重金属在水体中的迁移转化精讲.ppt

* * 3．水体中Cr（III）与Cr（VI）之间的转化 水体中常见的氧化剂，如溶解氧、二氧化锰等，能将Cr（III）氧化为Cr（VI）。 水体中常见的还原剂，如Fe2+、可溶性硫化物和有机物等，对Cr（VI）有还原作用。 造成水体污染的Cr主要是Cr（III）。Cr（III）主要以Cr（OH）3沉淀或吸附沉降于底泥，从而降低了它的迁移 能力 * * （五）砷（As3- 、As、As3+、As5+） 还原态以AsH3（g）为代表，天然水体中主要以+3和+5价存在。 * * 1、砷的酸碱平衡 砷以亚砷酸和砷酸两种形式进入水体的酸碱平衡，亚砷酸由As2O3的溶解形成： As2O3（s）+H2O = 2HAsO pK=1.36 As2O3在25℃水中溶解度显21g/L，相当于0.1mol/L。 * * 亚砷酸是两性的化合物： 当pK＜-0.34时，AsO+点优势， pK＞9.321时，AsO2-占优势， pK在0.34~9.21之间时，HAsO2，占优势 （当As2O3含量＜21g/L时） * * As2O5极溶于水中，25℃时的溶解度为658g/L。由As2O5溶解形成的砷酸是三元酸，在水中可形成三 种阴离子 哪种形态占优势决定于水体pH。 pK＜3.6主要以H3AsO4为优势； pK＜在3.6~7.26之间，H2AsO4-为优势； pK＜在7.26~12.47之间，以HAsO42-为优势； pK＞12.47以主要以 AsO43- 为优势 因此在水体的pH范围内，砷的含氧酸主要以HAsO2、 H2AsO4-及HAsO42-三种形态存在. * * 由于存在多种价态，因此水体的E条件影响砷在存在 的形态。 砷在一般天然水中可能存在的形态为H2AsO4-、HAsO42-、H3AsO4和H2AsO3-。在大多数天然水中，砷主要以H2AsO4-和HAsO42-五价形态存在。此外在pH＞12.5的碱性水中，还可能存在AsO43-甚至HAsO32-,而在pH＜4的酸性水中则可能存在H3AsO4，乃至AsO+ 但AsO+只在严重污染的废水中才可能出现，至于天然水一般可以不加考虑。 2、砷的氧化还原平衡 * * 2、砷的氧化还原平衡 在氧化性水体中，H3AsO4是优势形态，在中等还原条 件或低E值的条件下，亚砷酸变得稳定。E值较低的情况下，元素砷变得稳定，但在极低的E时，可以形成AsH3，它在水中的溶解度极低。 天然水系统中富氧的表层与底层其氧化还原关况是完全不一样的，在低层低E水中，砷主要以三价存在。同时，pH对不同价态的砷的存在也有一定影响。一般pH＜4时，三价砷比较稳定，随pH升高，三价砷向五价砷的转化率也相应增加。 * * 3．砷的甲基化反应 砷的化合物可在微生物的作用下被还原，然后与甲基作 用生成有机砷化合物。 在甲基化过程中，甲基钴胺素 CH3CoB12起着甲基供应体的作用。 二甲基胂和三甲基胂易挥发、毒性很大，但二甲基胂在有 氧气存在时不稳定，易被氧气化成毒性较低的二甲基胂酸 * * 4．砷在水环境中的迁移 虽然砷的氧化物溶解度较高，但水相中可溶性砷的含 量并不大，水体中的砷大都集中在悬浮物和底泥中， 产生这一现象的原因可能是砷的沉淀与吸附沉降。 * * 在E较高的水体中，砷以各种形态的砷酸根离子存在，它们与水体中其他阳离子(如Fe3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等)可形成难溶的砷酸盐(如FeAsO4等)。甲基胂酸盐和二甲基胂酸盐离子与M3+、M2+也可形成难溶盐而沉淀至底泥。在E较低时，有硫的体系可能出现砷的硫化物固相。 除形成砷难溶化合物沉淀以外，还可发生吸附共沉淀现象。 * * 砷化物毒性很大程度上取决于它们的分子结构、形态和价态。一般认为。大多数有机砷要比无机砷毒性小得多，在无机砷中，三价砷的毒性大大高于五价砷的毒性，对人来说，亚砷酸盐的毒性比砷酸盐要大60倍。三甲基胂的毒性比亚砷酸盐更大。砷具有积累中毒作用。 近年来，发现砷是致癌元素之一。慢性砷中毒可引起皮肤色素沉着、皮炎．进一步可发展成皮肤癌。 * 主要包括以下几种化合物的溶解沉淀平衡反应 1. 氢氧化物 2. 硫化物 3. 碳酸盐 一般说来，如果水体中没有其他配位体，大部分金属离子氢氧化物在pH较高时，其溶解度较小，迁移能力较弱；若水体pH较小，金属氢氧化物的溶解度升高，金属离子的迁移能力也就增大。 1、氢氧化物 金属氢氧化物的溶解平衡可表示为：　 Me(OH)n = Men+ + nOH-　 * * 人们常常控制水体的pH，使其中的重金属离子