体以及藻类、细菌、病毒等生物胶体。 2、非粘土矿物和粘土矿物:
非粘土矿物:常为石英(SiO2)、长石(KalSi3O8)等,晶体交错, 结实、颗粒粗,不易碎裂,缺乏粘结性。
粘土矿物:常为云母、蒙脱石、高岭石,层状结构,易于碎裂, 颗粒较细,具有粘结性,可以生成稳定的聚集体。
粘土矿物是天然水中最重要、最复杂的无机胶体,是天然水中具有显著胶体化学特性的微粒。主要成分为铝或镁的硅酸盐,具有片状晶体结构。 3、金属水合氧化物:
铝、铁、锰、硅等金属的水合氧化物在天然水中以无机高分子及溶胶等形态存在,在水环境中发挥重要的胶体化学作用 4、腐殖质:
1)、芳香族化合物,有机弱酸性分子量从700-200000不等;
2)、带负电的高分子弱电解质,其形态构型与官能团(羧基、 羰基、羟基)的离解程度有关。
3)、pH较高或离子强度低,构型伸展,亲水性强趋于溶解。
pH较低或金属离子浓度高,卷缩成团,亲水性弱,趋于 沉淀或凝聚。
腐殖质对物质迁移的作用:(重要)
1)、腐殖质能与金属离子结合 2)、对水中有机污染物溶解作用
3)、与水中的水合氧化物、黏土矿物等无机胶体物质结合成 为有机-无机胶体复合物。
5、水体悬浮沉积物:
天然水体中各种环境胶体物质相互作用结合成聚集体,即为水中悬浮沉积物,它们可以沉降进入水体底部,也可重新再悬浮进入水中。 6、其他
湖泊中的藻类,污水中的细菌、病毒、废水排出的表面活性剂、油滴等,也都有类似的胶体化学表现,起类似的作用。 三、水环境中颗粒物的吸附作用主要有: 1、表面吸附、离子交换吸附、专属吸附
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作用,胶体表面积愈大,所产生的表面吸附能也愈大,胶体的吸附作用也就愈强,它是属于一种物理吸附 离子交换吸附:
在吸附过程中,胶体每吸附一部分阳离子,同时也放出等量的其他阳离子,因此把这种吸附称为离子交换吸附,它属于物理化学吸附。
特征:可逆反应,不受温度影响,酸碱条件下均可进行,其交换吸附能力与溶质的性质、浓度及吸附剂性质等有关。
专属吸附:指吸附过程中,溶质离子以配位离子的形式与胶体进行作用,除了化学键的作用外,尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号,而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。 1)、配合离子、有机离子、有机高分子和无机高分子的专属吸附作用特别强烈。 2)、水合氧化物胶体对重金属离子有较强的专属吸附作用,被吸附的金属离子进入Stern层中(重要)
G
3)、专属吸附可在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面也能进行吸附作用。
2、胶体物质对污染物的吸附作用 (1)粘土矿物对重金属的吸附 机制一:离子交换吸附
≡AOH + Me2+ = ≡AOMe+ + H+ 机制二:配位作用吸附
Me2+ + nH2O= Me(OH)n(2-n)+ + nH+
≡AOH + Me(OH)n(2-n)+ =≡AMe (OH)n+1(2-n)+ (2)水合金属氧化物对重金属的吸附 机制:配合化合过程
n≡AOH + Men+ = (≡AO)n→Me + nH+ 3)腐殖质对重金属的吸附
1、重金属离子浓度高---离子交换吸附为主;(重要) 2、重金属离子浓度低---螯合作用吸附为主;(重要) Mn2+----离子交换吸附为主;
Cu2+、Ni2+----螯合作用吸附为主 Zn2+、Co2+----离子交换、螯合作用吸附
3、水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别(重要)
项目 发生吸附的表面净电荷的符号 非专属吸附 - 专属吸附 -、0、+ C
G=k
金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH值 吸附发生的位置 反离子 阳离子交换 >零电位点 扩散层 配位离子 配位体交换 任意值 内层
四、吸附等温线
吸附等温线和等温式:吸附是指溶液中的溶质在界面层浓度升高的现象(重要) 水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程,在固定的温度条件下,当吸附达到平衡时,颗粒物表面上的吸附量(G)与溶液中溶质平衡浓度(c)之间的关系,可用吸附等温线来表达。
G=(C0-C)V/m
水体中常见的吸附等温线有三类:Henry型、Freundlich型、Langmuir型,简称为H、F、L型 吸附速率
吸附速率---单位时间内吸附到吸附剂上的吸附物浓度:V=(Ct-C0)/t
吸附速率的环境化学意义:决定吸附过程的主要因素是吸附速率,而不是平衡时的吸附量.
H型 等温线为直线型(重要)