络合作用与吸附平衡

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1、水体中螯合剂对重金属迁移转化影响1（3）螯合剂同金属碳酸盐的反应。固体PbCO3通常在天然水所有的pE—pH范围和碱性范围都是稳定的，但在存在NTA情况下，PbCO3是否会溶解呢？下面通过一则计算来考察此问题。例：NTA浓度为9.7×10-5M的水中与PbCO3在pH=7.00下处于平衡，计算PbCO3是否被NTA显著络合？在pH=7.0条件下，CO2优势形态是HCO3-,在pH=7.0条件下，NTA优势形态是HT2-，因此PbCO3同HT2-在pH=7.0时的反应为：PbCO(s)+HT2PbT-+HCO3-2上式是由下列各式相加得到：总平衡常数K==Ksp·K3·Kf·K/

2、=4.06×10-23可见PbCO3溶解成PbT-的程度取决于HCO3-浓度，天然水中HCO3-为1.0×10-3M(pH=7.0,1atm下)，则可见，绝大部分NTA将以PbT-存在（97.6%NTA），未络合HT2-较少（2.4%）。上述几例计算表明：NTA能将重金属从沉淀中释放出来，显然这对螯合剂的使用提出了一个潜在的环境问题。同时NTA等螯合剂对污水的二级处理也是不利的，水体中配体的存在可使管道和含有重金属的沉积物中的重金属重新溶解，从而降低重金属的去除效率。但这同时也是一个十分复杂的问题，还必须考虑诸如pH、HCO-3浓度、Ca2+浓度及底泥性质等因素，此外，也应考虑

3、动力学因素。NTA存在的潜在危险，使人们意识到某种化学物质的环境效应是长期的。4（4）Ca2+对螯合剂与难溶盐反应的影响我们知道，Ca2+、Mg2+都以较大浓度存在于天然水中，特别是Ca2+与水生生物抗酸雨有关。他们可与螯合剂形成螯合物，故能与微溶盐中的重金属竞争螯合而影响微溶盐的螯合溶解作用。例：pH=7.00，未络合Ca2+浓度=1.0×10-3M，[HCO-3]=1.0×10-3M,考虑Ca2+对NTA—PbCO3（s）络合反应的影响。无PbCO3(s)存在时（即未被Pb2+污染）HT2-H++T3-K3=5.25×10-11Ca2++T3-CaT-Kf=1.48×108

4、5总反应平衡：Ca2++HT2-CaT-+H+6可以发现结合在CaT-中的NTA分布取决于[Ca2+]和[H+]，天然水中未络合的[Ca2+]=1.0×10-3M，pH=7.00，则即大部分NTA以CaT-存在。存在PbCO3(s)时，发生下列总反应：7上述总反应由下列两反应相加，此两反应由上述计算得到。PbCO3(s)+HT2-PbT-+HCO-3K1=4.06×10-2CaT-+H+Ca2++HT2-转换写法：8可见，由于Ca2+竞争，大约1/3的NAT以PbT-存在（34%NAT），而无Ca2+时NAT绝大部分以PbT-存在（由前面计算题的结果可见97.6%NAT）。故C

5、a2+竞争使NTA对PbCO3的螯合溶解作用减弱，溶解作用与[HCO3-]和[H+]有关。9腐殖质形成的螯合物腐殖质的生成及其主要成分腐殖质的化学结构由腐殖质形成鳌合物10腐殖质的生成及其主要成分由于腐殖质（Humus）的组成和结构非常复杂，尽管1800年前腐殖质就已经为人所知，但目前人们对它的化学性质和结构等方面迄今还不十分了解。但长期以来，人们对它的研究兴趣却一直有增无减，目前，腐殖质化学已经成为化学上的一个分支学科。11腐殖质的环境化学意义在于：①存在于天然水体（或土壤）中的腐殖质对金属离子有螯合作用，对有机物有吸附作用，成为水（或土壤）的天然净化剂；②在加工生产饮用水的

6、氯化过程中，原水中腐殖质与药剂Cl2（及其中所含Br2）反应，可生成三卤甲烷类化合物（THMs），具有强致癌性，成为公众健康的一大隐患；③水体中的腐殖质可能作为光敏物质参与光化学氧化还原反应。在光敏化反应过程中，光能首先被光敏物质（如天然水中的腐殖质或微生物）所吸收，然后处于激发态的光敏物质将它所吸收的能量传递给基态的化学物质，使之成为激发态并发生改变其分子结构的分解反应，而光敏物质又回到初始的基态。在光化学氧化还原反应中，光敏物质起着类似催化剂的作用，其分子结构本身并不发生改变。12一般地说，腐殖质首先在土壤中生成。土壤中生物体，特别是植物死亡后，在各种环境条件下分解后残留物

7、就是腐殖质。腐殖质在土壤中广泛存在，占土壤有机质总量的60-70%。腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶体物质。腐殖质不仅是土壤养分的主要来源，而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，是土壤肥力指标之一。土壤中腐殖质形成的过程如图2-7所示。作为起始物的植物和动物残体大致通过化学分解和微生物分解最终转为腐殖质。由于土壤和水体相通，不难理解，在水体和沉积物中也必然存在着相当数量的腐殖质。但也有研究者指出，海水中所含腐殖质，