第三章 水的化学处理法
第三章 污水生物处理的基本原理
三. 微生物生长动力学
1
µ
4 3.5 3 2.5 1/μ 2 1.5 1 0.5 0 0
=
µm ax
KS
1 1 ( )+ S µm ax
y = 10.14x + 0.997 R 2 = 0.9997
0.1
1/S
0.2
0.3
三. 微生物生长动力学
3. 底物的利用速率
单一底物纯菌种试验的劳伦斯－ 单一底物纯菌种试验的劳伦斯－麦卡蒂方程 底物利用速率
三. 微生物生长动力学
1. 反应速率
S →Y + ZP X
dX dS =Y dt dt
dX Y= dS
（3-4） ）
产率系数
三. 微生物生长动力学
2. 微生物的增长速度Fra bibliotek. 微生物生长动力学
2. 微生物的增长速度
当外部电子受体、适宜的物理化学环境条件都具备的时 当外部电子受体、 微生物的增长速率与现有微生物浓度X成正比即 成正比即： 候，微生物的增长速率与现有微生物浓度 成正比即：
四. 脱氮与除磷
b. 生物除磷的原理
聚磷菌的磷过剩摄取：在好氧的条件下， 聚磷菌的磷过剩摄取：在好氧的条件下，有机物的 氧化分解， 生成能量的ADP与磷酸反应生成 与磷酸反应生成ATP 氧化分解 ， 生成能量的 与磷酸反应生成 三磷酸腺苷） 聚磷菌从体外大量吸收磷酸， （三磷酸腺苷），聚磷菌从体外大量吸收磷酸，除 了合成ATP外，还生成聚磷酸盐。 了合成 外 还生成聚磷酸盐。 ADP+H3PO4→ATP+H2O 聚磷菌的放磷：在厌氧条件（ 聚磷菌的放磷：在厌氧条件（DO≈0，NOX- ≈0)下， ， 下 聚磷菌体中的ATP发生水解，生成 发生水解， 和磷酸。 聚磷菌体中的 发生水解 生成ADP和磷酸。 和磷酸 ATP+H2O→ADP+H3PO4
第三章-水热和溶剂热法
③能够使低熔点化合物、高蒸气压且不能在
融体中生成的物质以及高温分解相物质在水 热与溶剂热低温条件下晶化生成。
④水热与溶剂热的低温、等压、溶液条件，
有利于生长缺陷极少、取向好、完美的晶体， 且合成产物结晶度高、易于控制产物晶体的 粒度。
⑤由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境
气氛，因而有利于低价态、中间价态以及特 殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。
放射性废料处理、特殊材料的固 化成型、特种复合材料的制备
三、反应介质的性质
高温高压下水热反应具有三个特征 使重要离 子间的反 应加速 使水解反 应加剧 蒸气压变高 使其氧化还原电 势发生明显变化
水的 性质 也将 变化
离子积变高 密度变低 粘度变低 表面张力变低
电子理论表明，具有极性键的有机化合物，其反 应也常具有某种程度的离子性 按Arrhenius方程式：dlnk/dT＝ E/RT2水在密闭加压 条件下加热到沸点以上时，离子反应的速率会增大， 即，反应速率常数k随温度呈指数函数增加。 因此，即使是在常温下不溶于水的矿物或其它有机物 ，在高温高压水热条件下，也能诱发离子反应或促进 反应。 导致水热反应加剧的主要原因是水的电 离常数随水热反应温度的上升而增加
四、有机溶剂的性质标度
有机溶剂种类多，性质差异大，需进行溶剂 选择。 溶剂会使反应物溶解或部分溶解，生成溶剂 合物，这会影响化学反应速率。 在合成体系中，反应物在液相中的浓度、解 离程度，及聚合态分布等都会影响反应过程。
§3.2 水热、溶剂热体系的成核与晶体生长
