水分析化学相间作用资料.ppt

表面吸附 由于胶体具有巨大的比表面和表面能，固液界面存在表面吸附。属于物理吸附。 离子交换吸附 大部分胶体带负电荷，容易吸附阳离子，并放出等量的其它阳离子。属于物理化学吸附。 专属吸附 吸附过程中，除了化学键的作用，尚有憎水键和范德华力或氢键在起作用。这种吸附发生在胶体双电层。 专属吸附作用可以使离子化合物吸附在中性表面甚至同号电荷的表面上。 被吸附的离子不能被通常的离子交换剂交换，只能被亲和力更强的金属离子取代，或在强酸条件下解吸。 水合氧化物胶体对重金属离子有较强的专属吸附作用。 吸附作用的一些特性： 电荷：异性相吸，高电荷吸附大 极性：相似相吸 粒度：粒度小吸附大 溶解度：溶解度小吸附大 分子量：同系有机溶质，分子量大吸附大 温度：物理吸附随温度增加而下降 然而温度上升，溶解度下降，吸附可能上升 pH：一般pH上升，吸附上升 3-2-2 水中颗粒物的聚集 DLVO（Derjaguin-Landan-Verwey-Overbeek）理论： 胶粒之间存在着促使胶粒相互聚结的粒子间的吸引力和阻碍其聚结的双电层的排斥力，胶体溶液的稳定性就取决于胶粒之间这两种力的相对大小。 排斥作用大，体系保持分散稳定状态。 吸引力占主要优势，则两颗粒可以结合在一起。但仍然隔有水化膜。 DLVO（Deijaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理论： 提高溶液的电解质浓度，会压缩双电层的扩散层，排斥作用降低，使颗粒物发生聚集。 适用于没有化学专属吸附作用的电解质溶液，并且假设胶粒处于粒度均等、呈球体形状的理想状态。 一种理想化的最简单体系。 异体凝聚理论 电荷符号相反的胶粒间吸引力总是占优势，当它们相互接近时，会发生电荷中和而凝聚。 使用于物质本性不同、粒径不等、电荷符号不同、电位高低不等的分散体系。 天然水环境和水处理过程中所遇到的颗粒 聚集方式,大体可慨括如下: 压缩双电层凝聚 专属吸附凝聚 胶体互相凝聚 “边对面”凝聚 第二级小值絮凝 聚合物粘结架桥絮凝 无机高份子的絮凝 絮团卷扫絮凝 颗粒层吸附絮凝 生物絮凝 3-2-3 溶解和沉淀 1.氧化物和氢氧化物 Me(OH)n(s) Men+ +nOH- 根据溶度积： Ｋsp=［Men+］＋［OH -］n 可转化为: ［Men+］=Ｋsp/［OH -］n =Ｋsp ［H+ ］n /Ｋw n -lg ［Men+］= -lgＫsp -nlg ［H+ ］+nlgＫw pc=pＫsp -npＫw +npH 2.硫化物 3.碳酸盐 4.水溶液中不同固相 3-2-5 配合作用 1、 水体中溶解态的重金属大部分以配合物的形式存在，因为水中存在着多种无机、有机配位体： a.无机配体：OH-、Cl-等 b.有机配体：腐殖酸、有机洗涤剂（NTA）等 例如：汞在湖水中主要与腐殖酸配合，在海水中主要与Cl-配合 3-2-5 配合作用 2、 水体中的配合作用直接影响着金属化合物的存在形态、溶解度、迁移和生物效应（毒性）等。 例如：使原来不溶于水的金属化合物转变为可溶于水；改变固体表面的性质和吸附行为；改变金属对水生生物的营养可给性和毒性。 （1）氯离子对重金属的配合作用 水中氯离子与中金属的配合程度决定于氯离子的浓度,也决定于重金属离子对氯离子的亲和力. （2）羟基对重金属离子的配合作用 由于大多数重金属离子都能水解，水解过程实质上就是羟基的配合过程，是影响一些重金属难溶盐溶解度的主要因素。 3、腐殖质与水中重金属离子的配合作用 许多研究表明：重金属在天然水体中主要以腐殖酸配合物的形式存在；影响重金属在颗粒物的吸附和难溶化合物的溶解度；影响重金属对水生生物的毒性。 为什么在早期氯化消毒过程中要尽可能除去腐殖质？ 3-3 有机污染物的迁移： 在水中的迁移转化主要取决于有机污染物本身的性质以及水体的环境条件。一般通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集以及生物降解作用进行。 * 离子交换吸附对于从概念上解释胶体颗粒表面对水合金属离子的吸附是有用的，但是对于那些在吸附过程中表面电荷改变符号，甚至可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上的现象无法解释。因此，近年来有学者提出了专属吸附作用。 铝 铁 锰 硅 天然水中几种重要的易形成水合氧化物的金属 重要的水合氧化物主要有： 褐铁矿：Fe2O3﹒nH2O 水化赤铁矿：2Fe2O3﹒H2O 得到具有重要胶体作用的： 针铁矿：Fe2O3﹒H2O 水解