颗粒物与水之间的迁移优秀PPT.ppt

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1、其次节其次节 水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物的迁移转化l 无机污染物，特殊是重金属和准金属等污染物，一旦进入水环境，均不能被生物降解，主要通过l 沉淀溶解、氧化还原、协作作用、胶体形成、吸附解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，造成永久性的潜在危害。其次节其次节 水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物的迁移转化一、颗粒物与水之间的迁移一、颗粒物与水之间的迁移 1 1水中颗粒物的类别水中颗粒物的类别 (1)(1)矿物微粒和粘土矿物：矿物微粒和粘土矿物：(2)(2)金属水合氧化物：铝、铁、锰、硅等金属的金属水合

2、氧化物：铝、铁、锰、硅等金属的水合氧化物水合氧化物 (3)(3)腐殖质：腐殖质是一种带负电的高分子弱电腐殖质：腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质解质 (4)(4)水体中悬浮沉积物水体中悬浮沉积物 (5)(5)其它：藻类、细菌、病毒、油滴等。其它：藻类、细菌、病毒、油滴等。一、颗粒物与水之间的迁移一、颗粒物与水之间的迁移 2水环境中颗粒物的吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用 水环境中胶体颗粒的吸附作用大体可分为水环境中胶体颗粒的吸附作用大体可分为:表面吸附、离子交换吸附和专属吸附等。表面吸附、离子交换吸附和专属吸附等。表面吸附：属于物理吸附，胶体具有巨大的比表表面吸附：属于物理吸附，胶体具有巨大的

3、比表面和表面能面和表面能 离子交换吸附：属于物理化学吸附离子交换吸附：属于物理化学吸附 专属吸附专属吸附:除化学键的作用外，范德华力或氢键除化学键的作用外，范德华力或氢键起作用，专属吸附作用不但可使表面电荷变更符起作用，专属吸附作用不但可使表面电荷变更符号，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面号，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。上。一、颗粒物与水之间的迁移一、颗粒物与水之间的迁移一、颗粒物与水之间的迁移一、颗粒物与水之间的迁移 2 2水环境中颗粒物的吸附作用水环境中颗粒物的吸附作用 吸附等温线和等温式：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吸附是指溶液中的溶质在界面层

4、浓度上升的现象。上升的现象。水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程，在确定温度下当吸附达到平衡时，衡过程，在确定温度下当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量（颗粒物表面上的吸附量（G G）与溶液中溶质）与溶液中溶质平衡浓度（平衡浓度（c c）之间的关系，可用吸附等温）之间的关系，可用吸附等温线表示。线表示。吸附等温线和等吸附等温线和等温式：温式：水体中常见水体中常见的吸附等温线有的吸附等温线有三类：三类：即即HenryHenry型、型、FreundlichFreundlich型、型、LangmuirLangmuir型，型，简称简称H,F,LH,F,L型型

5、l吸附等温线和等温式：吸附等温线和等温式：Gl 等温线在确定程度上反映了吸附剂与吸附物的特性，其形式等温线在确定程度上反映了吸附剂与吸附物的特性，其形式在很多状况下在很多状况下 与试验所用溶质浓度区段有关。当溶质浓度甚与试验所用溶质浓度区段有关。当溶质浓度甚低时，可能在初始区段中呈现低时，可能在初始区段中呈现H H型，当浓度较高时，曲线可能表型，当浓度较高时，曲线可能表现为现为F F型，但统一起来仍属于型，但统一起来仍属于L L型的不同区段。型的不同区段。影响吸附作用的因素影响吸附作用的因素l溶液溶液pHpH值对吸附作用的影响。在一般状况下，颗值对吸附作用的影响。在一般状况下，颗粒物对重金属的

6、吸附量随粒物对重金属的吸附量随pHpH值上升而增大。当溶值上升而增大。当溶液液pHpH超过某元素的临界超过某元素的临界pHpH值时，则该元素在溶液值时，则该元素在溶液中的水解、沉淀起主要作用。中的水解、沉淀起主要作用。l 溶液溶液pHpH值对吸附作用的影响。在一般状况下，值对吸附作用的影响。在一般状况下，颗粒物对重金属的吸附量随颗粒物对重金属的吸附量随pHpH值上升而增大。值上升而增大。l 颗粒物的粒度和浓度对重金属吸附量的影颗粒物的粒度和浓度对重金属吸附量的影响。颗粒物对重金属的吸附量随粒度增大而削减，响。颗粒物对重金属的吸附量随粒度增大而削减，并且，当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物并且

7、，当溶质浓度范围固定时，吸附量随颗粒物浓度增大而削减。浓度增大而削减。l 此外，温度变更、几种离子共存时的竞争此外，温度变更、几种离子共存时的竞争作用均对吸附产生影响。作用均对吸附产生影响。影响吸附作用的因素影响吸附作用的因素3 3沉积物中重金属的释放沉积物中重金属的释放(1)(1)盐浓度上升：碱金属和碱土金属阳离子可盐浓度上升：碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来，这是金属从沉积物中释放出来的主要来，这是金属从沉积物中释放出来的主要途径之一。途径之一。(2)(2)氧化还原条件的变更：在湖泊、河口及近氧化还原条件的变更：在湖泊、河口

