離子。形成配合物能力的順序?yàn)椋篐g>Cd>Zn>Pb

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化4.氯離子對(duì)重金屬的配合作用鋅、鎘、鉛的離子與Cl-的配合：[Cl-]>10-3m5.腐殖質(zhì)的配合作用腐殖質(zhì)的環(huán)境化學(xué)意義：

（1）對(duì)金屬離子有螯合作用，對(duì)有機(jī)物有吸附作用；

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）在加工生產(chǎn)飲用水的氯化過程，原水中腐殖質(zhì)與藥劑Cl2（及水中溴化物等）反應(yīng)，可生成三鹵甲烷類化合物（THMs）；（3）水體中的腐殖質(zhì)可能作為光敏物質(zhì)參與光化學(xué)氧化還原反應(yīng)。5.腐殖質(zhì)的配合作用腐殖質(zhì)的環(huán)境化學(xué)意義：（1）對(duì)腐殖質(zhì)與金屬離子的螯合反應(yīng)：

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)與金屬離子的螯合反應(yīng)：第二節(jié)水中無機(jī)污染物腐殖質(zhì)與金屬離子的螯合反應(yīng)：pH≥4時(shí)腐殖質(zhì)羧基中的氫解離pH≥7

酚羥基中的氫解離

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化腐殖質(zhì)與金屬離子的螯合反應(yīng)：pH≥4時(shí)腐殖質(zhì)影響腐殖質(zhì)的螯合能力的因素：

隨金屬離子改變而改變，表現(xiàn)出較強(qiáng)的選擇性。按Hg2+(20.1)、Cu2+(8.42)、Ni2+(5.27)、Zn2+(5.05)、Co2+(4.75)、Cd2+(4.70)、Mn2+(4.30)順序遞降。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化5.腐殖質(zhì)的配合作用影響腐殖質(zhì)的螯合能力的因素：隨金屬離子改變而改

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

第三章水環(huán)境化學(xué)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化第三章水環(huán)境化學(xué)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移一、在顆粒物與水之間的遷移1、水中顆粒物的類別（1）礦物顆粒和粘土礦物：主要為硅酸鹽

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（2）金屬的水合氧化物：一、在顆粒物與水之間的遷移1、水中顆粒物的類別（1）礦物顆（3）腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)是一種帶負(fù)電的高分子弱電解質(zhì)。腐殖質(zhì)是生物體物質(zhì)在土壤、水和沉積物中轉(zhuǎn)化而成。分子量300-30000。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化腐殖酸：可溶于稀堿但不溶于酸的部分；富里酸：可溶于酸又可溶于堿的部分；胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和堿提取的部分。（3）腐殖質(zhì)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化腐殖酸：可富里酸的結(jié)構(gòu)(Schnitzer,1978)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化富里酸的結(jié)構(gòu)(Schnitzer,1978)第二（4）水體懸浮沉積物（無機(jī)與有機(jī)粒子的復(fù)合體）

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化（5）其他

湖泊中的藻類、污水中的細(xì)菌、病毒、表面活性劑、油滴等。

以礦物微粒為核心骨架，有機(jī)物和金屬水合氧化物結(jié)合在礦物微粒表面上。（4）水體懸浮沉積物（無機(jī)與有機(jī)粒子的復(fù)合體）第二節(jié)2、水中膠體的表面電荷(1)表面電荷可來自表面的化學(xué)反應(yīng)M(OH)n(S)+H+→M(OH)n-1(H2O)+(S)M(OH)n(S)→MO(OH)n-1-

(S)+H+

等電點(diǎn)（ZPC,ZeroPointofCharge）——膠粒表面所帶的正、負(fù)電荷相等而失去電性時(shí)相應(yīng)的介質(zhì)pH值。環(huán)境膠體水化學(xué)中，pHZPC是一種重要的特征值。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化2、水中膠體的表面電荷(1)表面電荷可來自表面的化學(xué)水中大部分膠體帶負(fù)電荷，為什么？

等電點(diǎn)SiO2：pH=2Al(OH)3：pH=4.8~5.2生物膠體：pH=2~3之間天然水體：pH值=6~9

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水中大部分膠體帶負(fù)電荷，為什么？（2）離子吸附（3）離子置換

[SiO2]+Al(Ⅲ)→[AlO2-]+Si(Ⅳ)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化膠體微粒通過離子吸附能夠得到電荷。（2）離子吸附（3）離子置換第二節(jié)水中無機(jī)污染3、水環(huán)境中顆粒物的吸附作用表面吸附：由于顆粒物具有巨大的比表面和表面能，產(chǎn)生表面吸附；物理吸附。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化吸附：指溶液中的溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。3、水環(huán)境中顆粒物的吸附作用表面吸附：由于顆粒物具有巨

