第四章水环境保护第三节　水体污染物的迁移和转化-无机污染物在水体中的迁移和转化（课件）《环境学基础》教学同步（化学工业出版社）

第四章　水环境保护 第三节　水体污染物的迁移和转化 无机污染物在水体中的迁移和转化 一、在颗粒物与水之间的迁移 1、水中颗粒物的类别 （1） 矿物颗粒和粘土矿物： 主要为硅酸盐  （2） 金属的水合氧化物： （3）腐殖质 腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质 是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子 量300-30000。  腐殖酸：可溶于稀碱但不溶于酸的部分； 富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分； 胡敏素(腐黑物，Humin)：不能被酸和碱提取的部分。 富里酸的结构(Schnitzer, 1978)  （4）水体悬浮沉积物（无机与有机粒子的复合体）  （5）其他 湖泊中的藻类、污水中的细菌、病毒、表面活性 剂、油滴等。 以矿物微粒为核心骨架，有机物和金属水合 氧化物结合在矿物微粒表面上。 2、水中胶体的表面电荷 (1) 表面电荷可来自表面的化学反应 M(OH)n(S) + H+ → M(OH)n-1(H2O)+ (S) M(OH)n(S) → MO(OH)n-1- (S) + H+ 等电点（ZPC,Zero Point of Charge）——胶粒表面所带的正、负电荷相等而失去电性时相应的介质pH值。 环境胶体水化学中，pHZPC是一种重要的特征值。  水中大部分胶体带负电荷，为什么？ 等电点 SiO2： pH=2 Al(OH)3： pH=4.8~5.2 生物胶体： pH=2~3之间 天然水体： pH值=6~9  （2）离子吸附 （3）离子置换 [SiO2] + Al(Ⅲ) → [AlO2- ] + Si(Ⅳ)  胶体微粒通过离子吸附能够得到电荷。 3、水环境中颗粒物的吸附作用 表面吸附：由于颗粒物具有巨大的比表面和 表面能，产生表面吸附；物理吸附。  吸附：指溶液中的溶质在界面层浓度升高的 现象。  离子交换吸附：胶体颗粒大部分带负电荷，容易吸附各种阳离子；物理化学吸附。 例如：去离子水的制备。 专属吸附：有化学键、憎水键、范德华力、氢 键等作用。  水锰矿对Co、Cu、Ni、 K和Na离子的吸附及其随pH的变化 pH 表3-8 水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别 项 目 非专属吸附 专属吸附 发生吸附的表面净电荷的符号 金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH值 吸附发生的位置 对表面电荷的影响 - 反离子 阳离子交换 >零电位点 扩散层 无 -、0、+ 配位离子 配位体交换 任意值 内层 负电荷减少，正电荷增加  在一定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量(G)与溶液中的溶质的平衡浓度之间的关系，可用吸附等温线表示。 （1）吸附等温式和吸附等温线  水体中常见的吸附等温线有三类，即Henry型、 Freundlich型、 Langmuir型，简称为H、F、L型。  Henry 型吸附等温线为直线，等温式为： G=kC k------分配系数 Freundlich型等温式为： G=kC1/n 两边取对数： logG=logk+1/nlogC C G F型 F型 lgG lgC  G=G0C/(A+C) 1/G=1/G0+(A/G0)(1/C) G0------单位表面上达到饱和时间的最大吸附量； A-------常数 G0 G0/2 A C L型 1/G 1/C L型 Langmuir型吸附等温线  影响吸附作用的因素： (a) pH值的影响 表3-9 重金属的临界pH值和最大吸附量 元 素 Zn Co Cu Cd Ni 临界pH 7.6 9.0 7.9 8.4 9.0 最大吸附量(mg/g) 6.7 3.3 3.9 8.2 2.2 (b) 颗粒物的粒度和浓度的影响  (2) 氧化物表面吸附的配合模式： ≡MeOH2+ ≡MeOH + H+ Ks a1 = {≡MeOH }[ H+] / {≡MeOH2+ } ≡MeOH