中国农业大学_807环境化学与环境监测_《环境化学》课件_第二章 水环境化学

层状硅铝酸盐，代表性矿物有水云母、蒙脱石、高岭石等。
粘土矿物的粒径比原生矿物小得多，是一种凝胶。
第四节
水中胶体物质及其吸附作用
2．金属水合氧化物
铝、铁、锰、硅等金属的水合氧化物在天然水中以无机高
分子及溶胶的形态存在。
3．腐殖质和有机胶体 腐殖质是一种天然的带负电的有机胶体。藻类、细菌及病 毒是一类天然的生物有机胶体。排入废水中的表面活性剂， 与泄漏在水中的油滴、憎水有机物质形成的乳浊液也类似 于有机胶体。
第四节
水中胶体物质及其吸附作用
半径在 0.1~1 nm 的颗粒的许多性质与胶体相类似，一般也
将其归为胶体物质。下面分别叙述天然水中的胶体物质的 类别。 1. 矿物微粒和粘土矿物 天然水中常见矿物微粒一般为原生矿物，主要有石英、长 石、云母类矿物，这类矿物颗粒较粗，构成了水中颗粒物 的主要部分。粘土矿物为原生矿物经化学风化作用而成的
第四节
水中胶体物质及其吸附作用
一、
天然水中的胶体物质
水环境中的胶体物质主要有无机胶体，有机胶体和无
机 — 有机复合胶体。这些物质根据它们的半径的不同而呈
现为凝胶或溶胶的形式，有些胶体物质通过静电聚合作用
凝聚在一起，可形成颗粒物。 对分散系的划分大致为：溶解半径 < 1 nm溶质的溶液称 为真溶液；溶解粒子的半径 > 1 nm属粗分散系统。其中半 径在1~100 nm 的为胶体分散系统，对应大小的固体超细粉 料即为所谓的纳米材料。
Ka1 Ka2 +H NRCOOH === +H NRCOO- === H NRCOO3 3 2
低pH 中等pH 高4．胶体的双电层 胶体表面存在电荷，使溶液中固液界面区域内电荷分布被扰 乱而形成局部的不均等分布，由此构成胶体的双电层。根据 一系列的由于静电吸引作用和热运动两种效应，所以在溶液

稳定性： C2H5 > (CH3) 3CCH2 > CH2=CH > C6H5 和 CH3 > CF3 D/kJ· mol-1：410 415 431 435 435 443
2-7
《环境化学》 第二章 大气环境化学
（2）自由基的结构和活性 (Structure and Reactivity of Free Radicals) 卤原子夺氢的活性是：F•>Cl•>Br•
增长
终止
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《环境化学》 第二章 大气环境化学
第三节
大气中污染物的转化
(2.3 Transformation of Atmospheric Pollutants)
一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) 二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions) 三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the
Atmosphere)
四、氮氧化物的转化 (Transformation of NOx) 五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons) 六、光化学烟雾 (Photochemical Smog) 七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of
光化学过程 A* → B1 + B2 +… A* + C → D1 + D2 +… 光解，即激发 态物种解离成 为两个或两个 以上新物种。
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A*与其他分子反应生成新的物种。
《环境化学》 第二章 大气环境化学

水环境化学的重要性 和应用
水环境化学对于保护水资 源、维护环境、促进可持 续发展具有重要的意义。
水的物理化学性质
溶解度溶解度是指单位体Fra bibliotek溶液中 最多能溶解多少物质，它是 表征物质在水中溶解程度的 重要参数。
离子强度
水中的离子强度是所有阴离 子和阳离子的浓度之和和它 们的电荷平方和之比的平方 根。
pH值
水环境监测方法
通过水质监测，及时发现水体 污染的情况，采取有效的技术 措施来防治和修复水体污染。
水环境化学的未来
1 水环境化学的发展趋势
未来水环境化学将逐渐转向绿色、可持续和低碳化发展。
2 水环境化学的应用前景
水环境化学需求将继续增长，未来将更多地应用于水资源保护、净化和开发领域。
3 水环境化学的挑战与机遇
水环境化学
水是地球上最珍贵的资源之一，水环境化学是研究水体的化学性质、污染及 其净化和水质监测的学科。
水环境化学简介
什么是水环境化学？
水环境化学是研究水及其 体系在自然界和生产生活 中的各种过程所涉及到的 化学现象的学科。
水环境化学的研究对 象和内容
研究水环境中各种物质的 迁移、转化和去除，以及 不同水环境对生态环境的 影响。
3
物理污染物
有些物理污染物如悬浮物、浮游生物、颗粒物或沉积物都会影响水的质量和可用性。
水的净化与处理
常见水污染物的去除方法
颗粒物、悬浮物主要通过过滤 和沉淀去除，生物污染物主要 通过消毒去除，化学污染物主 要依靠氧化、还原、沉淀和离 子交换等方法除去。
常见水处理技术及其原理
如生物处理、深度处理、反渗 透等技术，利用技术手段将水 中的污染物清除或降低到符合 生产和生活需求的标准。

第一节
水环境中的沉淀溶解反应
3、相互结合的离子半径差别愈小，其离子化合物愈牢固， 即难溶解。 溶解度小于0.01克/100克水的物质叫做“难溶物” 地表水和沉积物的孔隙水中主要阴离子Cl-、SO2-4、HCO-3
还原条件下有H2S衍生的HS-与S2-，碳酸盐、氢氧化物、硫 化物难溶。
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
一、氧化物和氢氧化物
金属氢氧化物沉淀有多种形态，它们在水环境中的行为差
别很大。氧化物可看成是氢氧化物脱水而成。金属氢氧化 物的沉淀溶解平衡可以用化学反应的通式表述：
Me (OH)n(s) ==== Me n+ + nOH¯ Ksp = [Me n+][OH–]n [Me n+]= Ksp/[OH–]n = Ksp[H+]n / Knw
pc = ( pKsp – npKw ) + npH （3-1）
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
1、pc 与pH成直线关系，即在一定的pH的范围内， pH 越高，金属离子的浓度越低；
2、金属离子的价数就是浓度随pH变化的斜率，其中
lg[Men+] 与pH的关系，斜率分别为 -1、-2、-3。 Ag+、Hg+ 的斜率为 1； Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ 、 Zn2+ 、 Pb2+ 、 Cu2+ 、 Hg2+ 、 Ni2+ 、 Cd2+ 、 Co2+ 的斜率为 2； Al3+、Fe3+、Cr3+ 的斜率为 3； 3、当pc = 0时（-lg[Men+] = 0 即 [Men+] = 1 mol/L）， 直线在横轴上的pH值为截距 ， 用下式计算：