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1、水环境化学水环境化学 溶解和沉淀溶解和沉淀 溶解和沉淀表示了污染物在水环境中的迁移能力。金属化合物在水中迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。溶解度小者，迁移能力小；溶解度大者，迁移能力大。溶解反应是一种多相化学反应，在固液平衡体系中，一般需用溶度 积来表征溶解度。天然水中各种矿物质的溶解度和沉淀作用也遵守溶 度积原则。下面着重介绍金属氧化物、氢氧化物、硫化物、碳酸盐及多种成分共存时的溶解沉淀平衡问题。1、氧化物和氢氧化物 Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Hg(OH)2、Pb(OH)2 氧化物可看成是氢氧化物脱水而成 例如：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O Me(OH)n(
2、s)Men+nOH-Ksp 根据溶度积：Ksp=Men+OHn 可转换为：Men+=Ksp/OHn=KspH+n/Kwn lgMen+=lgKsp nlgH+nlgKw pc=pKsp npKw+npH=(pKsp 14n)+npH 金属氧化物和氢氧化物的溶解度与溶液的pH值呈线性关系 lgc=-npH+14n+lgKsp c=1.0mol/L时:pH=14-(1/n)pKsp 氢氧化物溶解度 同价金属离子的各线均有相同的斜率，靠图右边斜线代表的金属 氢氧化物的溶解度大于靠左边的溶解度。随着溶液pH的降低，pc增加，即溶解度增加，说明酸性条件下，有利于金属氢氧化物的溶解，而碱性条件有利于其形成
3、沉淀。溶解度应该考虑多种因素，例如羟基的配合作用；如果考虑到羟基配合作用情况，可以把金属氧化物或氢氧化物的溶 解度(MeT)表征如下：PbO(s)+2H+Pb2+H2O lg*Ks0=12.7 PbO(s)+H+PbOH+lg*Ks1=5.0 PbO(s)+H2OPb(OH)20 lgKs2=4.4 PbO(s)+2H2OPb(OH)3+H+lg*Ks3=15.4 lgPb2+=-2pH+12.7 lgPb(OH)+=-pH+5.0 lgPb(OH)20=-4.4 lgPb(OH)3-=pH-15.4 Pb()T=*Ks0H+2+*Ks1H+Ks2+*Ks3H+1 图图3-11 PbO的溶解度
4、的溶解度 两性金属氧化物和氢氧化物的溶解度存在一个pH值，此pH值下溶解度为最小值，在碱性或酸性更强的pH值区域内，溶解度都变得更大。金属氢氧化物溶度积 2、硫化物（溶解度很小）只要水环境中存在S2-，几乎所有的重金属均可以从水体中除去。PbS Bi2S3 CuS CdS Sb2S3 SnS2 As2S3 HgS 水中H2S的电离为：H2S（g）H+HS K1=8.9108 HSH+S2 K2=1.31015 两者相加得：H2S2H+S2 K1 2=H+2S2/H2S=K1 K2=1.161022 饱和水溶液中，H2S=0.1mol/L 代入上式得：H+2S2=1.1610220.1 =1.1
5、61023=Ksp Ksp是任何pH值的H2S饱和溶液中必须保持的一个常数 在任一pH值的水中，则 S2=1.161023/H+2 若溶液中存在二价金属离子Me2+，则有：Me2+S2=Ksp 所以溶液中金属离子饱和浓度为：Me2+=Ksp/S2=KspH+2/Ksp=KspH+2/(0.1K1 K2)例如：Cu2+，CuS的Ksp=6.310-36 天然水中，S2-=10-10molL-1 金属硫化物是比氢氧化物溶度积更小的难溶化合物，因此只要水环境中有S2-，重金属离子都可以去除。这种情况发生在沉积物的厌氧环境以及农田淹水时的厌氧环境中，SO42-被还原为S2-。金属硫化物溶度积 例 含镉废水通入H2S达到饱和并调整pH为8.0，请算出水中剩余镉离子浓度（已知CdS的溶度积为7.910-27,饱和水溶液中H2S浓度保持在0.1mol/L，H2S离解常数K1=8.910-8，K2=1.310-15）。解：K1，2=H+2S2-/H2S=K1K2=1.1610-22 KSP=K1，2H2S=H+2S2-=1.1610-23 pH 值为8.0时，S2-=1.1610-7 mol/L Cd2+=KSP/S2-=6.810-20 mol/L Thank You!Thank You!