第四章 天然水的pH酸碱平衡.ppt

天然水的pH酸碱平衡
教学内容:
天然水的pH;二氧化碳平衡系统;水体中的硫化氢和硼酸的电离平衡
教学要求:
掌握天然水常见酸碱物质的性质。天然水的缓冲原理。混和平衡常数的概念和二氧化碳平衡系统各分量的计算。开放体系与封闭体系二氧化碳平衡的特点。初步掌握二氧化碳平衡系统各特征点的概念和质子平衡关系式。天然水pH调整的计算。了解各特征点,pH的计算。
重点难点:
天然水的缓冲原理。混和平衡常数的概念和二氧化碳平衡系统各分量的计算。开放体系与封闭体系二氧化碳平衡的特点。天然水pH调整的计算。
定义:
酸度:水中能与强碱反应的物质的总量,用1L水中能与OH-结合的物质的量来表示.
有:H+ H2CO3* HCO3- Fe3+ Fe2+ Al3+等.
主要由H+ H2CO3* HCO3-构成,某些强酸性矿水、富铁地层的地下水可能含有较多的Fe3+(含氧、强酸)或Fe2+(酸性、缺铁),在构成酸度上就不可忽略.
总酸度=[H+ ]+[H2CO3* ]-[CO32-]-[OH-]
无机酸度= [H+ ]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-]
总酸度(酚酞作指示剂,),无机酸度(甲基橙作指示剂,).
pH值
pH值:指水中H+离子浓度的负对数.
是水生生态系统的基本化学特征之一,具有重要的生态学意义.
pH=-㏑aH aH 为水溶液中氢离子的浓度
天然水pH的划分:
强酸性 pH<
弱酸性 -
中性 -
弱碱性 -
强碱性 pH>
影响水体pH的因素
水的缓冲体系
水温
生物活动
大气中CO2的分压
废水,工业污染
离子总量
水的缓冲体系
— HCO3- — CO32- 缓冲体系
这两个平衡在水中一般都同时存在。PH<<,可以仅考虑第一个平衡,pH>>,则可仅考虑第二个平衡。,两个平衡都应同时考虑。为此可采用下式表达:
2HCO3- CO32-+CO2+H2O
天然水的pH决定于水中HCO3-/ CO32-或CO2/ HCO3- 的含量比。
Ca2+—CaCO3体系
水中存在如下平衡:
Ca2++CO32- CaCO3(s)
这一平衡可调节水中CO32-浓度。水中Ca2+含量足够大时,可以限制CO32-含量的增加,从而限制了pH的升高。

水中的粘土胶粒表面一般都有带电荷的阴离子或阳离子,多数为阴离子。这些表面带负电的基团可以吸附水中的阳离子(如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、H+等),建立离子交换吸附平衡:
离子交换的类型
若交换的H+ Al3+数量多:对碱有较强的缓冲,使水体酸度增高
若交换的H+少,盐基饱和度高(钙离子多),有抗酸缓冲能力.
若交换的钠离子多,.
,比如硼酸盐、硅酸盐、有机酸盐等,也存在相应的电离平衡,这此平衡类似于水中碳酸平衡,也可以调节水的pH值。
+也可限制pH的上升幅度。
池塘养鱼中常采用生石灰清塘(杀菌消毒、杀死野杂鱼),这主要是通过提高水pH值来达到清塘目的。对淡水池塘,这是很好的行之有效的办法。而对于海水池塘,由于大量Mg2+的存在,使海水的pH值很难提高,需要消耗大量的生石灰。因此,生石灰清塘对海水池塘不适用。
水温
在同大气直接接触的表层,温度升高, CO2在水中的溶解度减小,pH则上升;在深层水中,由于不能直接发生CO2的交换,有机物的腐解随温度的升高而加快,产生大量CO2 ,水体pH随之降低。若温度为t1和t2时的pH分别为pHt1和pHt2,则有:
pHt2=pHt1+γ(t2-t1)
式中γ为pH变化的温度系数。通常,γ值约为-。