例如
从化合物(或矿物)中提取金属的反应
钾矿石中钾的水热提取 重灰石中钨的水热提取 生成沉淀得到新化合物的反应
(9)沉淀反应
例如
普通化学第三章
本章学习要求
了解溶液的通性。 明确酸碱的近代概念，酸碱的解离平衡和缓冲 溶液的概念，掌握有关pH的计算;了解配离子的 解离平衡及其移动； 掌握沉淀与溶解平衡、溶度积规则及其有关计 算； 了解胶体的聚沉、保护及表面活性剂的结构 和应用； 了解水体的主要污染物的来源及其危害。
防冻剂工作原理
冬天为防止汽车水箱结冰，可加入甘油、乙二醇等以降 低水的凝固点，避免因结冰，体积膨胀而使水箱破裂。
冷冻剂工作原理
工业冷冻剂如在冰水中加氯化钙固体,由于溶液中水的蒸气 压小于冰的蒸气压,使冰迅速熔化而大量吸热,使周围物质的 温度降低。 食盐-冰 （30g NaCl + 100g H2O(s)） -22℃ CaCl2-冰（42.5g CaCl2 + 100g H2O(s)） -55℃ 42.5g O(s) -55
mB = c B ⋅ V ⋅ M B
3. 摩尔分数 溶质(B)的物质的量占溶液物质的量的分数。 nB xB = x A + xB = 1 n 4. 质量分数 溶质(B)的质量与溶液的质量之比。
ω
B
mB = m
5. 密度 单位体积溶液中所含溶液的质量。
ρ = m/v
(g/L or g/mL)
2. 溶液的沸点上升
溶液中溶剂的蒸气压下降
法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系：在一定 温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降∆p与溶 质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。即： ∆p = pA·xB 其中xB是溶质B在溶液中的摩尔分数， pA是纯溶剂的蒸 汽压。若溶液的质量摩尔浓度为mB，则
nB nB ∆p = p A ⋅ x B = p A ⋅ ≈ pA ⋅ nA + nB nA nB nB = pA ⋅ = ( pA ⋅ M A ) ⋅ = k ⋅ mB wA wA MA
第三章 水分的测定
第三章水分和水分活度的测定本章的主要学习内容包括：第一节水分的概述，复习食品化学中学到的水分存在形态和水分测定的意义。
第二节水分的测定，讲述三种测定方法，干燥法和K-F法需要掌握，蒸馏法了解第三节水分活度的测定，讲述三种方法，掌握康威氏皿扩散法。
第一节水分的概述水是生物体的溶剂、载体、反应介质、构象稳定剂。
一切生理生化反应、酶反应、微生物活动，都需要水的参与。
水分在食品分析中，几乎是所有产品的必检项，因为它是：1.重要的质量指标：影响感官（干瘪、结块等）、物性（持水性、弹性等）、保藏性（主要指水分活度的影响，对微生物、酶、化学反应有直接影响）。
2.重要的经济指标：成本（每增加一个百分点，成本相差很多，特别是高附加值产品），它还是其它成分的测定基础。
食品中固形物：指食品内水分排除后的全部残留物，包括蛋白质、脂肪、组纤维、灰分等。
它们的含量可以用干基含量/湿基含量来表示。
一、水分存在的形态：分结合水和自由水。
结合水：食品中与其它成分结合在一起水。
此部分的水在沸点和冰点不发生相变；压榨不与组织细胞分离；不具有溶剂特性。
如：1）与蛋白质的活性基团（-OH,=NH,-NH3,-COOH,-CONH2)和碳水化合物的活性基团（-OH)以氢键相结合而不能自由运动的水；2）与蛋白质、淀粉水合作用和膨润吸收作用水分、以及某些盐类结晶水等。
