第5章水环境中的界面过程(分配挥发).pptVIP

Cs: 有机毒物在沉积物上的平衡浓度; Cw: 有机毒物在水中的平衡浓度. （2） 对于微溶化合物（摩尔分数≦ 0.02） 亨利定律常数也可估算： KH(Pa? m3? mol-1)= Ps------- 纯化合物的饱和蒸气压, Pa； MW------摩尔质量； SW-------化合物在水中溶解度 mg ? L-1 双膜理论是一种关于两个流体相在界面传质动力学的理论。 双膜理论将传质过程的机理大大简化，而变为通过传质两层薄膜的分扩散过程。 三 挥发作用的双膜理论 由W.K.Lewis 和 W.G.Whitman 在上世纪二十年代提出。 双膜理论的基本论点是： （1）相互接触的两流体间存在着相界面，界面两侧各存在着一个很薄的流体层，等效厚度为 ?1 和 ?2 。溶质以分子扩散方式通过。 （2）界面无传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。 （3）膜层以外两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。 气相主体 液相主体 相界面 pc ?1 ?2 pci ci c 气 膜 液 膜 双膜理论 在气相通过气膜的传质系数； 在液相通过液膜的传质系数； 从液相挥发时存在的浓度梯度； 在气相一侧存在一个气膜的浓度梯度 两相相内传质通量 化学物质在气液界面上达到平衡并且遵循亨利定律 当亨利定律常数 1.0×102Pa·m3·mol-1时，受液膜控制，属易挥发物质 当亨利定律常数 1.0Pa·m3·mol-1时，受气膜控制，属难挥发物质 (1) 用典型的Kl和Kg值，仅KH是独立变量，允许至少有七个数量级的变化； 有两种方法可估计Kv (2) 分别求出Kl和Kg值 A 根据水的蒸发速率，获取气相迁移速率 ------水蒸气的气体迁移速率，cm·h-1 V ----- 风速，m·s-1 Da----污染物在空气中的扩散系数； Dw----水蒸气在空气中的扩散系数 Mw----污染物的分子量 B 根据体系的复氧速率预测 DW ---- 水中污染物的扩散系数； ----水中溶解氧的扩散系数 ------溶解氧的表面迁移速率 例 估算气-水交换的方向 在自然界和人类起源过程中，C1和C2卤代烃曾广泛分布于空气和海洋当中。以20世纪80年代为例，1，1，1-三氯乙烷（也称甲基氯仿，MCF)和三溴甲烷（也称溴仿，BF）在北半球空气中和北冰洋海水中的浓度见表1， 9.8 2.5 北冰洋中海水表面（0-10m)浓度/ng·L-1 0.05 0.93 空气中的浓度/ng·L-1 BF MCF 项目 (MCF)=6.5bar·L·mol-1 (BF)=0.2bar·L·mol-1 （0℃ 时） * 5.3 水-固体系中的分配作用 以有机化合物为例 由于多氯联苯的高度憎水性, 它们的环境行为将强烈地依赖于吸附现象。 在水体中大多数的多氯联苯将被底泥吸附或主要通过水中的悬浮颗粒物迁移, 被传输到远离发生源的区域。 由于多氯联苯与黏土颗粒中有机质的结合, 这些有机黏土对多氯联苯的滞留和传输影响很大。在河口附近的沉积物中PCBs 的含量可高达2 000~5 000 mg/kg。在严重污染的水体中PCBs 的浓度可比其溶解度高数倍, 这也是由于多氯联苯与固体颗粒物相互作用的缘故。 5.3.1 分配作用 参考文献: 孟庆昱，储少岗， 徐晓白.多氯联苯的环境吸附行为研究进展[J]. 科学通报 ,2000.45(15):1572-1583. 近年来许多研究工作发现，憎水有机物在土壤(悬浮颗粒物、沉积物）上的吸着仅仅是有机物移向土壤中有机质内的一种分配机制，如憎水有机物在水与溶剂之间的分配一样。 而土壤中的无机部分对于憎水有机物表现出相当的惰性。 分配作用是有机物通过范德华力将溶质分配到土壤或沉积物的有机质中。 分配作用的特征表现为： 1）在水-沉积物/土壤体系中，非离子性有机化合物的吸附等温线几乎都是线性的； 2）吸着过程放出的反应热比较少； 3）多溶质并存时无竞争现象：吸着量和等温线并不因为有其他有机化合物存在而发生变化。 1、 分配系数 CT： 单位溶液体积内颗粒物上和水中有机毒物质量的总和, μg·L-1； Cs ：有机毒物在颗粒物上的平衡浓度μg·kg-1； p ：