文档介绍：第三章水环境化学
教学题目
第二节水中无机污染的迁移转化
教学重点
颗粒物与水之间的迁移
教学难点
吸附等温线
教学类型
新课
教学课时
2
教学内容
教法
提示
无机污染物,特别是重金属及准金属污染物,一旦进入水环境,均不能被生物降解,主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、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在于环境中,造成永久性的潜在危害。本节将重点介绍重金属污染物在水环境中迁移转化的基本大原理。
水中颗粒物的类别
天然水中颗粒物主要包括各类矿物微粒,含有铝、铁、锰、硅水合氧化物等无机高分子,含有腐殖质、蛋白质等有机高分子,此外还有油滴、气泡构成的乳浊液和泡沫、表面活性剂等半胶体以及藻类、细菌、病毒等生物胶体。下面分别叙述天然水体中颗粒物的类别。
(1)矿物微粒和粘土矿物:常见的粘土矿物微粒有三种,即高岭石,蒙脱石和伊利石。
(2)金属水合氧化物
(3)腐殖质
(4)水体悬浮沉积物
(5)其它
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,
重金属在水与颗粒物之间的迁移也就是重金属被水中颗粒物所吸附和从颗粒物表面解吸的过程。吸附作用可以使重金属在水环境中的存在形态、环境行为发生明显变化,甚至对其毒性也会产生影响。
上节课内容总结
重点介绍水中颗粒物的吸附作用及吸附等温线
简单介绍水中无机污染物的溶解和沉淀
教师陈述讲解
(1)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升高的现象。水体中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程,在固定的温度条件下,当吸附达到平衡时,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,可用吸附等温线来表达。
固-液吸附过程中的吸附等温式
①溶液中的Langmuir吸附等温式
溶液中Langmuir吸附等温式的形式为:
G=G0bc/(1+bc)
式中:c为达到吸附平衡时溶液中吸附质的浓度。
G为对应于平衡浓度c时的吸附量。
G0为饱和吸附量。
b为常数。
上述公式中令a=1/b,则公式可改写成:
Q=Q0c/(a+c)
这里a也为常数。它的含义是当吸附量G达到饱和吸附量G0的一半时,溶液中吸附质的浓度就等于a。根据该公式给出的吸附等温线如图3-1所示。当c>>a时,a忽略不计,则吸附量G=G0。此时达到了饱和吸附。当c<<a时,则分母中c可以忽略不计,此时G=G0/ac,吸附量G与浓度c之间是直线关系。
1/G
G
G/2
0
aa
c
1/c
图3-1 Langmuir吸附等温线(汤鸿霄,1984)
在实际工作中如果要建立一个Langmuir吸附等温式,则需要确定公式中G0和a两个常数。此时可以把公式改写成:
1/G=a/G0+c /G0
通过实验可测定一系列不同平衡浓度c1,c2,c3,…所对应的吸附量G1,G2,G3,…,然后以1/G对c作图,应当得到一条直线。直线的斜率是1/G0,截距是a/G0,由此可确定G0和a的数值,从而建立了Langmuir吸附等温式。
教师陈述讲解
教师陈述讲解
②溶液