硫化物阳离子交换

⑴ 污水中的 硫化物如何去除

是电镀废水破铜加的硫化钠加多了吗？加硫酸亚铁，很便宜的，不过一般环保局都不监测这项的

⑵ 电镀废水处理方法

我国处理电镀废水常用的方法有化学法、生物法、物化法和电化学法等。
化学法
化学法是依靠氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒有害的物质分解为无毒无害的物质，或者直接将重金属经沉淀或气浮从废水中除去。
1、沉淀法
(1) 中和沉淀法。在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。
(2) 硫化物沉淀法。加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反应pH值在7～9之间，处理后的废水一般不用中和，处理效果更好。但硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体，硫化物沉淀在水中残留，遇酸生成气体，可能造成二次污染。
(3) 螯合沉淀法。通过高分子重金属捕集沉淀剂(DTCR)在常温下与废水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+及Cr3+等重金属离子迅速反应，生成不溶水的螯合盐，再加入少量有机或(和)无机絮凝剂，形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属的目的。DTCR系列药剂处理电镀废水的特点是可同时去除多种重金属离子，对重金属离子以络合盐形式存在的情况，也能发挥良好的去除效果，去除胶质重金属不受共存盐类的影响，具有较好的发展前景。
2、氧化法
通过投加氧化剂，将电镀废水中有毒物质氧化为无毒或低毒物，主要用于处理废水中的CN-、Fe2+、Mn2+低价态离子及造成色度、昧、嗅的各种有机物以及致病微生物。如处理含氰废水时，常用次氯酸盐在碱性条件下氧化其中的氰离子，使之分解成低毒的氰酸盐，然后再进一步降解为无毒的二氧化碳和氮。
3、化学还原法
化学还原法在电镀废水治理中最典型的是对含铬废水的治理。其方法是在废水中加入还原剂FeS04、NaHS03、Na2S03、S02或铁粉等，使Cr(Ⅵ)还原成Cr(III)，然后再加入NaOH或石灰乳沉淀分离。该法优点是设备简单、投资少、处理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。
4、中和法
通过酸碱中和反应，调节电镀废水的酸碱度，使其呈中性或接近中性或适宜下步处理的酸碱度范围，主要用来处理电镀厂的酸洗废水。
5、气浮法
气浮法作为处理电镀废水的技术是近几年发展起来的一项新工艺。其基本原理是用高压水泵将水加压到几个大气压注入溶罐中，使气、水混合成溶气水，溶气水通过溶气释放器进入水池中，由于突然减压，溶解在水中的空气形成大量微气泡，与电镀废水初步处理产生的凝聚状物黏附在一起，使其相对密度小于水而浮到水面上成为浮渣排除，从而使废水得到净化。
生物法
生物处理是一种处理电镀废水的新技术。一些微生物代谢产物能使废水中的重金属离子改变价态，同时微生物菌群本身还有较强的生物絮凝、静电吸附作用，能够吸附金属离子，使重金属经固液分离后进入菌泥饼，从而使得废水达标排放或回用。
1、生物吸附法
凡具有从溶液中分离金属能力的物体或生物体制备的衍生物称为生物吸附剂。生物吸附剂主要是菌体、藻类及一些提取物。微生物对重金属的吸附机理取决于许多物理、化学因素，如光、温度、pH值、重金属含量及化学形态、其他离子、螫合剂的存在和吸附剂的预处理等。生物吸附技术治理重金属污染具有一定的优势，在低含量条件下，生物吸附剂可以选择性地吸附其中的重金属，受水溶液中钙、镁离子的干扰影响较小。该方法处理效率高，无二次污染，可有效地回收一些贵重金属。但是生物成长环境不容易控制，往往会因水质的变化而大量中毒死亡。
2、生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是由微生物自身产生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物质，它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纤维素、蛋白质和核酸等。它具有较高电荷或较强的亲水性和疏水性，能与颗粒通过离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生架桥现象，形成一种网状三维结构而沉淀下来。对重金属有絮凝作用的生物絮凝剂约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu 2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉淀下来。该方法处理废水具有安全方便无毒，不产生二次污染，絮凝范围广，絮凝活性高、生长快，絮凝作用条件粗放，大多不受离子强度、pH值及温度的影响，易于实现工业化等特点。
