环境化学-重金属污染化学.pptVIP

3. 重金属污染化学 3.1 重金属迁移转化的概念 3.2 重金属的化学转化迁移 3.2.1 配合作用与重金属的迁移 3.2.2 氧化还原作用与重金属的迁移 3.2.3 吸附作用与重金属的迁移 重金属在水环境中发生空间位置的移动和存在化学形态的转化以及由此引起的富集、分散过程。 1）化学形态 在环境中实际存在的形式，包括四方面内容 （a）价态 化合价 （b）化合态 存在的化学实体的具体形式 （c）结构态 具体的分子构型 （d）结合态 与载体共存的具体形式，如水合、有机、结晶等形式 eg. 毒性 CH3Hg+Hg2+，Cu2+Cu，Cr6+Cr3+ 2）迁移类型 （a）机械迁移 结合在悬浮颗粒物上或自身随水流运动 （b）化学转化迁移 通过化学反应改变形态等 （c）生物迁移 通过生物化学过程改变形态等 3）水迁移能力 以存在比值和溶解度表征 配合体：OH-、Cl-、SO42-、CO32-、F-、S2-、PO43- 表 天然水中重金属无机配合物主要形态 3.2.1.1 羟基、Cl-对重金属的配合作用 单核配合物经逐步羟络反应、羟桥化缩合形成多核配合物。 已知Zn(II)、Hg(II)、Sn(IV)不能形成多核配合物。 Eg. 已知天然水pH=8.5，TCl=0.5 mol·L-1，问Cl-和OH-对Hg(II)的配合竞争。（此条件接近海水条件） 解：对Hg(II) 推出 [HgCl+] = b1 [Hg2+] [Cl-] [HgCl20] = b2 [Hg2+] [Cl-]2 [HgCl3-] = b3 [Hg2+] [Cl-]3 [HgCl42-] = b4 [Hg2+] [Cl-]4 [HgOH+] = b5 [Hg2+] [OH-] [Hg(OH)20] = b6 [Hg2+] [OH-]2 ∴ THg(II)= [Hg2+]+[HgCl+]+[HgCl20]+ [HgCl3-] +[HgCl42-] +[HgOH+] +[Hg(OH)20] =[Hg2+](1+b1 [Cl-]+ b2 [Cl-]2 + b3 [Cl-]3 + b4 [Cl-]4 + b5 [OH-] + b6 [OH-]2 ) =[Hg2+]f 假定 TClTHg，则可认为[Cl-]=TCl=0.5 mol·L-1 又 [OH-]=10-5.5 mol·L-1 推出 3.2.1.2 腐殖质对重金属的配合作用 天然水pH≥4时，腐殖质中-COOH的H解离，发生（B）、（C）、（E）； 天然水pH≥7时，腐殖质中-OH的H解离，发生（A）、（D）； 配合作用强度 Hg2+Cu2+Ni2+Zn2+Co2+Cd2+Mn2+ 腐殖质中分子量小的与重金属配合作用强，配合物溶解度高，富里酸腐殖酸胡敏素 3.2.1.3 螯合剂NTA对重金属的配合作用 NTA，N(CH2COOH)3Na，氮基三乙酸钠盐，洗涤剂 3.2.1.3.1 NTA对重金属的配合作用 同理可列出 、 、 ，并作出a-pH图。 Eg. pH=7.00，TNTA=1.00×10-2molL-1，TPb(II)=1.00×10-5molL-1 推出 Pb(II)的形态基本全是[PbT-]，即[PbT-]=1.00×10-5molL-1 3.2.1.3.2 NTA对重金属氢氧化物的螯合作用 pH=7.00时， ∴ NTA对Pb的溶出作用很明显。 3.2.1.3.3 NTA对重金属微溶盐的作用 pH=7.00，TNTA=1.00×10-2molL-1， 3.2.1.3.4 Ca2+对NTA与重金属微溶盐作用影响 pH=7.00， ∴ Ca2+的存在影响极大。 返回 3.2.2.1 体系的氧化还原电位 3.2.2.2 水环境的决定电位体系 天然水中有机物重要组成元素的最终氧化产物 3.2.2.3 水环境的pE 中性、富含DO的天然水，pH=7.00，PO2=0.21atm， 中性、有机物积累的天然水体系为微生物分解有机物产生CH4-CO2 假设 PCO2=PCH4=1atm，则pE=pE0-pH=2.87-7.00=-4.13 3.2.2.4 天然水体中重金属的氧化还原转化 eg. Fe3+ - Fe2+ - H2O 设总溶解态Fe浓度TFe=1.0×10-3molL-1 当pEpE0时，[Fe3+][Fe2+] ∴[Fe2+]=1.0×10-3molL-1 ，log[Fe2+]= -3.0 推出