环境化学第三章水环境化学第二节水中无机污染物的迁移转化(20200825195345)
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第二节水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物特别是重金属污染物进入水体,不能被生物降解,主要是通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等作用进行迁移转化。
一、颗粒物与水之间的迁移1、矿物颗粒物和黏土颗粒物常见矿物颗粒物为石英、长石、云母及黏土矿物等硅酸盐矿物,主要由物理作用形成。
2、金属水合氧化物:铝、铁、锰、硅等金属以无机高分子及溶胶等形态存在。
例:铝在岩土中是丰量元素,在水中浓度低,<0.1mg/L。
水解,主要形态是:Al3+Al(OH)2+Al2(OH)24+Al(OH)22+Al(OH)3+等铁水合氧化物:Fe3+Fe(OH)2+Fe(OH)2+ Fe2(OH)24+Fe(OH)3等硅酸聚合物:Si n O2n-m(OH)2m3、腐殖质是一种代负电的高分子弱电解质。
4、水体悬浮沉积物是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,经絮凝成为较粗颗粒而沉积在底部。
5、其它藻类、细菌、病毒、表面活性剂、油滴等。
二、水环境中颗粒物的吸附作用1、表面吸附:胶体具有巨大的表面积和表面能;属物理吸附,胶体表面积越大,吸附越强。
2、离子吸附:由于胶体表面的电荷引力。
3、专属吸附:除了化学键以外,尚有加强的憎水键及范德华力或氢键起作用。
水锰矿对Co、Cu、Ni、K和Na离子的吸附及其随pH的变化图:对于碱金属离子,在低浓度时,体系pH在水锰矿ZPC以上时发生吸附。
表明其为离子吸附。
而Co 、Cu 、Ni 等在体系pH 在ZPC 处或小于时都能进行吸附,这表明不带电荷或带正电均能吸附过渡金属。
4、吸附理论――有效层流脱理论5、吸附方向和推动力6、吸附等温线和等温式(1) 等温吸附经验式――弗罗因德利希式Freundlich 型等温式为: G =kC 1/n两边取对数: log G =log k +1/nlog C,nkP P k n Γ=Γ--吸附量-吸附压力常数(2) 单分子层吸附理论――兰格缪尔吸附等温式单分子层吸附吸附剂表面是均匀被吸附的分子与其它同气体分子无作用力吸附是一个动态平衡φ被吸附质分子覆盖的吸附表面积覆盖率()=吸附剂的总表面积 Langmuir 型吸附等温线:G =G 0C /(A +C ) 1/G =1/G 0+(A /G 0)(1/C )G0------单位表面上达到饱和时间的最大吸附量; A-------常数(3)Henry 型吸附等温线为直线,等温式为: G =kCk------分配系数影响吸附作用的因素:(a) pH 值的影响:一般情况下,吸附量随pH 升高而增大。
第二节水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物特别是重金属污染物进入水体,不能被生物降解,主要是通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等作用进行迁移转化。
一、颗粒物与水之间的迁移1、矿物颗粒物和黏土颗粒物常见矿物颗粒物为石英、长石、云母及黏土矿物等硅酸盐矿物,主要由物理作用形成。
2、金属水合氧化物:铝、铁、锰、硅等金属以无机高分子及溶胶等形态存在。
例:铝在岩土中是丰量元素,在水中浓度低,<0.1mg/L。
水解,主要形态是:Al3+Al(OH)2+Al2(OH)24+Al(OH)22+Al(OH)3+等铁水合氧化物:Fe3+Fe(OH)2+Fe(OH)2+ Fe2(OH)24+Fe(OH)3等硅酸聚合物:Si n O2n-m(OH)2m3、腐殖质是一种代负电的高分子弱电解质。
4、水体悬浮沉积物是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,经絮凝成为较粗颗粒而沉积在底部。
5、其它藻类、细菌、病毒、表面活性剂、油滴等。
二、水环境中颗粒物的吸附作用1、表面吸附:胶体具有巨大的表面积和表面能;属物理吸附,胶体表面积越大,吸附越强。
2、离子吸附:由于胶体表面的电荷引力。
3、专属吸附:除了化学键以外,尚有加强的憎水键及范德华力或氢键起作用。
水锰矿对Co、Cu、Ni、K和Na离子的吸附及其随pH的变化图:对于碱金属离子,在低浓度时,体系pH在水锰矿ZPC以上时发生吸附。
表明其为离子吸附。
而Co 、Cu 、Ni 等在体系pH 在ZPC 处或小于时都能进行吸附,这表明不带电荷或带正电均能吸附过渡金属。
4、吸附理论――有效层流脱理论5、吸附方向和推动力6、吸附等温线和等温式(1) 等温吸附经验式――弗罗因德利希式Freundlich 型等温式为: G =kC 1/n两边取对数: log G =log k +1/nlog C,nkP P k n Γ=Γ--吸附量-吸附压力常数(2) 单分子层吸附理论――兰格缪尔吸附等温式单分子层吸附吸附剂表面是均匀被吸附的分子与其它同气体分子无作用力吸附是一个动态平衡φ被吸附质分子覆盖的吸附表面积覆盖率()=吸附剂的总表面积 Langmuir 型吸附等温线:G =G 0C /(A +C ) 1/G =1/G 0+(A /G 0)(1/C )G0------单位表面上达到饱和时间的最大吸附量; A-------常数(3)Henry 型吸附等温线为直线,等温式为: G =kCk------分配系数影响吸附作用的因素:(a) pH 值的影响:一般情况下,吸附量随pH 升高而增大。