3、生物化学法
生物化学法是通过微生物与金属离子之间发生直接的化学反应，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。其优点是：选择性强、吸附容量大、不使用化学药剂。污泥中金属含量高，二次污染明显减少，而且污泥中重金属易回收，回收率高。但其缺点是功能菌和废水中金属离子的反应效率并不高，且培养菌种的培养基消耗量较大，处理成本较高。
物化法
物化法是利用离子交换或膜分离或吸附剂等方法去除电镀废水所含的杂质，其在工业上应用广泛，通常与其他方法配合使用。
1、离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法。最常用的交换剂是离子交换树脂，树脂饱和后可用酸碱再生后反复使用。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。多数情况下，离子是先被吸附，再被交换，具有吸附、交换双重作用。对于含铬等重金属离子的废水，可用阴离子交换树脂去除Cr(VI)，用阳离子交换树脂去除Cr(Ⅲ)、铁、铜等离子。一般用于处理低有害物质含量废水，具有回收利用、化害为利、循环用水等优点，但它的技术要求较高、一次性投资大。
2、膜分离法
膜分离是指用半透膜作为障碍层，借助于膜的选择渗透作用，在能量、含量或化学位差的作用下对混合物中的不同组分进行分离。利用膜分离技术，可从电镀废水中回收重金属和水资源，减轻或杜绝它对环境的污染，实现电镀的清洁生产，对附加值较高的金、银、镍、铜等电镀废水用膜分离技术可实现闭路循环，并产生良好的经济效益。对于综合电镀废水，经过简单的物理化学法处理后，采用膜分离技术可回用大部分水，回收率可达60%～80%，减少污水总排放量，削减排放到水体中的污染物。
3、蒸发浓缩法
该方法是对电镀废水进行蒸发，使重金属废水得以浓缩，并加以回收利用的一种处理方法，一般适用于处理含铬、铜、银、镍等含重金属的电镀废水。一般将之作为其他方法的辅助处理手段。它具有能耗大、成本高、占地面积大、运转费用高等缺点。
4、活性炭吸附法
活性炭吸附法是处理电镀废水的一种经济有效的方法，主要用于含铬、含氰废水。它的特点是处理调节温和，操作安全，深度净化的处理水可以回用。但该方法存在活性炭再生复杂和再生液不能直接回镀槽利用的问题，吸附容量小，不适于有害物含量高的废水。
电化学法
1、电解法
电解法是利用电解作用处理或回收重金属，一般应用于贵金属含量较高或单一的电镀废水。电解法处理Cr(VI)，是用铁作电极，铁阳极不断溶解产生的亚铁离子能在酸性条件下将Cr(VI)还原成Cr(Ⅲ)，在阴极上Cr(Ⅵ)直接还原为Cr(Ⅲ)，由于在电解过程中要消耗氢离子，水中余留的氢氧根离子使溶液从酸性变为碱性，并生成铬和铁的氢氧化物沉淀去除铬。电解法能够同时除去多种金属离子，具有净化效果好、泥渣量少、占地面积小等优点，但是消耗电能和钢材较多，已较少采用。
2、原电池法
以颗粒炭、煤渣或其他导电惰性物质为阴极，铁屑为阳极，废水中导电电解质起导电作用构成原电池，通过原电池反应来达到处理废水的目的。近年来，铁碳微电解技术在电镀废水的处理中受到越来越多的重视。
3、电渗析法
电渗析技术是膜分离技术的一种。它是将阴、阳离子交换膜交替地排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，在电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现电镀废水的浓缩、淡化、精制和提纯。
4、电凝聚气浮法 采用可溶性阳极(Fe、AI等)材料，生成Fe2+、Fe3+、Al3+等大量阳离子，通过絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、AI(OH)3等沉淀物，以去除水中的污染物。同时，阴极上产生大量的H2微气泡，阳极上产生大量的O2微气泡，以这些气泡作为气浮载体，与絮凝污物一起上浮。大量絮体在丰富的微气泡携带下迅速上浮，达到净化水质的目的。
我国电镀废水的常规处理技术已经比较成熟，现代生物法处理电镀废水是非常有发展前途的一项废水处理技术，且不产生二次污染，关键是要运用新技术对其进行深度处理，进一步提高出水水质。膜处理技术因其分离效率高，且能回收重金属，今后必将在电镀废水处理中占据重要的地位。同时通过推广清洁生产工艺，从电镀生产的各个环节上减少排污量，变“被动治理”为“积极治理”，也是解决电镀废水污染的根本方法。

