《水中无机污染物的迁移转化》讲义

第三章水中无机污染物的迁移转化 无机污染物主要通过沉淀·溶解、氧化·还原、配合作用、胶体 形成、吸附解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化,参与和干 扰各种环境化学过程和物质循环过程,最终以一种或多种形态长 期存留在环境中,造成永久性的潜在危害

1 第三章 水中无机污染物的迁移转化 无机污染物主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体 形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干 扰各种环境化学过程和物质循环过程，最终以一种或多种形态长 期存留在环境中，造成永久性的潜在危害

()颗粒物与水之间的迁移 水中颗粒物 矿物微粒和粘土矿物 天然水中常见矿物微粒为石英、长石、云母及粘土矿物等硅 酸盐矿物 粘土矿物是由其他矿物经化学风化作用而生成,主要为铝或 镁的硅酸盐。 金属水合氧化物 腐殖质 腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质

2 (一) 颗粒物与水之间的迁移 水中颗粒物 矿物微粒和粘土矿物 天然水中常见矿物微粒为石英、长石、云母及粘土矿物等硅 酸盐矿物。 粘土矿物是由其他矿物经化学风化作用而生成，主要为铝或 镁的硅酸盐 。 金属水合氧化物 腐殖质 腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质

富里酸的结构式 HO-C H DH0 OH QH H→ OH HO-C C-o LH C 3

3 富里酸的结构式

()颗粒物与水之间的迁移 水体悬浮沉积物 悬浮沉积物是以矿物微粒,特别是粘土矿物为核心骨架,有 机物和金属水合氧化物结合在矿物微粒表面上,成为各微粒间的 粘附架桥物质,把若干微粒组合成絮状聚集体(聚集体在水体中 的悬浮颗粒粒度一般在数十微米以下),经絮凝成为较粗颗粒而 沉积到水体底部 其他

4 (一) 颗粒物与水之间的迁移 水体悬浮沉积物 悬浮沉积物是以矿物微粒，特别是粘土矿物为核心骨架，有 机物和金属水合氧化物结合在矿物微粒表面上，成为各微粒间的 粘附架桥物质，把若干微粒组合成絮状聚集体（聚集体在水体中 的悬浮颗粒粒度一般在数十微米以下），经絮凝成为较粗颗粒而 沉积到水体底部。 其他

()颗粒物与水之间的迁移 水环境中颗粒物的吸附作用 表面吸附、离子交换吸附和专属吸所 由于胶体具有巨大的比表面和表面能,因此固液界面存在表 面吸附作用,胶体表面积愈大,所产生的表面吸附能也愈大,胶 体的吸附作用也就愈强,属于一种物理吸所 由于环境中大部分胶体带负电荷,容易吸附各种阳离子,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,因此把这种吸附称为离子交换吸附,属于物理化学吸附

5 (一) 颗粒物与水之间的迁移 水环境中颗粒物的吸附作用 表面吸附、离子交换吸附和专属吸附 由于胶体具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表 面吸附作用，胶体表面积愈大，所产生的表面吸附能也愈大，胶 体的吸附作用也就愈强，属于一种物理吸附。 由于环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子，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，因此把这种吸附称为离子交换吸附，属于物理化学吸附

()颗粒物与水之间的迁移 专属吸所是指吸附过程中,除了化学键的作用外,尚有加强 的憎水键和范德华力或氢键在起作用 专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号,而且可使离子化 合物吸附在同号电荷的表面上

6 (一) 颗粒物与水之间的迁移 专属吸附是指吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强 的憎水键和范德华力或氢键在起作用。 专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号，而且可使离子化 合物吸附在同号电荷的表面上

()颗粒物与水之间的迁移 吸附等温线和等温式 水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。 在固定的温度条件下,当吸附达到平衡时,颗粒物表面上的 吸附量(G)与溶液中溶质平衡浓度(c)之间的关系,可用吸附等温 线来表达。 水体中常见的吸附等温线有三类,即 Henry型、 Freundlich 型、 Langmuir型。 Henry型等温线直线型,等温式:G=kc Freundlich型等温式:G=kcl/n Langmuir型等温式:G=G0c(A+c)

7 (一) 颗粒物与水之间的迁移 吸附等温线和等温式 水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。 在固定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的 吸附量(G)与溶液中溶质平衡浓度(c)之间的关系，可用吸附等温 线来表达。 水体中常见的吸附等温线有三类，即Henry型、Freundlich 型、Langmuir型。 Henry型等温线 直线型，等温式： G = k c Freundlich型等温式： G = k c 1/n Langmuir型等温式： G = G0 c/（A + c）

()颗粒物与水之间的迁移 沉积物中重金属的释放 锈发释放因素 盐浓度升高 氧化还原条件的变化 降低pH值 增加水中配合剂的含量

8 (一) 颗粒物与水之间的迁移 沉积物中重金属的释放 诱发释放因素 盐浓度升高 氧化还原条件的变化 降低pH值 增加水中配合剂的含量

(二)水中颗粒物的聚集 胶体颗粒的聚集亦可称为凝聚或絮凝 把由电介质促成的聚集称为凝聚,而由聚合物促成的聚集称 为絮凝 颗粒聚集方式 (1)压缩双电层凝聚 (2)专属吸附凝聚 (3)胶体相互凝聚 (4)“边对面”絮凝 (5)第二极小值絮凝

9 (二) 水中颗粒物的聚集 胶体颗粒的聚集亦可称为凝聚或絮凝。 把由电介质促成的聚集称为凝聚，而由聚合物促成的聚集称 为絮凝。 颗粒聚集方式 （1）压缩双电层凝聚 （2）专属吸附凝聚 （3）胶体相互凝聚 （4）“边对面”絮凝 （5）第二极小值絮凝

(二)水中颗粒物的聚集 (6)聚合物粘结架桥絮凝 (7)无机高分子的絮凝 (8)絮团卷扫絮凝 (9)颗粒层吸附絮凝 (10)生物絮凝

10 (二) 水中颗粒物的聚集 （6）聚合物粘结架桥絮凝 （7）无机高分子的絮凝 （8）絮团卷扫絮凝 （9）颗粒层吸附絮凝 （10）生物絮凝