自由水：包括动植物食品组织中通过毛细管作用力所吸存的不可移动的凝胶态水；存在于细胞外各种毛细管和腔体中的水；吸附于食品表面的吸附水。
此部分水具有水的基本特性，有相变，有溶剂特性，可以热力去除。
二、水分活度水分活度是指食品中水分存在的状态，表征水分与食品结合程度（游离程度）。
(1)水分活度值越高，结合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高；(2)水分活度数值：用Aw表示，水分活度值等于用百分率表示的相对湿度；(3)水分活度的测试意义：Aw值对食品保藏具有重要的意义。
因为A W反映了食品与水的亲和能力程度，它表示了食品中所含水分作为化学反应和微生物生长的可用价值。
山东大学期末考试复习-水分析化学[第三章配位滴定法]山东大学期末考试知识点复习
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第三章配位滴定法一、配位滴定法概述配位滴定是以配合反应为基础的滴定分析方法。
它以配位剂作标准溶液直接或间接地滴定被测溶液，形成配位化合物，并选用适当的指示剂确定滴定终点。
用于配位滴定的配位剂：无机配位剂如CN-、F-等和有机配位剂如氨羧配位剂使用较广泛：氨基三乙酸(NTA) 乙二胺四丙酸(EDTD) 乙二胺四乙酸(EDTA)二、EDTA的性质及配合物1．EDTA的离解平衡在强酸溶液中，H4Y的两个羧酸根可再接受质子，形成H6Y2+，这样ED—TA相当于一个六元酸，有6级离解平衡可见，EDTA具有中强二元酸的性质-- H4Y+2NaOH====Na2H2Y+2H2O EDTA在水溶液中有七种存在型体(表3—1)：C(H4Y)＝[H6Y2+]＋[H5Y+]＋[H4Y]＋[H3Y-]＋[H2Y2-]＋[HY3-]＋[Y4-]EDTA在不同pH值下的主要存在型体表3—1pH≥12时，只有Y4- 型体，此时Y4- 的分布分数δy4-≈1。
EDTA微溶于水，其溶解度为0．02g／100mL水(22℃)，难溶于酸和一般有机溶剂，易溶于氨水和氢氧化钠溶液。
故常用它的二钠盐，也简称EDTA(Na2H2Y·2 H2O，M＝372．24)，其溶解度为11．2g／100mL 水(22℃)，浓度为0．3mol／L；0．01mol／L EDTA溶液的pH值为4．8。
2．EDTA与金属离子形成的配合物的特点配位性广泛；配位比简单的为1：1；配合物稳定；配合物易溶于水；EDTA与无色的金属离子生成无色配合物，与有色金属离子生成更深的配合物。
三、配合物在溶液中的离解平衡1．配合物的稳定常数金属离子(M)与配合剂(L)形成1：1型配合物时：对于相同配位数的配离子，K fθ值越大，该配离子在水中越稳定，K dθ越大，表示配离子越易离解。
金属离子(M)与配合剂(L)形成1：n型配合物时：βn——总稳定常数以K fθ表示。
3．溶液中各级配合物的分布溶液中金属离子M的总浓度为C M，配位体L的浓度为C L，根据物料平衡：C M＝[M]＋[ML]＋[ML2]＋…＋[ML n]＝[M](1 ＋β1[L]＋β1[L] 2＋…＋βn[L] n)根据分布分数定义，则各级配合物的分布分数：可见，配合物的分布分数δ1仅是[L]的函数，由δ和C M可求各级配合物的平衡浓度。
03-5环境化学第三章__水环境化学
L M
K1
L ML
K2
L ML 2 Kn-1
L
…………….
