环境化学复习攻略 下载本文

主要论点:

1、如果两个电荷符号相异的胶体微粒接近时,吸引力总是占优势;

2、如果两颗粒电荷符号相同但电性强弱不等,则位能曲线上的能峰高度总是决定于电荷较弱而电位较低的一方。

在异体凝聚时,只要其中有一种胶体的稳定性甚低而电位达到临界状态,就可以发生快速凝聚,而不论另一种胶体的电位高低如何。 天然水环境和水处理过程中所遇到的颗粒聚集方式 压缩双电层凝聚:电解质浓度增大,离子强度升高 专属吸附凝聚:专属吸附异电,降低表面电位 胶体相互凝聚:电荷相反胶体相互中和凝聚 “边对面”絮凝:板面负电与边缘正电静电引力结合 第二极小值絮凝:颗粒较粗或某一维方面较长是时 聚合物粘结架桥絮凝:链状分子在颗粒间架桥黏结 无机高分子的絮凝:专属吸附、近距离架桥黏结 絮团卷扫絮凝:利用巨大表面能吸附卷带 颗粒层吸附絮凝:表面吸附

生物絮凝:藻类、细菌自身胶体作用,分泌高分子有机物的絮凝作用 影响胶体微粒聚沉的因素:

(1)、电解质的浓度(2)、微粒的浓度(3)、水体温度(4)、pH值 (5)、流动状态(6)、带相反电荷微粒间相互作用 第三节、溶解和沉淀

一、溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径

1、金属化合物在水中迁移能力,可用溶解度来衡量。溶解度小者,迁移能力小。反之亦然。

2、溶解反应时常是一种多相化学反应,在固--液平衡体系中,一般需用溶度积来表征溶解度 二、氧化物和氢氧化物

Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Hg(OH)2、Pb(OH)2 氧化物可视为氢氧化物的脱水产物

该类化合物直接与pH值有关,涉及水解和羟基配合物的平衡过程 Me(OH)n(s) →Men+ + nOH- 根据溶度积:Ksp = [Men+][OH-]n

可转换为:[Men+] = Ksp / [OH-]n = Ksp[H+]n / Kwn –lg[Men+] = –lgKsp – nlg[H+] + nlgKw pC= pKsp – npKw + npH=(pKsp -14n)+ npH

可以用pC-pH 图,斜率等于n,即金属的化合价。截距为pH=14-(1/n)pKsp 同价金属离子有相同的斜率

随着溶液pH的降低,lg[Men+]增加,即溶解度增加,这说明酸性条件下,有利于金属氢氧化合物的溶解,而碱性条件有利于其形成沉淀。

如果考虑到羟基配合作用情况,可以把金属氧化物或氢氧化物的溶解度(MeT)表征如下

nMeT?[Mez?]??[Me(OH)n1z?n]

水中铜在不同PH下存在的形式

pH < 6.5 以Cu2+; pH < 2 Fe3+

pH =6.5-9.5 CuCO3占优势; pH 2-4 FeOH2+占优势 pH >9.5 Cu (OH)3-占优势; pH 4-9 Fe (OH)2+占优势 pH 更高时 Cu (OH)42-; pH > 9 Fe (OH)4-

固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征,它们和质子或 羟基离子都发生反应,存在一个pH值,在该值下溶解度为最小值。在碱性或酸性更强的pH值区域内,溶解度都会变得更大。 硫化物

金属硫化物是比氢氧化物溶度剂更小的一类难溶沉淀物,天然水中若有S2-存在,则许多重金属都能和其结合沉淀。

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: [Me2+]=Ksp/[S2-]Ksp[H+]2/(0.1K1K2)

水环境中S2-的平衡非常重要。主要通过水中有H2S存在时,溶于水中气体呈二元酸状态

在饱和水溶液中,H2S浓度总是保持在0.1mol/L, Ksp’=[H+]2[S2-] = = 1.16×10-23

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Me2+,则有: [Me2+][S2-] = Ksp 在任一pH值的水中

[Me2+] = Ksp / [S2-] = Ksp[H+]2 / Ksp’= Ksp[H+]2 / (0.1K1·K2)

碳酸盐

碳酸盐沉淀实际上是二元酸在三相(Me2+--CO2--H2O)中的平衡分布问题。 1)封闭体系

CT为常数,,以碳酸钙为例 CaCO3(s)在纯水中的溶解 CaCO3的溶解度 KSP = [Ca2+] [CO32-] = 10-8.23 1、[Ca2+]和[CO32-]的乘积必须是常数:

2、在pH>pK2高pH区时,lg[CO32- ]线斜率为零,lg[Ca2+]线斜率也为零; 3、在pK1

溶液中的溶质为Ca2+、H2CO3*、CO32-、H+和OH-,有六个未知数。 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 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+] = Ksp / [CO32-] = Ksp/ (CTα2) 综合考虑,可得: [Ca2+] = (Ksp/α2)1/2 对于其他金属碳酸盐则可写为:

lg[Me2+] = 0.5lgKsp– 0.5pα2

用pC-pH图表示碳酸钙溶解度与pH的关系,在不同pH区域中存在以下条件便可绘制:

当pH>pK2,α2≈1:

1g[Ca2+] = 0.5lgKsp