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化離子交換吸附：膠體顆粒大部分帶負(fù)電荷，容易吸附各種陽(yáng)離子；物理化學(xué)吸附。例如：去離子水的制備。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化離子交換吸附：膠體顆粒專屬吸附：有化學(xué)鍵、憎水鍵、范德華力、氫鍵等作用。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化水錳礦對(duì)Co、Cu、Ni、K和Na離子的吸附及其隨pH的變化pH專屬吸附：有化學(xué)鍵、憎水鍵、范德華力、氫第二節(jié)水中無表3-8水合氧化物對(duì)金屬離子的專屬吸附與非專屬吸附的區(qū)別項(xiàng)目非專屬吸附專屬吸附發(fā)生吸附的表面凈電荷的符號(hào)金屬離子所起的作用吸附時(shí)所發(fā)生的反應(yīng)發(fā)生吸附時(shí)要求體系的pH值吸附發(fā)生的位置對(duì)表面電荷的影響-反離子陽(yáng)離子交換>零電位點(diǎn)擴(kuò)散層無-、0、+配位離子配位體交換任意值內(nèi)層負(fù)電荷減少，正電荷增加

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化表3-8水合氧化物對(duì)金屬離子的專屬吸附與非專屬吸附的區(qū)別

在一定的溫度條件下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，顆粒物表面上的吸附量(G)與溶液中的溶質(zhì)的平衡濃度之間的關(guān)系，可用吸附等溫線表示。（1）吸附等溫式和吸附等溫線

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

水體中常見的吸附等溫線有三類，即Henry型、Freundlich型、Langmuir型，簡(jiǎn)稱為H、F、L型。在一定的溫度條件下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，顆粒物表面上的吸附量

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Henry型吸附等溫線為直線，等溫式為：

G=kCk------分配系數(shù)第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Henry型吸附等溫Freundlich型等溫式為：

G=kC1/n兩邊取對(duì)數(shù)：logG=logk+1/nlogCCGF型

F型

lgGlgC

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Freundlich型等溫式為：CGF型F型G=G0C/(A+C)1/G=1/G0+(A/G0)(1/C)G0------單位表面上達(dá)到飽和時(shí)間的最大吸附量；A-------常數(shù)G0G0/2ACL型

1/G1/CL型

Langmuir型吸附等溫線

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化G=G0C/(A+C)G0G0/2ACL型影響吸附作用的因素：(a)pH值的影響表3-9重金屬的臨界pH值和最大吸附量元素ZnCoCuCdNi臨界pH7.69.07.98.49.0最大吸附量(mg/g)6.73.33.98.22.2(b)顆粒物的粒度和濃度的影響

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化影響吸附作用的因素：(a)pH值的影響表3-9重(2)氧化物表面吸附的配合模式：≡MeOH2+≡MeOH+H+

Ksa1={≡MeOH}[H+]/{≡MeOH2+}≡MeOH≡MeO-+H+Ksa2={≡MeO-}[H+]/{≡MeOH}

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

由于表面離子配位不飽和，金屬氧化物與水配位，水發(fā)生離解吸附而生成羥基化表面。(2)氧化物表面吸附的配合模式：≡MeOH2+≡MeOH+MZ+≡MeOM(Z-1)++H+*K1s2≡MeOH+MZ+(≡MeO)2M(Z-2)++2H+*β2s≡MeOH+AZ-≡MeA(Z-1)-+OH-K1s2≡MeOH+AZ-(≡Me)2A(Z-2)-+2OH-β2s

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

表面的≡MeOH

基團(tuán)在溶液中可以與金屬離子和陰離子生成表面配位配合物，表現(xiàn)出兩性表面特性，相應(yīng)的表面配合反應(yīng)為：≡MeOH+MZ+≡Me

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化物表面配合模式已成為廣泛的吸附模式。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化物表面配合模式已成表面配合模式的實(shí)質(zhì)內(nèi)容：表面配合常數(shù)與溶液中配合常數(shù)的相關(guān)性：≡MeOH+MZ+≡MeOM(Z-1)++H+*K1s

H2O+MZ+MeOH(Z-1)++H+*K1

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化表面配合模式的實(shí)質(zhì)內(nèi)容：表面配合常數(shù)與溶液中配合常數(shù)的相關(guān)

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化≡MeOH+H2A≡MeHA+H2O*K1sMeOH2++H2A≡MeHA2++H2O*K1

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化≡MeOH+H24、沉積物中重金屬的釋放鹽濃度的升高

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化氧化還原條件的變化pH降低水中配合劑量的增多4、沉積物中重金屬的釋放鹽濃度的升高第二節(jié)二、水中顆粒物的聚集

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化聚集分散凝聚——利用電解質(zhì)促成。

絮凝——利用聚合物（橋聯(lián)作用）1、膠體顆粒凝聚的基本原理和方式：溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論——DLVO理論二、水中顆粒物的聚集第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化

以斥力勢(shì)能ER,吸力勢(shì)能EA

和總勢(shì)能E(=ER+EA)對(duì)粒子間距離x作圖,得到如圖所示的勢(shì)能曲線。溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論——DLVO理論以斥力勢(shì)能ER,吸力勢(shì)能EA和總勢(shì)能E(=ER+E異體凝聚理論：

天然水環(huán)境和水處理過程中顆粒聚集方式：

?

