第3章 水环境化学2幻灯片.pptVIP

⒉硫化物 S2-几乎可使所有重金属从水中除去。当水中有H2S时，溶于水中呈二元酸状态，其分级电离为： H2S ? H+ + HS- K1 = 8.9×10-8 HS- ? H+ + S2- K2 = 1.3×10-15 两式相加可得： H2S ? 2H+ + S2- K12 ＝K1·K2 ＝1.16×10-22= [H+]2[S2-]/[H2S] 在饱和水溶液中，可认为 [H2S]＝0.1mol/L，则： [H+]2[S2-]=1.16×10-23 = 0.1K1·K2= Ksp′ 可把Ksp′看成是一个溶度积。 在任一pH值的水中，[S2-]=1.16×10-23/[H+]2= Ksp′ /[H+]2 溶液中促成硫化物沉淀的是 S2-，若溶液中存在二价金属离子M2+，则有： [M2+][S2-] = Ksp 因此在硫化氢和硫化物均达到饱和的溶液中，可算出溶液中金属离子的饱和浓度为： [M2+]= Ksp/[S2-] = Ksp[H+]2/(0.1K1·K2) ? 由于硫化物的溶解度甚小，当水中出现少量硫离子时，即可出现金属硫化物沉淀，使重金属离子的迁移能力大大降低。例如，当含有10-10 mol/L的硫离子时，水体中的Cu2+、Cd2+、Pb2+离子的平衡浓度分别为6×10-26、8×10-17和10-18mol/L，说明这些离子完全被沉淀出来。其他金属离子如Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Hg2+等，在[S2-]=10-10 mol/L情况下，也完全可以从水中沉淀出来。可见硫离子对重金属在水体中的迁移有较大影响。 ⒊碳酸盐 在M2+-H2O-CO2体系中，碳酸盐沉淀实际上是二元酸在三相中的平衡分布问题。以CaCO3为例： ①CT＝常数，CaCO3的溶解度： CaCO3(S)? Ca2+ + CO32- Ksp =[Ca2+][CO32-]=10-8.32 [Ca2+] =KSP/(CTα2) CT-总碳酸量， α- 分布系数 ②CaCO3（s）在纯水中的溶解： 溶液中的溶质为Ca2+、H2CO3*、HCO3-、CO32-、H+和OH-。如果考虑所有溶解出来的Ca2+ 在浓度上必然等于溶解碳酸化合态的总和，就可得到方程式： [Ca2+]=CT ① 此外，溶液必须满足电中性条件： 2[Ca2+]+[H+]＝[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-] 达到平衡时，可以用CaCO3(s)的溶度积来考虑： [Ca2+][CO32-]=KSP [Ca2+] = KSP/ [CO32-] = KSP/ (CTα2) = KSP/( [Ca2+] α2) [Ca2+] = (KSP/α2)1/2 -lg [Ca2+] = 0.5p KSP － 0.5p α2 对于其它金属碳酸盐则可写成： -lg [M2+] = 0.5p KSP － 0.5p α2 * 相似相吸原理 * 在市场销售的奶瓶中，有一些色彩艳丽的奶瓶会释放出铅等重金属，婴幼儿经常使用这种奶瓶 会遭铅污染，轻则导致消化不良、腹泻和贫血，重则造成心律失常、视听力下降、智力低下等中毒症状。 *