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水化学成分组成.ppt

发布:2025-02-21约4.74千字共35页下载文档
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关于水化学成分组成第1页,共35页,星期日,2025年,2月5日第一节天然水的化学特征1、大气降水的成分特征2、海水的成分特征3、河水的成分特征4、湖泊与水库水的成分特征5、地下水的成分特征第2页,共35页,星期日,2025年,2月5日第二节元素的水化学特征一、硅、铝、铁、锰硅、铝,铁,锰在地壳中属于丰度较高的元素,其重量百分数分别为:Si,28.15%,Al,8.23%,Fe,4.65%,Mn,0.10%,但它们在水中的含量并不高,一般属于中量元素。(一)硅1、水中元素的来源与水化学作用SiO2广泛存在于地壳上的各种岩石和矿物里,它们是石英、铝硅酸盐、粘土矿物等。一般环境条件下,石英的溶解进行得十分缓慢。石英在水中的溶解按下式进行:第3页,共35页,星期日,2025年,2月5日据Morey等人(1962)资料,SiO2溶解度,在25℃时为6.0mg/L,在84℃时为26mg/L。Fournier和Rowe(1962)获得方石英的溶解度,在25℃时,27mg/L和84℃时为94mg/L。Morey等人获得无定形硅的溶解度为25℃时115mg/L。第4页,共35页,星期日,2025年,2月5日硅酸盐和铝硅酸盐的不全等溶解均可使水中出现H4SiO4。第5页,共35页,星期日,2025年,2月5日第6页,共35页,星期日,2025年,2月5日从上可知,不论是石英或铝硅酸盐的不全等溶解,水中溶解的SiO2几乎全部以正硅酸H4SiO4形式存在。它在水中解离方程为:第7页,共35页,星期日,2025年,2月5日2、Si在水中的存在形态与控制因素在天然水中(pH=6~9)占优势的是H4SiO4。在碱性条件下(pH增高到9.0~9.5时),由于单链节和多链节硅酸盐的形成,SiO2的溶解度有所增加。几乎所有天然水环境下,H2SiO42-是次要的。天然水中可溶性SiO2含量一般不超过100mg/L。通常为10~30mg/L,平均值为17mg/L。第8页,共35页,星期日,2025年,2月5日(二)铝1、水中铝的来源与水化学作用铝在地壳中所占重量百分数为8.23%,仅次于氧和硅,占第三位。铝硅酸盐的不全等溶解的主要产物是高岭石。高岭石在酸性条件下可溶出AI3+:高岭石强烈风化可形成三水铝石(Al2O3·H2O)第9页,共35页,星期日,2025年,2月5日Al2O3在水中溶解度受pH值控制。它溶于强酸性溶液中,pH=4.1~10时它几乎不溶,而此时SiO2却有部分溶解(见图2.4)。所以,pH=4~5时,Al2O3/SiO2=1:2,此时有利于高岭石族矿物形成,当pH=8~9时,Al2O3/SiO2=1:4,则有利于胶岭石族矿物形成。第10页,共35页,星期日,2025年,2月5日2、铝在水中的存在形态与控制因素铝在水的存在形式受pH控制,在强酸性水中(pH4.0),水中铝的主要形式为Al3+,在碱性水中,可形成AIO2-、AIO33-。在含F-的水中,铝和氟很容易形成络合离子,如AIF2+、AIF2+,在SO42-含量很高的酸性水中,AISO4+可能是铝的主要存在形式。水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物(三水铝石)溶度积的控制。据文献资料,当pH接近于6时,三水铝矿最小溶解度的计算值小于10mg/L,实测值约27mg/L。在大多的天然水中(pH=6~9),水中铝浓度常小于1mg/L,有时可达几mg/L。但是,在pH小于4.0的强酸性水中,每升水中铝可能几十mg/L,甚至几百mg/L,这种水多为矿坑排水或泉水或严重酸性污染水。第11页,共35页,星期日,2025年,2月5日第12页,共35页,星期日,2025年,2月5日(三)铁1、水中铁的来源与水化学作用铁在地壳中重量百分数仅次于氧、硅、铝而居于第四位。与前述三者不同,铁不仅大量分散存在于地壳的岩石、土壤、水体中,而且在某些矿体中富集形成有用矿床(Fe3O4、Fe2O3,FeCO3,Fe2SiO4)。水中铁的水化学特性受pH值及氧化还原反应影响很大,这已在第一章作过详细介绍。在pH=6的水溶液中,Fe3+的浓度为1.5×10-12mg/L,在pH=7的水溶液中,Fe3+的浓度为1.5×10-15mg/L,pH=8时,Fe3+的浓度为1.5×10-18mg/L。也即pH值从6增加到8,铁在水

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