水化学1ppt-水环境化学课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大气,底泥（沉积物）,固相,溶质,地表水,水溶液反应,溶质,颗粒物,地下水,溶质 固相,气相,溶质,气溶胶颗粒,水中无机、有机物质的,存在形态与转化,第二章 水化学,大气底泥（沉积物）固相溶质地表水水溶液反应溶质颗粒物地下水溶,1,存在形态、分布,酸碱平衡,配位平衡,沉淀-溶解平衡,氧化-还原平衡,物质的转化,水解与亲核反应,还原反应,氧化反应,光解,存在形态、分布,2,第一节 酸碱化学碳酸盐系统,Brnsted酸碱（质子理论）,Lewis酸碱（电子理论）,共轭酸碱对：HAA,-,; HBB,-,第一节 酸碱化学碳酸盐系统Brnsted酸碱（质子理论,3,酸碱平衡常数酸碱的强弱,酸碱平衡常数酸碱的强弱,4,酸碱的相对强弱,酸,pK,a,HCl,-3,H,2,SO,4,-3,HIO,3,0.8,HSO,4,-,2,H,3,PO,4,2.1,HF,3.2,HNO,2,4.5,碱,pK,b,O,2-,-10,NH,2,-,-9,S,2-,0,OH,-,0,H,2,SiO,4,2-,1.4,PO,4,3-,1.7,CO,3,2-,3.7,强,弱,酸碱的相对强弱酸pKaHCl-3H2SO4-3HIO30.8,5,1.水中碳酸盐物种及其分布,1.水中碳酸盐物种及其分布,6,水化学1ppt-水环境化学课件,7,水中的碳酸盐物种及其平衡,H,2,CO,3,*,简写为H,2,CO,3,水中的碳酸盐物种及其平衡H2CO3* 简写为H2CO3,8,例1：计算大气CO,2,在纯水中的溶解量,未,离解部分,例1：计算大气CO2在纯水中的溶解量未离解部分,9,离解部分,离解部分,10,水中溶解的二氧化碳总量,水中溶解的二氧化碳总量,11,平衡计算的基本原则,质量平衡,分配平衡,电荷平衡,合理的假定,平衡计算的基本原则质量平衡,12,水中碳酸盐物种的分配,水中碳酸盐物种的分配,13,（1）封闭体系中碳酸盐物种 分布随pH的变化,什么是封闭体系？,水溶液中的C,T,不变，不与气相交换,没有固体碳酸盐，即不发生液固相交换,反应比较快速，来不及与气相进行交换；不存在、也没有生成固相碳酸盐,（1）封闭体系中碳酸盐物种 分布随pH的变化什么是,14,根据离解平衡，有：,根据离解平衡，有：,15,封闭体系中碳酸盐物种随pH的分布,H,2,CO,3,HCO,3,-,CO,3,2-,封闭体系中碳酸盐物种随pH的分布H2CO3,16,（2）开放体系碳酸盐物种 分布随pH的变化,大气中CO,2,浓度不变，与水相处于平衡,（2）开放体系碳酸盐物种 分布随pH的变化大气中C,17,H,2,CO,3,HCO,3,-,CO,3,2-,C,T,H2CO3 HCO3-,18,2. 碳酸盐体系的碱度和酸度,1）碱度,与强酸（H,+,）发生中和作用的物质总量，代表中和强酸的能力。,苛性碱度,OH,-,-H,+,总碱度,酚酞碱度(碳酸盐碱度),2. 碳酸盐体系的碱度和酸度1）碱度苛性碱度,19,封闭体系中碳酸盐物种随pH的分布,H,2,CO,3,HCO,3,-,CO,3,2-,甲基橙变色,酚酞变色,封闭体系中碳酸盐物种随pH的分布H2CO3甲基橙变色酚酞变,20,2）酸度,与强碱发生中和作用的物质总量，代表中和强碱的能力,无机酸度,酚酞酸度,(二氧化碳),总酸度,2）酸度与强碱发生中和作用的物质总量，代表中和强碱的能力无,21,3）碱度、酸度、碳酸盐总量、pH之间的关系,根据滴定结果，可以推算：,总碱度-碳酸盐碱度=碳酸盐总量,二氧化碳酸度-无机酸度=碳酸盐总量,总碱度+二氧化碳酸度=碳酸盐总量,甲基橙变色,酚酞变色,H,2,CO,3,HCO,3,-,CO,3,2-,3）碱度、酸度、碳酸盐总量、pH之间的关系根据滴定结果，可以,22,例2,已知碱度和pH，求各物种浓度,已知水体的总碱度为1.00 10,-3,mol/L ，计算pH8和pH10时水中H,2,CO,3,、HCO,3,-,、CO,3,2-,浓度（假定只由它们构成碱度）,例2已知碱度和pH，求各物种浓度 已知水体的总碱度为1,23,再根据离解常数和pH分别得到,解答,pH=8时，碱度以HCO,3,-,为主，所以可假定,从结果看，所设假定合理,再根据离解常数和pH分别得到解答pH=8时，碱度以HCO3-,24,因为,OH,-,=10,-4,mol/L,解答（续）,pH=10时，,碱度由HCO,3,-, CO,3,2-,和OH,-,组成,因为OH-=10-4mol/L解答（续）pH=10时，碱,25,例3,某25的水样100mL需要10mL0.02mol/L的硫酸使其pH值下降到4.3；同样体积的水样需要4mL0.02mol/L的NaOH使其pH上升到8.3。假定碱度和酸度都只是由碳酸盐物种、H,+,和OH,-,引起的。