水中无机物迁移转化-1南华大学于.pptVIP

在酸碱反应中，酸是质子给予体，碱是质子接受体，氢离子活度及pH值表示了水溶液的酸碱性 在氧化还原反应中，还原剂是电子给予体，氧化剂是电子接受体，我们可以类似地用电子活度(αe)和pE来衡量水溶液的氧化还原性。 定义: pE=-lg (αe) pE是平衡状态下（假想）的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势。 pE越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强。 pE越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。 2) 氧化还原电位E和pE的关系 对于一个包括n个电子的氧化还原反应: Ox(氧化态)+ne = Red(还原态） 思考题 解： ２．天然水体的pE－ pH图 在氧化还原体系中，pE与氧化态浓度、还原态浓度和体系pH有关 pE—pH图表示氧化态浓度、还原态浓度一定的条件下的pE与pH 的关系 pE—pH图显示了水中各形态的稳定范围及边界线 　水中铁的pE—pH图 (1)水的氧化还原限度（稳定区） 在绘制pE—pH图时，必须考虑水的氧化还原反应限定图中的区域边界。 水的氧化限度：1/4O2(g)+H++e=1/2H2O pE0=20.75 pE=20.75-pH 水的还原限度：H++e=1/2H2　　 pE0=0 pE=-pH 水的氧化限度以下的区域为O2稳定区，还原限度以上的区域为H2稳定区，在这两个限度之内的H2O是稳定的。 (2) pE—pH图 以Fe的pE—pH图的绘制为例 假定溶液中溶解性铁的浓度为 1.0x10－7mol/L， 不考虑Fe(OH)2+及FeCO3等形态的生成。 水中铁的pE—pH图 22 - 20 - 18 - 16 - 14 -12 - 10 - 8 - 6 - 4 - 2 - 0 - -2 - -4 - -6 - -8 - -10 - 0 2 4 6 8 10 12 14 Fe3+ Fe(OH)3 FeOH 2+ Fe2+ Fe(OH)2 FeOH + 水中铁的pE—pH图 3. 无机氮化物的氧化还原转化 水中氮主要以NH4+或NO3－形态存在，少量以NO2－。 氮体系的转化反应是微生物的催化作用形成的。 设总氮浓度为1.00×10－4mol/L，水体pH=7.00 NH4+，NO2－，NO3－ 之间的转化 (1) pE5时，lg[NH4+]=－4.00 1/6NO2-+4/3H++e-＝1/6NH4++1/3H2O 1/8NO3-+5/4H++e-＝1/8NH4++3/8H2O lg[NO2－]=－38.86+6pE lg[NO3－]=－53.20+8pE NH4+，NO2－，NO3－ 之间的转化 (2) pE=6.5左右时，lg[NO2－]=－4.00 1/6NO2-+4/3H++e-＝1/6NH4++1/3H2O 1/2NO3-+H++e- ＝ 1/2NO2-+1/2H2O lg[NH4+]= 30.92－6pE lg[NO3－]=－18.30+2pE NH4+，NO2－，NO3－ 之间的转化 (3)当pE7时，lg[NO3－]=－4.00 1/8NO3-+5/4H++e-＝1/8NH4++3/8H2O 1/2NO3-+H++e- ＝ 1/2NO2-+1/2H2O lg[NO2－]=10.30－2pE lg[NH4+]=45.20－8pE 水中NH4+－ NO2－－NO3－ 体系的对数浓度图 氧垂曲线的区段划分 清洁区：表明未被污染，氧及时得到补充 分解区：细菌对排入的有机物进行分解，其消耗的溶解氧量超过通过大气补充的氧量，因此，水体中溶解氧下降，此时细菌个数增加。 腐败区：溶解氧消耗殆尽，水体进行缺氧分解，当有机物被分解完后，腐败区即告结束，溶解氧又复上升。 恢复区：有机物降解接近完成，溶解氧上升并接近饱和。 清洁区：水体环境改善，又恢复至原始状态。 五、配合作用 重金属大部分以配合物形态存在于水体，其迁移、转化及毒性等均与配合作用有密切关系。 配位体的分类 无机配位体： OH－、Cl－ 、CO32－ 、HCO3－ 、F－ 、S2－等； 有机配位体： 动植物组织的降解产物（如氨基酸、糖、腐殖酸）; 生活废水中的洗涤剂、 清洁剂、NTA、EDTA、 农药和大分子环状化合物等。 1. 配合物在溶液中的稳定性 K1－K4:逐级生成常数（逐级稳定常数） β1－β4:累积生成常数（累积稳定常数） βn= K1K1···Kn 配合反应平衡常数的一般表达式 Kn或βn越大，配合离子愈难离解，配合物愈稳定。 从稳定常数的值可以算出溶液中各级配合离子的平衡浓度。