⑶ 实验十三 硫化物类(二)

一、目的要求

1.掌握该类常见矿物的肉眼鉴定特征和鉴定方法;

2.了解矿物的形态和物性与其成分和结构的关系;

3.熟练掌握矿物光学性质之间的关系;

4.熟悉该类矿物的类型划分和主要物性规律。

二、难点

理解该类矿物的物性规律。

三、内容、方法和提示

(一)实习标本

①雄黄(2118) ②雌黄(2119) ③辰砂(2107) ④黄铜矿(2108)

⑤磁黄铁矿(2111) ⑥黄铁矿(2201) ⑦毒砂(2203) ⑧斑铜矿(2110)

(二)重点内容和鉴定方法提示

1.硫化物及其类似化合物矿物大类的类型划分

本大类化合物为一系列金属元素与S、Se、Te、As、Sb、Bi的化合物。根据阴离子的特点，把该大类分为三类:

(1)简单硫化物类:阴离子为简单的离子S^2－、Se^2－、Te^2－、As^2－等。如方铅矿PbS、黄铜矿CuFeS₂、红砷镍矿NiAs等;

(2)对硫化物类:阴离子为两个原子以共价键结合后形成的双原子离子，如［S₂］^2－、［AsS］^2－、［Se₂］^2－等，如黄铁矿Fe［S₂］，毒砂Fe［AsS］;

(3)硫盐类:阴离子为半金属元素As、Sb、Bi与S组成复杂络阴离子的硫化物盐类，如黝铜矿Cu₁₂［Sb₄S₁₃］。

其中以简单硫化物类和对硫化物类常见而且重要，该两类矿物合并简称为硫化物类;对于硫盐类，可不作要求，但应了解其概念。

2.硫化物类矿物的物性规律

组成硫化物的阳离子主要是铜型离子和靠近铜型离子的部分过渡型离子，与其他阳离子相比，其元素的电负性较高;而阴离子S、Se、Te、As等与其他阴离子比较，其半径较大、电负性较低，因此阴阳离子间的电负性差值不大。

由于硫化物类矿物阴阳离子间的电负性差值不大，一般都小于1(在0.7左右)，双方对电子的联系力都不大，以这种因素起主导作用时，再加之阳离子具金属性，则形成以金属键联结为主的金属晶格的硫化物，如PbS、Fe［S₂］、CuFeS₂、Cu₅FeS₄、Sb₂S₃、Fe［AsS］等，矿物呈金属光泽，不透明，条痕黑色，具显著的导电性和导热性。

由于铜型离子具有较强的极化力，某些半金属元素的非金属性较强，而阴离子的半径又较大，具有较大的变形性，以这种因素起主导作用时，形成以共价键联结为主的原子晶格的硫化物，如As₂S₃、AsS、HgS、ZnS等，矿物呈金刚光泽，半透明，条痕浅色或彩色，解理发育，为电热不良导体。

在硫化物中没有玻璃光泽的矿物，也没有易溶于水或含水的矿物，这些特点都和典型的离子化合物完全不一样;它们和典型的原子晶格或金属晶格也有区别。

例如，许多硫化物虽具金属光泽，但具脆性，而且常发育完全解理，对硫化物的硬度也较大;而一部分硫化物虽具金刚光泽，但硬度都很小，熔点也不高。因而硫化物的晶格可以看作是一种过渡型的晶格。

简单硫化物类矿物的硬度低于小刀，其原因是阴离子半径大，阳离子电价低，因而离子电位不高;如PbS、ZnS、CuFeS₂等;或者阳离子电价虽较高(3～4价)，但矿物晶格具层状或链状结构，层内或链内结合虽强，但层间和链间的联结薄弱，如MoS₂、Sb₂S₃、As₂S₃等。

具金属光泽的简单硫化物是否发育解理，受控于结构中化学键的类型和强弱分布;具金刚光泽的简单硫化物均发育完好解理;对硫化物无解理。

在硫化物类中只有对硫化物类矿物具较高的硬度，一般均大于小刀，这是由于对硫络阴离子不仅自身内部的键力较强，而且离子的变形性比单硫离子要大，使对硫离子与阳离子的距离大大缩短，比简单硫化物的距离缩短8%，因而对硫化物内部质点的排列比简单硫化物更紧密，则其硬度显著增大。

