环境化学1课件ppt讲课讲稿.ppt

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1、环境化学1课件ppt（3）天然水的缓冲能力pH缓冲溶液能够在一定程度上保持pH不变化。天然水体具有一定的缓冲能力，是一个缓冲体系(pH=6-9)。一般，碳酸化合物(其次是磷酸盐化合物)是水体缓冲作用的重要因素，各种碳酸盐化合物控制水体pH值，并使水体具有缓冲作用。因而，人们时常根据碳酸盐化合物存在情况来估算水体的缓冲能力。如前所述，对碳酸水体系，当pH<8.3时，可以只考虑一级碳酸平衡，故其pH值：2021/9/42如投△B量碱性废水，H2CO3*转化为HCO3-多少？水体pH升高为pH’,则pH’=？：所以水体中pH变化为△pH=pH’-pH，即：若加入Na2CO3调节呢

2、？(分子-△B，分母+2△B)通常在天然水中，pH=7左右，对碱度贡献的就是[HCO3-]，因此经常可以把[HCO3-]作为碱度。若把[HCO3-]作为水的碱度，[H2CO3*]作为水中游离碳酸[CO2]，可推出（请推导）：△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH)提示：Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3提示：[H2CO3*]=[H+]*[HCO3-]/K1={[碱度]*10-pH}/K12021/9/43在投入酸量△A时，只要把△pH作为负值，△A=-△B,也可以进行类似计算。举例：在一个pH为6.5、碱度为1.6mmol/L的水体中，用N

3、aOH进行碱化，需多少碱使pH上升至8.0?（用碳酸钠呢？）△B=[碱度][10△pH-1]/(1+K1×10pH+△pH)提示：2021/9/445、天然水中一般酸碱平衡（补充）酸碱无时无刻都存在于我们的身边，有人认为弱碱性的饮用水更有利于人类的健康。酸碱反应瞬间完成，pH值决定着体系内各组分相对浓度。在水和废水处理过程中，酸碱度是必须考虑指标之一。在天然水环境中一元酸碱体系有HAC-AC-、NH4+—NH3等，二元酸碱体系有H2S-HS—S2-、H2SO3—HSO3——SO32-、H2CO3—HCO3-—CO32-等，三元酸碱体系有：H3PO4—H2PO4-—HPO42

4、-—PO43-等。2021/9/45①酸和碱的强弱（注意与前述的酸碱度不一样？）醋酸CH3COOH(简称HAc)是典型的一元酸：HAC+H2O≒H3O++AC-Ka酸平衡常数氨的水溶液作为一元弱碱：NH3+H2O≒NH4++OH-Kb碱平衡常数2021/9/46需要说明的是，准确的酸碱平衡常数要靠活度计算，但是在一般的稀溶液中，基本上可以用浓度来代替。酸碱的强弱：分别采用酸电离常数Ka和碱电离常数Kb来表达。或采用pKa，pKb来表示酸碱电离常数HA+H2O≒H3O++A-A-+H2O≒HA+OH-Ka数值越大或pKa数值越小，表明HA的酸性越强。Kb数值越大或pKb数值越

5、小表明A—的碱性越强。一般规定pKa<0.8者为强酸，pKb<1．4者为强碱。2021/9/47②平衡计算由弱酸离解常数，可计算弱酸溶液的平衡组成。举例1：在环境温度为25摄氏度条件下，含氨废水浓度为0.200mg/L，求该废水的OH-浓度、pH值和氨水的电离度。（已知氨在25摄氏度的离解常数是1.8×10-5）解：假定平衡时NH4+的浓度为xmol／LNH3+H2O≒NH4++OH-，平衡时浓度：0.200-xxx2021/9/48举例2：计算0.2mol／L的H2S溶液中的H+、OH-、S2-的浓度和溶液的pH值。(已知H2S的一级电离常数K1=1.32×10-7,二级

6、电离常数K2=7.1×10-15)解：设第一步离解产生的[H+]为xmol/L第二步离解产生[H+]为ymol/L由水离解产生的[H+]为zmol/L。H2S的离解平衡分两步：H2S+H2O＝H3O++HS-K1平衡时浓度(mol/L)：0.2-xx+y+zx-y2021/9/49平衡常数：=1.32×10-7H2S的离解第二步平衡：HS-+H2O＝H3O++S2-K2平衡时浓度(mol/L)：x-yx+y+zy平衡常数：=7.1×10-15另据水电离平衡:Kw=[H3O+][OH-]=(x+y+z)z=1.0×10-14由K1>>K2，HS-电离程度要比H2S小的多，水的

7、电离也很小，所以可以近似得出：x>>y，x-y≈x,x>>z,x+y+z≈x,所以x2/(0.2-x)=1.32×10-7,x=[H3O+]=1.6×10-4mol/L,pH=3.8xy/x=7.1×10-15所以y=[S2-]=7.1×10-15mol/Lxz=1.0×10-14所以z=[OH-]=6.3×10-11mol/L2021/9/4106、酸碱化学理论在水处理中的应用工业废水有很多酸碱性物质，直接排放有危害酸性废水主要来自钢铁厂、电镀厂、化工厂和矿山等，碱性废水主要来自造纸厂、印染厂和化工厂等处理中除了