第5章 水环境中的界面过程（吸附）ppt课件.ppt

《第5章 水环境中的界面过程（吸附）ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、上次课主要内容天然水中的胶体颗粒种类天然水中胶体颗粒带电原因、等电点双电层理论；电位（电势）天然水的凝聚条件（同向絮凝、异向絮凝、差速絮凝）5.2固液界面的吸附过程吸附：物质在两相界面上自动浓集（界面浓度大于内部浓度）的现象，称为吸附吸附质：被吸附的物质吸附剂：吸附吸附质的物质多组分的竞争吸附，影响因素复杂1.水环境中胶体颗粒的吸附作用环境中胶体的吸附作用大体可分为表面吸附离子交换吸附专属吸附等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。（1）表面吸附（物理吸附）（2）离子交换吸附离子交换吸附与胶体电荷符号相反的反号离子。RM2+M1RM1+M

2、2RM2：带可交换离子的固体；M1：溶液中可交换的离子（3）专属吸附指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用不但可以使表面电荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。这种吸附作用发生在胶体双电层的stern层中，被吸附的金属离子进入Stern层后，不能被通常提取交换性阳离子的提取剂提取，只能被亲和力更强的金属离子取代，或是在强酸性条件下解吸。它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。氧化物表面吸附的配合模式重金属离子在水合金属氧化物颗粒表面发生配位化合过程，可用下式表示：n≡AOH+M

3、en+===(≡AO)n→Me+nH+式中≡代表微粒表面，A代表微粒表面的铁、铝、硅或锰，Men+为重金属离子，箭头代表配位键。表5-2水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别项目非专属吸附专属吸附发生吸附的表面净电荷的符号--，0，+金属离子所起的作用反离子配位离子吸附时所发生的反应阳离子交换配位体交换发生吸附时要求体系的pH值>零电位点任意值吸附发生的位置扩散层内层对表面电荷的影响无负电荷减少，正电荷增加固-液吸附速率固体在溶液中的吸附较为复杂，迄今尚未有完满的理论。溶液中的吸附速率一般小于气体吸附速率，所以溶液吸附平衡时间较长。原因：溶质分子在

4、溶液中的扩散速度小于在气体中的扩散速度固体表面有一层液膜，溶质分子必须通过这层膜才能被吸附，所以，吸附速慢。2.吸附等温线和等温式在一定温度条件下，当吸附达到平衡时，描述了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G与c之间的关系可用吸附等温线描述吸附量吸附量：在一定条件下吸附达到平衡后，单位质量吸附剂所吸附的吸附物的量。吸附量：表示吸附剂的吸附能力吸附量测定：可通过吸附物平衡浓度求得吸附量的实验测定方法将一定量的固体放入一定量的已知浓度的溶液中，不断振荡，当吸附达到平衡后，测定溶液的浓度，从溶液浓度的变化，计算每克固体吸附的溶质量，可计

5、算吸附量。例：高岭石对重金属的吸附作用的研究将一定量的高岭石放入一定量的已知浓度的铜溶液中，不断振荡12小时，静置吸附48小时当吸附达到平衡后，在4500转/分离心分离10分钟，取上层清夜，测定溶液中铜离子浓度从溶液浓度的变化，根据公式计算每克固体吸附的溶质量，可计算吸附量研究溶液的平衡浓度与吸附量的关系，处理液相吸附结果吸附量G计算：G=V（C0–C）/W（g/g）V：水样体积，L；W：吸附剂量，g；C0：吸附物初始浓度，g/L；C：吸附平衡时水中剩余的吸附物浓度，g/L。影响吸附量因素与吸附剂的组成、性质、比表面、浓度有关；与吸附质组成、形态、浓度有关；

6、与水体温度、pH值、pE、含盐量以及共存的无机与有机物的情况有关。（1）Henry型G＝kck－分配系数未达到饱和时适用溶质在吸附剂与溶液之间按固定比值分配朱利中等.对硝基苯酚在沉积物上的吸附特征—吸附等温线和吸附热力学，环境科学学报，2001，21（6）（2）Freundlich型G＝kc1/nK，n均为常数1/n介于0-1之间。研究发现其吸附行为符合Freundlich吸附等温式棕色土在5℃时，n=0.76，lgK=0.815;25℃时，n=0.83，lgK=0.716粘土颗粒吸附除草剂2,4-D（3）Langmuir型G＝G0c/(A+c)G0-单位表

7、面上达到饱和时的最大吸附量A－常数，为吸附量达到G0/2时溶液的平衡浓度A值越小，达到半饱和吸附量时残留在液相中的被吸附物浓度越小，即吸附剂的吸附强度大；相反，A值越大，吸附强度越小。天然水中一些水合金属氧化物，如Mn(Ⅳ)和Fe(Ⅲ)的氧化物，能有效吸附水中各种物质。MnO2胶体溶液吸附Ag+,Mg2+,Mn2+,Ba2+,Ca2+,Sr2+,Nd3+实验结果表明MnO2胶体吸附金属离子符合Langmuir公式，对于二价金属离子，饱和吸附量相当接近，为0.100mol/mol(Mg2+)至0.180mol/mol(Ba2+)。但对于Mn2+，饱和吸附量为0

8、.284mol/mol。长江中下游浅水湖沉积物对磷的