硫化物类的相对密度一般较大，多数在4以上。对于简单硫化物，其相对密度大小主要决定于阳离子的原子量的大小;如ZnS的相对密度为4.1，PbS的相对密度为7.5;对硫化物的相对密度大小则主要决定于内部质点的堆积紧密程度，如Fe［S₂］相对密度为5，毒砂(Fe［AsS］)相对密度为6.2。

3.金属硫化物类矿物的次生变化及其地质意义

任何事物的发展演化都遵循辩证法的规律，在一定的条件下，不利的因素也可以转化为有利的条件。在风化作用过程中地表硫化物的破坏形成大量含金属阳离子的硫酸盐类溶液，当它们渗透到地下水面以下的还原作用带时，与原生硫化物发生进一步的还原反应而形成次生硫化物的富集带，如辉铜矿和铜兰的形成，从而大大提高原生硫化物矿床的工业价值。

现以黄铜矿为例来解剖认识风化壳的分带和组成及其意义。

在氧气充足的条件下:

矿物学简明教程

在氧气不足的条件下:

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可见，原有的金属硫化物矿床经过风化淋滤，在还原的条件下生成了辉铜矿、铜蓝等次生硫化物，使原有矿床的铜含量显著提高，达到工业利用的开采条件。所以还原带又称

为次生富集带，同时地表的“铁帽”和孔雀石是寻找次生硫化物矿床的找矿标志。

4.鉴定方法提示特别注意观察作业中所列相似矿物的区别。另外，斑铜矿表面常发育锖色，要注意观

察铜红色为其自色，硬度小于小刀，刻痕光亮(具延展性)。

四、作业1.观察描述实习标本并掌握其鉴定方法，记录内容、顺序和格式如下:

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2.区别下列相似矿物

(1)方铅矿、辉锑矿、石墨:形态、硬度、解理、相对密度、KOH反应

(2)黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿:颜色、硬度、磁性

(3)石墨与辉钼矿:颜色、条痕色、相对密度

五、思考题

1.总结硫化物类矿物的类型划分及其主要物性特征规律。

2.方铅矿和黄铁矿两者结构类似(NaCl型)，而它们的对称型却不同，为什么?

3.黄铁矿和黄铜矿的用途有哪些?它们的次生产物是什么?有何地质意义?

⑷ 硫化物类矿物中的化学键及元素的行为

硫化物是硫在自然界存在的主要形式之一，硫化物类矿物在地壳中的分布量远不及硅酸盐类矿物，但却拥有巨大的矿物种属。硫化物中最常见的配位数是4和6，它们是硫化物晶体最紧密堆积的主要类型。硫化物、硒化物、碲化物、砷化物和含硫盐矿物都以共价键为主，但在许多矿物中有一定比例的金属键性。

硫的外层电子构型为：3 s²3 p⁴3 d⁰，即具有 3 d 空轨道。硫的 3 s3 p3 d 轨道具有较低的价态电离能，因而与金属元素，特别是与外层 d 和p 电子充填构型的元素化合时，3s、3p 和3d 轨道之间有较大程度的混合，导致化学键共价性的增强。3d 轨道的卷入成键，使得硫的不同配位的可能性比氧多：硫除了有2、3、4配位态以外，还可能有 5、6、7 以至更多的配位数。硫的 3s、3p 和3d 电子具有较低的和相互接近的价态、电离能和较强的共价配位体，使得由配位体硫提供的 s和p 电子与金属离子形成的分子轨道属于能量上有利的强键分子轨道（σ^b）或弱键分子轨道（π^b）（图 2.9）。因此，硫能与过渡族及主族金属元素形成能量上更有利的分子轨道，即形成稳定的共价键化合物。

图2.9 强键、弱键、非键分子轨道

在硫化物和含硫盐中，可观测到Me—S的原子间距有明显的变化。因此硫是具有多种成键状态的配位体，包括不同的有效电荷、共价键的数目和方向。

含硫化合物中金属的键态特征为：①轨道Me—S—Me有较大的重叠，对应于形成较强的共价键；②由于t_2g轨道重叠造成的过渡金属阳离子Me—Me键的互相作用，有可能出现配位多面体共棱和共面的晶体结构，并使键具有金属键成分。因此，在含硫化合物中，Me—S键决定了硫化物的强共价键性和硫的多种配位方式，S—S键导致复杂基［S₂］^2-的形成，组成对硫化型矿物。

