水中苯挥发引起的热力学焓变过程-环境化学.PDFVIP

第32卷　 第6期 环　 境　 化　 学 Vol. 32,No. 6 2013年　 　 6月 ENVIRONMENTAL CHEMISTRY June　 　 2013 DOI:10.7524/j.issn.0254-6108.2013.06.022 水中苯挥发引起的热力学焓变过程∗ 1 1∗∗ 2 张　 佳 　 吴慧芳 　 陈丽萍 (1. 南京工业大学环境学院/ 江苏省工业节水减排重点实验室,南京,211816; 2. 南京工业大学城市建设与安全工程学院,南京,211816) 摘　 要　 利用水槽试验对苯的挥发特性进行研究,在此基础上,通过数值计算探求苯在挥发过程中热力学因 素焓的变化规律.结果表明,焓变的时空变化与浓度的时空变化密切相关.随挥发时间的增加,苯浓度下降,焓 变的数值也越来越小;随水流下移,苯浓度峰值下移,焓变峰值的位置也不断下移;随着铅垂高度Y的增加,苯 的扩散速度增大,焓变值不断减小;而在同一时刻,在宽度Z方向,焓变的数值曲线都呈阶梯性变化. 关键词　 苯,挥发,热力学,焓变,水槽试验. 芳香族有机化合物是一类有毒的污染物,在湖泊、河流等水体中普遍存在.水体中的芳香族化合物 随自身物理化学性质和环境条件不同而进行着吸附、分配、溶解、降解、挥发等多种迁移转化行为,其中 挥发是这类有机污染物迁移转化的一种重要途径.污染物在水-气界面的挥发无疑会对水气两相环境造 [1-2] 成污染 ,严重情况下甚至演变成环境灾害,对人类造成威胁.近年来,随着工业的发展芳香族化合物 [3-7] 污染日趋严重,其迁移转化的行为引起国内外学者的广泛关注 .为了降低甚至根除此类有机污染物 挥发对环境的污染和人类的危害,研究其挥发的规律意义深远. [8] [9] [10] 毕新慧 、Chevreuil 等对多氯联苯的部分环境行为进行了分析,陈丽萍 等也对挥发性污染物 的水气迁移耦合扩散进行了动力学研究,而从热力学角度对苯系物的挥发作用进行分析论证,则需要更 深层次的研究.本文以芳香族化合物中的苯做实例,通过模型试验[11-12]和数值计算研究一定条件下苯 在水体和空气不同位置的挥发行为,以热力学指标焓变ΔH为研究对象,探讨了不同位置和气液环境中 苯的挥发特性. 1　 模型建立与实验设计 1.1　 浓度计算模型 [13] 挥发作用的双膜理论 认为,化学物质从水中挥发时,必须克服近水表层和空气层的阻力,也就是 化学物质在挥发的过程中分别通过薄的“液膜”和薄的“气膜”组成的界面.而物质在界面达到瞬时的气 液平衡时,遵循亨利定律.亨利定律表达式知亨利常数K 的计算式为: H K = C / C (1) H α β -3 式中,C 、C 分别为挥发性污染物在水中和空气中的浓度(g·m ). α β 陈丽萍[11-12]得出的挥发性污染物的水气迁移耦合扩散完整的动力学模型方程为: ∂C ∂(uC)i ∂ 1 -KH +