8、及近岸沉积物中一般均有较多的耗氧物质，使岸沉积物中一般均有较多的耗氧物质，使确定深度以下沉积物中的氧化还原电位急确定深度以下沉积物中的氧化还原电位急剧降低，并将使铁、锰氧化物可部分或全剧降低，并将使铁、锰氧化物可部分或全部溶解，故被其吸附或与之共沉淀的重金部溶解，故被其吸附或与之共沉淀的重金属离子也同时释放出来。属离子也同时释放出来。(3)(3)降低降低pHpH值：值：pHpH值降低，值降低，导致碳酸盐和氢氧化物导致碳酸盐和氢氧化物的溶解，的溶解，H+H+的竞争作用的竞争作用增加了金属离子的解吸增加了金属离子的解吸量。在一般状况下，沉量。在一般状况下，沉积物中重金属的释放量积物中重金属的释放量

9、随着反应体系随着反应体系pHpH的上升的上升而降低而降低(4)(4)增加水中协作剂的含量：增加水中协作剂的含量：自然或合成的协作剂运自然或合成的协作剂运用量增加，能和重金属用量增加，能和重金属形成可溶性协作物，有形成可溶性协作物，有时这种协作物稳定度较时这种协作物稳定度较大，可以溶解态形态存大，可以溶解态形态存在，使重金属从固体颗在，使重金属从固体颗粒上解吸下来。粒上解吸下来。二、水中颗粒物的聚集二、水中颗粒物的聚集l 胶体颗粒的聚集亦可称为凝合或絮凝。在探胶体颗粒的聚集亦可称为凝合或絮凝。在探讨聚集的化学概念时，这两个名词时常交换运用。讨聚集的化学概念时，这两个名词时常交换运用。这里把由电介

10、质促成的聚集称为凝合，而由聚合这里把由电介质促成的聚集称为凝合，而由聚合物促成的聚集称为絮凝。物促成的聚集称为絮凝。l 胶体颗粒是长期处于分散状态还是相互作用胶体颗粒是长期处于分散状态还是相互作用聚集结合成为更粗粒子，将确定着水体中胶体颗聚集结合成为更粗粒子，将确定着水体中胶体颗粒及其上面的污染物的粒度分布变更规律，影响粒及其上面的污染物的粒度分布变更规律，影响到其迁移输送和沉降归宿的距离和去向。到其迁移输送和沉降归宿的距离和去向。1胶体颗粒凝合的基本原理和方式胶体颗粒凝合的基本原理和方式 典型胶体的相互作用是以典型胶体的相互作用是以DLVO物理理论为物理理论为定量基础。定量基础。1 1胶体颗

11、粒凝合的基本原理和方式胶体颗粒凝合的基本原理和方式 异体凝合理论：适用于处理物质本性不同、异体凝合理论：适用于处理物质本性不同、粒径不等、电荷符号不同、电位凹凸不等之粒径不等、电荷符号不同、电位凹凸不等之类的分散体系。类的分散体系。异体凝合理论的主要论点为：假如两个电荷异体凝合理论的主要论点为：假如两个电荷符号相异的胶体微粒接近时，吸引力总是占符号相异的胶体微粒接近时，吸引力总是占优势；假如两颗粒电荷符号相同但电性强弱优势；假如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确定于不等，则位能曲线上的能峰高度总是确定于荷电较弱而电位较低的一方。因此，在异体荷电较弱而电位较低的一方。

12、因此，在异体凝合时，只要其中有一种胶体的稳定性甚低凝合时，只要其中有一种胶体的稳定性甚低而电位达到临界状态，就可以发生快速凝合，而电位达到临界状态，就可以发生快速凝合，而不论另一种胶体的电位凹凸如何。而不论另一种胶体的电位凹凸如何。自然水环境和水处理过程中所遇到的颗粒聚自然水环境和水处理过程中所遇到的颗粒聚集方式，大体可概括如下：集方式，大体可概括如下：(1)(1)压缩双电层凝合压缩双电层凝合;(2);(2)专属吸附凝合专属吸附凝合;(3);(3)胶体胶体相互凝合相互凝合(4)“(4)“边对面边对面”絮凝絮凝;(5);(5)其次微小值絮其次微小值絮凝凝;(6);(6)聚合物粘结架桥絮凝聚合物粘结架桥絮凝;(7);(7)无机高分子的无机高分子的絮凝絮凝;(8);(8)絮团卷扫絮凝絮团卷扫絮凝;(9)(9)颗粒层吸附絮凝颗粒层吸附絮凝;(10);(10)生物絮凝生物絮凝其次节其次节 水中无机污染物的迁移转化水中无机污染物的迁移转化l一、颗粒物与水之间的迁移一、颗粒物与水之间的迁移l二、水中颗粒物的聚集二、水中颗粒物的聚集l三、溶解和沉淀三、溶解和沉淀l四、氧化和还原四、氧化和还原l五、协作作用五、协作作用l