含硫化合物的以上键态特征，解释了该类化合物中金属元素组合限制在周期表的ⅥB和ⅤA中的低氧化态离子的事实规律。同时也说明：在硫化物类矿物中价键规则不适用。

在硫化物中，有些离子间距接近的元素，在相互类质同象置换时也会受到限制，这与元素在硫化物中的成键性质有关，如杂化类型、分子轨道的取向和键强、d能带的相对能量等，自旋态不同也可能造成类质同象代替的限制。例如：等轴硫铁矿Fe₃S₄和紫硫镍矿FeNi₂S₄两种矿物都具有类尖晶石型结构，但在等轴硫铁矿中是高自旋的，而在紫硫镍矿中是低自旋态的，因此两者不能形成固熔体。

硫化物中的非化学计量成分除了与空位补偿电荷的异价类质同象代替有关外，还与d电子的非定域化有关。在有些情况下，非化学计量化现象伴随混合价态出现（如在铜的硫化物斑铜矿Cu₅FeS₄中），在另一些情况下，可导致空位的形成（如磁黄铁矿Fe_1-xS中Fe的不足）。

⑸ 硫化物和酸类能混合吗

硫化物和酸类不能混合。因为大部分硫化物会和酸发生反应。而且硫化物储存都是单独储存，不能与酸混合储存。

-2价硫的化合物，金属硫化物可以看成氢硫酸的盐。金属与硫直接反应或者将硫化氢气体通入金属盐溶液，或者往盐溶液中加入硫化钠，都可制得金属硫化物。碱金属硫化物和硫化铵易溶于水，由于水解其溶液显碱性。

金属的酸式硫化物都可溶于水，但正盐中只有碱金属硫化物和硫化铵可溶。一般地讲，金属硫化物的溶解度可通过阳离子极化力（离子电荷数/离子半径，Z/r）的大小来预测。阳离子极化能力的增强，将导致化合物共价性的增加，极性减小，因而溶解度也降低。

硫化物转化为相应的氧化物，硫则转化为二氧化硫。例如由方铅矿制取铅时有一步为： 2PbS + 3O2→ 2PbO + 2SO2硫化物被氧化为相应的可溶硫酸盐。

以上内容参考：网络-硫化物

⑹ 元素存在形态的影响因素

大量研究表明，土壤元素有效量（可浸提量）不仅取决于元素总量，更大程度上与土壤理化性质所决定的元素存在形态有关。土壤矿物组成（矿物种类、晶格结构）、机械粒级组成（砂、粘粒含量及比例）、有机质含量、土壤胶体及微生物，以及土壤酸碱度（pH值）、氧化还原电位（Eh）、阳离子交换量（CEC）、含水量等是决定土壤元素存在形态及生物有效性的内在因素。

1.土壤矿物组成

土壤矿物包括原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物来自母岩，常见有石英、长石类矿物、云母类矿物、辉石、角闪石等，其矿物类型主要包括硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、磷酸盐类，其中以石英最难风化而常见；次生矿物是土壤形成过程中由原生矿物风化形成，按其性质和结构可分为简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类三大类。其中简单盐类易淋失，三氧化物类和次生铝硅酸盐类构成土壤中细小的次生粘土矿物，并对土壤物理、化学过程和性质起重要作用。

土壤中矿物组成及其含量是决定元素有效量的重要因素。不同结构类型的矿物，晶格表面的离子吸附、交换能力相差甚远。如难风化的石英、磷灰石等矿物中营养有益元素含量低，或由于矿物晶格稳定而不易风化溶出，对土壤元素有效量贡献甚微。而土壤中次生粘土矿物如蒙脱石、蛭石、伊利石、绿泥石、高岭石等，以及非晶型粘土矿物如氧化铝与氢氧化铝、氧化铁与氢氧化铁、水铝英石，对于土壤元素有效量或可浸提量起到重要贡献。这类矿物含量越高，土壤元素有效量也相应增加。

2.土壤颗粒组成与质地

土壤矿质部分（即无机部分）约占土壤固体总重量的90%以上，可按颗粒大小细分为砂、粉砂和粘粒。研究表明，土壤砂和粉砂在矿物学上很相似，主要由石英和原生矿物组成，仅仅是颗粒大小不同，或者只是各类矿物的比例不同。但粘粒的矿物组成与砂、粉砂差异很大，主要由次生矿物组成。因此，不同颗粒养分含量不同，在较细粒级中P、K、Ca、Mg等元素含量增加。一般来说，土粒越细，所含养分较多。

