水环境化学3-2.ppt

第二节 水中无机污染物的迁移转化;基本概念; 水体中重金属的迁移;重点内容：;无机污染物（重金属）的迁移转化途径;1、颗粒物 ; ;（2）矿物微粒和粘土矿物 矿物微粒：石英(SiO2)、长石(KalSi3O8)等不易碎裂，缺乏粘结性。 粘土矿物：云母、高岭石，层状结构，易于碎裂，颗粒较细，具有粘结性，可以生成稳定的聚集体。 ;??????1∶1型黏土矿物(高岭石)结构示意图 ;;图4-3 2∶1型黏土矿物(蒙脱石)结构示意图;（3）腐殖质(Humic Substances);（4）水体悬浮沉积物;2、水环境中颗粒物对重金属的吸附作用;胶体（Colloids） ; ;胶体特性; 胶体表面具有较大的比表面积和表面能，胶体表面积越大，吸附作用越强。 =800m2/g左右，伊利石=30-80m2/g，高岭石=800m2/g，腐殖质=400-900m2/g，无定型氢氧化铁[Fe(OH)3]∞=300m2/g左右。 ;离子交换吸附（ion exchange – adsorption）： 在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子, 属于物理化学吸附。 环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子。 特征：可逆反应，不受温度影响，酸碱条件下均可进行，其交换吸附能力与溶质的性质、浓度及吸附剂性质等有关。;胶体粒子结构及其电位分布图;21;22;离子交换环保上的应用;专属吸附 ; 在固定温度下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面的吸附量与溶液中溶质平衡浓度之间的关系可用吸附等温线表达。 水体中常见的吸附等温线有三类：Henry型、Freundlich型、Langmuir型，简称为H、F、L型。; lgk为截距，k值是c=1时的吸附量，表示吸附能力的强弱。 1/n为斜率，表示吸附量随浓度增长的强度。;1/G = 1/G0 + (A/G0)(1/C); 一般当溶质浓度甚低时，吸附等温线可能在初始阶段呈现 H 型，当浓度较高时，可能表现为 F 型，但统一起来仍属于L 型的不同区段。;29;思考题 在298K下，某一土壤对B进行吸附，取6个锥形瓶分别称取5.00g土样，加入不同Ｂ浓度（C０）的0.02mol/L的CaCl2溶液20ml，振荡平衡后得如下数据：;影响吸附作用的因素： 溶液pH值 颗粒物对重金属的吸附量随pH值升高而增大。 吸附量(G)与pH、平衡浓度(C)之间的关系可用下式表示： G = A·C·10BpH（式中：A、B—常数） 颗粒物的粒度和浓度 颗粒物对重金属的吸附量随粒度增大而减少；当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而减少。 温度、几种离子共存时的竞争作用均对吸附产生影响;3. 沉积物中重金属的释放——属于二次污染问题;33;胶体颗粒的聚集方式 凝聚(coagulation)指胶体被压缩双电层而脱稳的过程 絮凝(flocculation)指胶体由于高分子聚合物的吸附架桥作用聚结成大粒絮体的过程 混凝（ Coagu-flocculation ）包括凝聚和混凝两种过程 胶体颗粒处于分散还是聚集结合成为更粗粒子，将决定着水体中胶体颗粒及其上面的污染物的粒度分布变化规律，影响到其迁移输送和沉降归宿的距离和去向。;- ; 凝聚——从作用机理来看，是指胶体和分散系双电层压缩、ζ电位破坏、电性中和而脱稳并聚集为絮粒的过程。 絮凝——从工艺上看，是指絮粒通过吸附、交联、网捕，聚结为大絮体沉降的过程。 混凝 ——凝聚和絮凝统称为混凝。? 絮凝剂——是从化学角度看，是使胶体和悬浮颗粒凝聚和絮凝的药剂，所以也称为混凝剂。;絮凝沉降;胶体微粒电荷的来源;例：1) AgI溶胶： 溶液中I- 过量时，可吸附I-而带负电， 溶液中Ag+过量时，可吸附Ag+而带正电。 2)蛋白质中的氨基酸分子: pH低时氨基形成－NH3+而带正电； pH高时羧基形成－COO－而带负电。 ;40;41;压缩双电层凝聚：电解质浓度增大，离子强度升高 专属吸附凝聚：专属吸附异电，降低表面电位 胶体相互凝聚：电荷相反胶体相互中和凝聚 “边对面”絮凝：板面负电与边缘正电静电引力结合 第二极小值絮凝：颗粒较粗或某一维方面较长是时 聚合物粘结架桥絮凝：链状分子在颗粒间架桥黏结 无机高分子的絮凝：专属吸附