水环境化学4--水环境中配合作用及吸附作用(11.20).ppt

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1、水环境中的配合作用水体中胶体物质及其吸附作用陈娟荣2009.11.20沉淀、溶解反应配合反应氧化还原反应吸附作用水中无机污染物的迁移转化1.水环境中的配合作用水体中的重金属除了进行沉淀-溶解、氧化还原反应外，还可以与很多配体发生配合反应。水体中各式各样的配体与金属离子形成配合物，对水体中重金属迁移及生物效应有很大的影响。有人认为，金属离子配位化合物的溶解度可能是影响重金属迁移最重要的因素。M+L=ML1.1配合物及稳定常数天然水中常见的无机配位体有OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、SO42-、

2、F-、S2-和PO43-。近年来，人们特别注意羟基和氯离子的配合作用，认为这两者是影响重金属难溶盐类溶解度的重要因素，能大大促进重金属在环境中的迁移。1.2无机配位体对重金属的配合作用羟基与金属离子的配合作用可大大提高某些重金属氢氧化物的溶解度。Hahne等人(1973)的研究表明，水中只能0.861μg/mL的Zn2+和0.039μg/mL的Hg2+；而当生成Zn(OH)2与Hg(OH)2和其他羟基配离子时，水中Zn2+的总溶解度可达160μg/mL，Hg2+的总溶解度可达107μg/mL。可见，

3、羟基配合作用促进重金属的溶解和迁移是不容置疑的。(1)羟基对重金属离子的配合作用氯与重金属配合作用的程度决定于Cl-的浓度及重金属离子对Cl-的亲和力。Cl-对Hg2+的亲和力最强。氯离子配合作用对重金属迁移的影响主要表现为：(a)大大提高了难溶重金属化合物的溶解度。当[Cl-]为1mol/L时，Zn、Cd、Pb化合物的溶解度分别增加2～77倍；Hg(OH)2和HgS的溶解度分别增加105倍和3.6×107倍。(b)由于氯络重金属离子的生成，减弱了胶体对重金属离子的吸附作用。可见，氯离子的配合作用可

4、以提高重金属的迁移能力。(2)氯离子对重金属离子的配合作用（一）NTA对重金属的配合作用（二）腐殖质与重金属的配合作用1.3有机配位体对重金属的配合作用腐殖质是天然水体中最重要的有机配体。水体中几乎所有金属离子都能与腐殖质形成螯合物。天然水体中对水质影响最大的有机物是腐殖质。腐殖质由生物残体在水、土、沉积物等介质中转化而来的。重金属在天然水体中主要以腐殖质的配合物形式存在。（二）腐殖质与重金属的配合作用(a)一般来说，重金属与腐殖质配合作用Hg2+Cu2+Zn2+Cd2+Ca2+Mg2+最强其次最差

5、以上这一效应在许多天然条件下都有表现。eg:沼泽地土壤严重缺乏有效铜，原因是该土壤有机质含量很高，绝大多数的Cu2+与腐殖酸形成稳定的螯合物。（二）腐殖质与重金属的配合作用(b)水体中的Ca2+Mg2+Cl-等离子的含量对腐殖质的螯合作用有一定的影响。(c)重金属与腐殖质的螯合作用若生成难溶螯合物，降低重金属的迁移能力；若生成易溶螯合物，促进重金属的迁移能力。总的来说，腐殖酸将金属更多地积蓄在水体底泥中；富里酸将金属更多地保存在水相中。（二）腐殖质与重金属的配合作用（1）影响颗粒物对重金属吸附能力；

6、（2）影响重金属化合物的溶解度。如：当[Cl-]为1mol/L时，Hg(OH)2和HgS的溶解度分别增加105倍和3.6×107倍。此现象可解释在实际水体中为什么沉积物中的重金属可再次释放至水体。同理，废水中有机配体的存在可使管道和含有重金属沉积物的重金属重新溶解，从而降低了去除重金属污染的效率。1.4配位体对重金属迁移的影响(1).天然水中的胶体物质(1)矿物微粒和黏土矿物(2)金属水合氧化物(3)腐殖质和有机胶体(4)水体悬浮沉积物(2).水体中胶体物质的吸附作用2.水中胶体物质及其吸附作用天然

7、水体中的有机胶体主要由腐殖质组成。腐殖质含有羟基、羰基、羧基、氨基、酚羟基、醌基等多种有机基团。有机胶体粒子表面性质主要由表面有机官能团的性质决定。腐殖质由于腐殖质是一种弱阴性高分子电解质,其形态构型与官能团的离解程度有关。(1)在pH较高的碱性溶液或离子强度低的条件下，羟基和羧基大多离解，沿高分子呈现的负电荷相互排斥，构形伸展，呈现亲水性较强，趋于溶解；(2)在pH较低的酸性溶液或者有较高浓度的金属阳离子存在时，各官能团难于离解而电荷减少,高分子趋于卷缩成团，亲水性弱，趋于沉淀或凝聚。天然水体中的

8、各种胶体物质相互结合成为某种聚集体，它们可以沉降进入水体底部，也可以重新再悬浮进入水中。一般悬浮沉积物以矿物微粒，特别是粘土矿物为核心骨架，有机物和金属水合氧化物结合在矿物微粒表面上，成为各微粒间的粘附架桥物质，把若干微粒组合成絮状聚集体。水体悬浮沉积物水环境中硅、铝、铁的氧化物和氢氧化物是悬浮沉积物的主要成分。湖泊中藻类，污水中的细菌、病毒及废水中排出的表面活性剂、油滴等也有胶体化学表现，起类似的作用。水体悬浮沉积物例如：微生物的作用导致生成沉积物当水体中氧化还原电