由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况，称为土壤质地（或土壤机械组成）。通常根据砂粒、粉砂粒、粘粒百分数，将土壤分为砂土、壤土、粘壤土和粘土四大类。土壤质地直接影响到土壤容重、养分和水分保蓄能力、通气性、耕作性等土壤性质。一般来说，质地粘重的土壤，矿物与土壤颗粒具有更大的比表面，矿物养分含量、保水保肥能力高。

3.土壤有机质

土壤有机质是土壤中含炭有机化合物和微生物残体的总称。土壤中有机质一般占土壤固体总量的1%～10%，是土壤重要组成部分，是土壤形成的主要标志，对土壤性质有很大影响。土壤有机质可分为2类：一类是组成有机体的各种有机化合物，称为非腐殖物质，如蛋白质、糖类、树脂、有机酸等；另一类称为腐殖质的特殊有机化合物，包括腐殖酸、富里酸等。

土壤有机质是土壤中各种营养元素，特别是氮、磷的重要来源，土壤全氮与有机质具有线性正相关性。同时，有机质含有刺激植物生长的胡敏酸类物质。土壤有机质具有胶体特性，能够吸附较多的阳离子，使土壤具有保肥力和缓冲性。

4.土壤胶体与阳离子交换量

土壤胶体是土壤中最活跃的组分之一，对土壤元素存在形态及有效性有重要影响。土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性而使土壤具有吸附性。研究表明，当土壤中含大量胶体时，特别是蒙脱石和难溶性胡敏酸时，Hg、Pb、Cd的迁移能力明显降低。

土壤胶体微粒具有双电层结构，微粒的内部（微粒核）一般带负电荷，形成一个负离子层，其外部由于电性吸引而形成一个正离子层（又称反离子层，包括非活动性离子和扩散层）。在土壤胶体的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据做等价交换，即离子交换或代换。土壤溶液中阳离子与土壤胶体阳离子的交换作用，即为土壤胶体阳离子交换吸附；带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换作用，即为土壤胶体的阴离子交换吸附。

土壤吸附阳离子的能力（即阳离子交换量）用吸附的阳离子总量来表示，是土壤胶体属性的体现。土壤阳离子交换量对土壤酸碱缓冲性、元素活化淋溶性及其生物有效性具有重要影响。

5.土壤酸碱性

根据土壤中H⁺存在方式，土壤酸度可分为两大类。一类称为活性酸度（或有效酸度），通常以pH表示，是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映。土壤中氢离子的来源主要包括土壤中CO₂溶于水形成的碳酸，有机质分解产生的有机酸，土壤中矿物质氧化产生的无机酸，施用无机肥料中残留的无机酸如硝酸、硫酸和磷酸等，以及大气酸性物质干湿沉降。另一类称为潜力酸度，其来源为土壤胶体吸附的可代换性H⁺和Al³⁺。当这些离子处于吸附状态时不显酸性，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，可增加土壤溶液中H⁺浓度，降低土壤pH值。只有盐基不饱和土壤才有潜在酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。

土壤碱度即指土壤溶液中OH^-离子浓度，主要来自于

和

的碱金属（K、Na）及碱土金属（Ca、Mg）的盐类。当土壤胶体上吸附的Na⁺、K⁺、Mg²⁺等离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的水解作用，使土壤溶液中产生NaOH，并使土壤呈碱性。

由此可见，土壤酸碱性实际上是土壤溶液中离子类型、胶体吸附及其饱和程度的反映，显然，土壤酸碱度必然对土壤元素化学反应、活化溶出及生物有效性起到重要影响。大量研究表明，大多数重金属元素在强酸性环境中能形成易溶性化合物，具有较高的活性和迁移能力，而在碱性环境中则难以迁移。

6.土壤氧化-还原条件

氧化还原反应是土壤中无机物和有机物发生迁移转化并对土壤生态系统产生重要影响的化学过程。土壤中氧化剂主要有氧气、

离子和高价金属离子，如Fe³⁺、Mn⁴⁺、V⁵⁺、Ti⁴⁺等。土壤中还原剂主要包括有机质、低价金属离子。此外，植物根系和土壤生物也是土壤氧化还原反应的重要参与者。