壓縮雙電層凝聚

?

專屬吸附凝聚

?

膠體相互凝聚

?

“邊對(duì)面”絮凝

?

第二極小值絮凝

?

聚合物粘結(jié)架橋絮凝

?

無機(jī)高分子的絮凝

?

絮團(tuán)卷掃絮凝

?

顆粒層吸附絮凝

?

生物絮凝異體凝聚理論：天然水環(huán)境和水處理過程中顆粒聚集方式：?

專屬吸附凝聚例如：膠體SiO2吸附Fe(Ⅲ)。Fe的主要形態(tài)為Fe(OH)2+、Fe(OH)22+及多聚配合物Fe(OH)y(H2O)z3x-y。在log[Fe3+]=-5.26時(shí)，突然發(fā)生聚沉。

log[Fe3+]=-4.48時(shí)，膠體懸浮體又重新建立。?專屬吸附凝聚?

聚合物粘結(jié)架橋絮凝?聚合物粘結(jié)架橋絮凝?

聚合物粘結(jié)架橋絮凝

搭橋效應(yīng):一個(gè)長(zhǎng)碳鏈的高聚物分子可以同時(shí)吸附在許多個(gè)分散相微粒上,通過“搭橋”把膠粒聯(lián)結(jié)在一起,引起聚沉。?聚合物粘結(jié)架橋絮凝搭橋效應(yīng):Ca2+-O2C-R-CO2-Ca2+AgBrAgBrAgBrCa2+-O2C-R-CO2-Ca2+Ca2+-O2C-R…Ca2+-O2C-R…Ca2+-O2C-R…Ca2+-O2C-R…R-CO2-Ca2+Ca2+R-CO2-Ca2+R-CO2-Ca2+…R-CO2-Ca2+…R-CO2-Ca2+AgBrAgBrAgBrCa2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+（1）負(fù)電荷AgBr粒子（2）Ca2+吸附在表面上（3）聚電解質(zhì)與表面結(jié)合（4）由聚電解質(zhì)基團(tuán)橋聯(lián)溶膠的絮凝（5）在過剩聚電解質(zhì)中重新恢復(fù)AgBr粒子陰離子聚電解質(zhì)在Ca2+存在時(shí)對(duì)負(fù)電荷膠體AgBr粒子的絮凝機(jī)理Ca2+-O2C-R-CO2-Ca2+AgBrAgBrAgB

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化作業(yè)：課本P260第5、8、9題。第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化作業(yè)：三、溶解和沉淀1、氧化物和氫氧化物根據(jù)溶度積：Ksp=[Men+][OH-]n[Men+]=Ksp/[OH-]n=Ksp[H+]n/Kwn-lg[Men+]=-lgKsp-nlg[H+]+nlgKwpC=pKsp–npKw+npH

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化Me(OH)n(s)Men++nOH-三、溶解和沉淀1、氧化物和氫氧化物根據(jù)溶度積：Ksp=pC=pKsp–npKw+npHC=1.0mol/L時(shí):pH=14-(1/n)pKsp

pC=pKsp–npKw+npHC溶解度應(yīng)該考慮多種因素，例如羥基的配合作用：

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化溶解度應(yīng)該考慮多種因素，例如羥基的配合作用：第二節(jié)水pH

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化pH第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化2、硫化物(sulfuret)

只要水環(huán)境中存在S2-，幾乎所有的重金屬均可以從水體中除去。

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化PbSBi2S3CuSCdSSb2S3SnS2As2S3HgS2、硫化物(sulfuret)只要水環(huán)境中存在水中H2S的電離為：兩者相加得：H2S2H++S2-K=1.16×10-22飽和溶液中，[H2S]＝0.1mol﹒L-1，所以得：

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化[H+]2[S2-]=1.16×10-22×0.1=1.16×10-23=K’sp[S2-]=1.16×10-23/[H+]22、硫化物HS-H++S2-k2=1.3×10-15H2S

H＋＋HS-k1=8.9×10-8水中H2S的電離為：兩者相加得：H2S若與Me2+反應(yīng)，有：[Me2+][S2-]=Ksp

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化例如：Cu2+

，CuS的Ksp=6.3×10-362、硫化物天然條件下，[S2-]=10-10mol﹒L-1若與Me2+反應(yīng)，有：[Me2+][S2-]=Ks

第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3、碳酸鹽CaCO3+CO2+H2OCaHCO3巖溶:碳循環(huán)CaCO3第二節(jié)水中無機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化3、碳酸鹽CaCO