Kn
MLn
β2
βn
Kn
[MLn ] [MLn1 ][L]
n
[MLn ] [M ][L]n
=K1K2……Kn
➢Kn或βn越大，配合离子愈难离解，配合物也愈 稳定。因此,从稳定常数的值可以算出溶液中各 级配合离子的平衡浓度。
一般而言，配合物的稳定性取决于三个因素： ➢配位体的性质，多齿配位体比单齿配位体稳定 ➢金属离子半径与电荷：
配位体半径越小，越稳定 金属离子的化合价越高，则一般配合物越稳定 ➢金属在元素周期表中的位置：同族元素从上到下 其络合物稳定性增加。
稳定常数是衡量配合物稳定性大小的尺度。 包括：逐级生成常数（K）和累积生成常数（β）
2－ 4
K1
[MeOH ] [Me2 ][OH ]
K2
[Me(OH )20 ] [MeOH ][OH ]
K3
[Me(OH )3 ] [Me(OH )20 ][OH
]
K4
[Me(OH)4 2 ] [Me(OH) 3][OH ]
或者也可以写为：Me2++ OH－→Me(OH)+
Me2++
2OH－→Me(OH)
=β1 [Me2+][OH－]/ [Me]T 在一定温=度ψ0下β1，[OβH1、－]β2、…、βn等为定值， ψ仅是pH值的函数。 因此ψ可2 =以[M表e示(OCHd)22+0—] /O[MH－e]配T =合ψ离0子β2在[O不H同－]p2 H值下的分布。
ψ3 =[Me(OH) 3-] / [Me]T = ψ0 β3[OH－]3 ψ4 =[Me(OH) 42-] / [Me]T = ψ0 β4[OH－]4 ψn =[Me(OH) nn-2] / [Me]T = ψ0 βn·[OH－]n
环境化学-第三章-水环境化学-第二节-水中无机污染物的迁移转化
（c）之间的关系可用吸附等温线表达。
Henry 型等温线为直线型
G = k ·c
k：分配系数
Freundlich 型等温线
G = k ·c ·exp(1/n) lgG = lgk + 1/n lgc
Langmuir 型等温线
G = G0·c /(A+c)
1/G = 1/G0 + (A/ G0)(1/c)
①不同离子强度有不同VR曲线，呈指数下降； ②VA与粒子强度无关，只随颗粒间的距离变化； ③不同离子强度有不同的VT曲线；离子强度较小时，综合位能曲 线上出现较大位能峰，排斥力占优势，体系保持分散稳定状态；
离子强度较大时，双电层被压缩，Vmax 降低，一部分颗粒可能超 越该位能峰。
2、异体凝聚理论
②范德化引力和静电排斥力是仅有的作用因素 ③没有化学专属吸附作用 颗粒在水溶液中进行热运动，其平均动能为3/2 kT （2）理论描述 总的综合作用位能：VT = VR + VA VA——由范德华力产生的位能 VR——由静电排斥力所产生的位能
VHale Waihona Puke VRVTVmax
VA
d 两个离子靠得 很近时，要考 虑水化膜阻力
专属吸附：指在吸附过程中，除了化学键作用外，尚有加 强的憎水键和范德华力或氢键作用。该作用不单可以使表 面点荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的 表面上。
项目 作用
离子交换吸附 离子交换作用
电性 表面电荷 动力学
同种电性不发生 不变
快速可逆
专属吸附
范德化力、化学键、氢键、 增水键
同种电性发生 可变
G0——单位表面上达到饱和时间的最大吸附量；
A——常数。
普通化学教学课件 水溶液化学
3.1.1、非电解质溶液的通性
• 4、溶液的渗透压
• 渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。
液面下降
纯水
糖水
液面上升半透膜源自初始： v纯水 > v糖水
扩散方向：纯水 糖水
v纯水 = v糖水，
渗透停止
普通化学
3.1.1、非电解质溶液的通性
• 渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所 需施加的外压力，称为该溶液的渗透压。用符号 π表示。
的多少的物理量。物质所含的基本单元数 与0.012kg C－12的原子数目相等 (6.023×1023阿伏加德罗常数)，则为1mol。
nB=mB/MB ( mol)
普通化学
• 2、 物质的量浓度 • 定义：一升溶液中所含溶质的物质的量称为物质的
量浓度，用符号c表示，单位是mol/L
c(B) = nB／V
溶液有两大类性质： 1）与溶液中溶质的本性有关：溶液的颜色、比重、酸 碱性和导电性等； 2）与溶液中溶质的独立质点数有关：而与溶质的本身 性质无关————溶液的依数性，如溶液的蒸气压、 凝固点、沸点和渗透压等。
难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性和规律性。
该类性质称为稀溶液的通性，或称为依数性。
包括：稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下降
m(NaCl) 10g
n(NaCl)
0.17mol
M(NaCl)58gmo-1l
n(H2O)M m((HH22OO))18.900gm g o-1l5.0mol
(NaCn l(N ) aCl)0.1m 7 ol0.03
n(N an(C H 2O )l)(0 .5 1.7 0)mol
bB —溶质B的质量摩尔浓度，单位为mol·Kg-1。 nB —溶质B的物质的量，单位为mol。 mA —溶剂的质量，单位为kg。