,计算总无机碳的含量、初始pH和各碳酸盐物种的浓度,例3 某25的水样100mL需要10mL0.02mo,26,解答：,总碱度,二氧化碳酸度,碳酸盐总量=总碱度+二氧化碳酸度,=4.8mmol/L,假定一个pH值，试算，直到上式成立!,解答：总碱度二氧化碳酸度碳酸盐总量=总碱度+二氧化碳酸度=4,27,例4,已知水体的pH7.0，碱度为1.4mmol/L，假设该体系为封闭体系，且碱度由碳酸盐物质和OH,-,组成，计算：,（1）pH调至6.0所需加的酸量？,（2）pH调至9.0所需加的碱量？,封闭体系中无论加强酸或强碱，C,T,不变；碱度变化值为应加酸量或加碱量,例4 已知水体的pH7.0，碱度为1.4mmol/L，假,28,初始碱度与pH6时碱度差,pH=9时同样方法计算,C,T,求算pH6时,初始碱度与pH6时碱度差pH=9时同样方法计算CT求算pH6,29,3.一些引起碱度变化的反应,光合作用、呼吸作用,3.一些引起碱度变化的反应光合作用、呼吸作用,30,硝化、反硝化,通常，氧化导致碱度下降，还原导致碱度上升,硫酸盐还原、硫化物氧化,硝化、反硝化通常，氧化导致碱度下降，还原导致碱度上升 硫酸,31,例5,某一水的总碱度为1.65mmol/L,pH为8.0。此水用Cl,2,(g)来处理以便将NH,3,(aq)氧化为氮气（折点氯化）。假如初始的氨氮（以氮计）浓度为3.5mg/L，氨的氧化反应为,求处理后的pH、总碱度。,如果处理后的水要将其pH调整到9.0，而且要使碳酸盐总量为2.0mmol/L，问如何用NaOH和NaHCO,3,调节？,例5某一水的总碱度为1.65mmol/L,pH为8.0。此水,32,解答：,初始水样pH=8.0，总碱度为1.65mmol/L，主要为HCO,3,-,。即,1mol氨氧化产生3mol酸，3.5mg/L氨氮产生0.75mmol/L酸，即碱度下降0.75mmol/L，碱度变为0.90mmol/L，c,T,不变，由此求得,1,，再求得,pH,。,解答：初始水样pH=8.0，总碱度为1.65mmol/L，主,33,解答（续）,要调节到pH=9.0，c,T,=2mmol/L，用NaHCO,3,增加c,T,，应投加0.35mmol/L，这同时增加碱度0.35mmol/L。,计算pH=9.0和c,T,=2mmol/L时的碱度，求所缺的碱度，由NaOH补足。,解答（续）要调节到pH=9.0，cT=2mmol/L，用Na,34,例6：好氧呼吸导致的pH变化,已知初始TOC浓度为6mg/L，pH=6.9，碱度为1.2mmol/L。如果发生好氧呼吸，水中的有机物全部分解，且释放出NH,4,+,，请求出最终的pH值。,解答：假定好氧呼吸按以下反应进行：,例6：好氧呼吸导致的pH变化已知初始TOC浓度为6mg/L，,35,第一步：CO,2,生成溶解在水中，导致C,T,增加，碱度不变，引起pH变化,第二步：由于消耗H,+,，导致碱度上升，此时C,T,不变，引起pH变化,第一步：CO2生成溶解在水中，导致CT增加，碱度不变，引起p,36,Loss of odd oxygen between 30 and 40 km is predicted to be dominanted by the NOx cycle; at altitudes above 50 km, HOx cycles dominate odd oxygen loss.,据预测，30-40km高度的奇氧损失由NOx循环支配，50km海拔以上高度则由HOx循环支配奇氧损失,据推测，在30-40km高空中的奇氧损耗主要是由NOx循环催化引起的，而在50km以上高空中HOx循环催化是引起奇氧损耗的主要原因,有人预测，海拔30-40km处的奇氧损耗是由NOx循环主导的，50km以上则由HOx循环主导,据预测，海拔30-40km处的奇氧损耗主要是由NOx循环引起的，而50km以上则以HOx循环破坏为主,Loss of odd oxygen between 30,37,Probably the only continuous natural source of chlorine in the stratosphere is methyl chloride, CH3Cl. The tropospheric lifetime for CH3Cl is sufficiently long.,CH,3,Cl可能是平流层中氯的唯一可持续的来源，在对流层中， CH,3,Cl的寿命相当长,可能一氯甲烷是平流层中氯原子唯一的可持续来源，对流层中CH,3,Cl的寿命相当长,很可能在平流层唯一持续的氯的天然元是甲基氯，对流层中CH,3,Cl的寿命要足够长,氯甲烷（ CH,3,Cl ）可能是平流层氯仅有的连续天然源，它在对流层的寿命足够长,Probably the only continuous n,38,