环境化学-1-课件

第一节 天然水基本特征及污染物存在和分布一、水的特异性及其生态环境意义(环境意义，了解)

二、天然水的基本特征(组成、化学特征、性质、酸碱度，重点)

三、水中污染物的分布和存在形态(有机、金属，重点)

四、典型水污染的特征(补)(耗氧有机、酸碱、金属、热、放射、病原)00:01:57 1

主要内容二、天然水主要特征 1、组成 2、主要水体特征 3、碳酸平衡 4、酸碱度(酸度、碱度、 缓冲能力) 5、一般的酸碱平衡理论 6、酸碱理论在水处理中应 用00:01:57

三、主要污染物形态 1、分类(8) 2、形态重要性 3、难降解有机污染物 农药：有机氯、有机磷、 氨基甲酸酯、除草剂 PCBs、单环芳香烃、PAHs

卤代脂肪烃4、金属类 Cd\Hg\Cr\As\Cu\Zn\Pb2

(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： [ H 2 CO3 ]00:01:57

pH pK1 lg

[ HCO3 ]

如投△B量碱性废水，H2CO3*转化为HCO3-多少？

水体pH升高为pH’,则pH’=?:pH' pK1 lg [ H 2 CO3* ] B [ H 2CO3* ] pH lg lg [ HCO3 ] B [ HCO3 ]

[ H 2 CO3 ] B*

[ HCO3 ] B

所以水体中pH变化为△pH=pH’-pH,即：

若加入 Na2CO3调节呢？(分子-△B,分母+2△B)提示：Na2CO3+H2O=NaOH+NaHCO3 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)00:01:57

提示：[H2CO3*]=[H+]*[HCO3-]/K1={[碱度]*10-pH}/K1

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NaOH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)[ H ][ HCO3 ] 10 pH [碱度] 提示： [ H 2 CO3 ] K1 K1*

00:01:57

5、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HA

C-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-—PO43-等。00:01:57 6

① 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[ H 3O ][ Ac ] Ka [ HAc]

Ka酸平衡常数

氨的水溶液作为一元弱碱： NH3+H2O≒NH4++OH00:01:57

Kb碱平衡常数

[ NH 4 ][OH ] Kb [ NH 3 ]7

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++AA-+ H2 O≒HA+OH[ H 3O ][ A ] Ka [ HA]Kb [ HA][OH ] [ A ]

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。00:01:57 8

②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x mol/L NH3+H2O≒NH4++OH-,00:01:57

平衡时浓度： 0.200-x

x

x

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, 二级电离常数K2=7.1×10-15)解：设第一步离解产生的[H+]为x mol/L 第二步离解产生[H+]为y mol/L 由水离解产生的[H+]为z mol/L。H2S的离解平衡分两步：H2S+H2O=H3O+ +平衡时浓度(mol/L):0.2-x00:01:57

HSx-y

K1

x+y+z

平衡常数：

[ H 3O ][HS ] ( x y)(x y z ) K1 [H 2 S ] 0.2 x

=1.32×10-7K2

H2S的离解第二步平衡：HS-+H2O=H3O++S2-

平衡时浓度(mol/L):x-y

x+y+z y=7.1×10-15

[ H 3 O ][ S 2 ] y ( x y z ) 平衡常数： K 2 [ HS ] x y

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=3.8 xy/x=7.1×10-1500:01:57

所以y=[S2-]=7.1×10-15mol/L 所以z=[OH-]=6.3×10-11mol/L11

xz=1.0×10-14

6、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

处理中除了将废水中和至中性pH值外，还同时考虑回收利用或将水中重金属形成氢氧化物沉淀除去。 对于酸性废水，中和

的药剂有石灰、苛性钠、碳酸 钠、石灰石、电石渣、锅炉灰和水软化站废渣等。 对于碱性废水，可采用酸碱废水相互中和、加酸中 和或烟道气中和的方法处理00:01:57 12

在用强酸中和碱性废水时，当水的缓冲强度较小时，pH难于

控制英国采用CO2取代工业硫酸，取得很好的效果,有许多优点： 安全、灵活、可靠、易操作和便于工艺管理。主要包括以下 几方面。 安全

操作简便 准确控制pH,改善工艺流程

无腐蚀性，设备效率高 环境友好00:01:57

费用低

商品CO2不是制造的，而是从废气中获得的

三、水中污染物的分布和存在形态1、八类(美):①耗氧污染物 ⑤无机物及矿物质；

②致病污染物③合成有机物； ④植物营养物；

⑥沉积污染物；⑦放射性物质； ⑧热污染。

2、无机污染物毒性取决于形态,而不是其总浓度

以可溶态或悬浮态或吸附态存在。 甲基汞

游离(水合)的金属离子 游离Cd2+

游离Cu2+及其氢氧化物 脂溶性金属配合物

吸附、沉淀、共沉淀化学转化及某些生物、物理。 金属形态及其转化过程的生物可利用性研究00:01:57 15

3、有机污染物(关键是POPs,痕量、毒性大、异构体多、毒性差别大、难降解、长距离输送)

(1)农药：有机氯、有机磷农药、氨基甲酸酯类农 药。

有机氯农药： 难以化学降解和生物降解 较低水溶性和高的辛醇—水分配系数 与沉积物和生物体中浓度相比，水中 …… 此处隐藏：1877字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……