可以用氧化-还原电位（Eh）来衡量土壤氧化还原能力的大小。一般旱地土壤Eh值在+400～+700mV间，水田在+300～-200mV间。大量研究表明，Cr、S等元素在氧化环境中迁移能力强，而Fe、氨则在还原环境中易迁移。

7.土壤水分

土壤水分主要来自大气降水、灌溉和大气冷凝水。在地下水位接近地面（2～3m）的情况下，地下水也是上层土壤水分的重要来源。在土壤颗粒表面吸附力和微细孔隙毛细管力作用下，土壤可保持一部分水。砂质土中水分易渗漏流失，而细密的粘质土中水分不易渗漏流失。

土壤溶液是土壤化学反应、离子扩散的载体，是进入土壤中的各种污染物向其他环境圈层（水圈、生物圈等）迁移的媒介。土壤水分含量既是土壤氧化还原环境的重要控制因素，同时也对土壤元素实际的生物效应产生直接的影响。

⑺ 天然水的矿化过程

天然水的矿化过程

矿化度
天然水中各种元素的离子、分子和化合物的总量（不包括溶解的气体），以克/升或毫克/升表示。矿化度是划分天然水的级别、评价水质优势的最重要的指标。
水的硬度
硬度是指水中溶解的Ca、Mg离子总量。把水加热至沸腾，由于形成了CaCO3和MgCO3并从水中析出，使水失去一部分Ca2+和Mg2+ ，这部分Ca2+和Mg2+的数量称为暂时硬度。硬度与暂时硬度之差，称为永久硬度。
矿化作用
溶滤作用
土壤和岩石中某些成分直接进入水中的过程。如氯化物、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐和铝硅酸盐。
吸附性阳离子交替作用
天然水中离子从溶液中转移到胶体上（吸附过程），也可从胶体上原来吸附的离子转移到溶液中（解吸过程）来交换阳离子。
胶体对各种阳离子的吸附能力，由大到小顺序为：
H+ > Fe3+ > Al3+ > Ba2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > NH4+ > Na+ > Li+
氧化作用
硫化物的氧化是地下水中富集硫酸盐的途径，
如： FeS2 + O2 + H2O → FeSO4 + H2SO4
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2↑ + H2O
还原作用
还原环境里，天然水可以与含有机物围岩接触，或受到过量的有机物污染，碳氢化合物可以使水中的硫酸盐还原。
如： CH4 + CaSO4 → CaS + CO2 + H2O
CaS + CO2 + H2O → CaSO4 + H2S
蒸发浓缩作用
蒸发浓缩各种盐的沉淀顺序为
Al、Fe、Mn的氢氧化物 → Ca、Mg碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐 → Na的硫酸盐
→ Ca、Mg的氯化物 → 硝酸盐
青海众多盐湖就富集了大量的KCl、NaCl
混合作用
两种或两种以上的矿化度的水相遇。混合后的矿化度和化学成分都要发生变化。

⑻ 离子交换色谱法的原理、装置及应用是什么

一、原理：离子抄交换色谱（ion exchange chromatography，IEC）以离子交换树脂作为固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。

二、装置：

1、分离柱：装有离子交换树脂，如阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或螯合离子交换树脂。

2、抑制柱和柱后衍生作用：常用的检测器不仅能检测样品离子，而且也对移动相中的离子有响应，所以必须消除移动相离子的干扰。

3、检测器：分为通用型和专用型。通用型检测器对存在于检测池中的所有离子都有响应。离子色谱中最常用的电导检测器就是通用型的一种。

三、应用：

离子色谱主要用于测定各种离子的含量，特别适于测定水溶液中低浓度的阴离子，例如饮用水水质分析，高纯水的离子分析，矿泉水、雨水、各种废水和电厂水的分析，纸浆和漂白液的分析，食品分析，生物体液(尿和血等)中的离子测定，以及钢铁工业、环境保护等方面的应用。

⑼ 硫化物的化学特性 相关问题（高分悬赏）

1.硫化物溶解性：
Na+，K+等碱金属，NH4+的硫化物极易溶于水，并水解呈强碱性（硫化铵除外）；MgS,CaS,SrS,BaS则几乎完全水解而微溶于水。Al2S3则全部水解为氢氧化铝和H2S气体；其余硫化物都难溶于水，并显出不同的颜色。
硫化锌 1.2*10^-23
硫化锰 1.4*10^-15
硫化亚铁 3.7*10^-19
硫化铅 3.4*10^-28
硫化镉 3.6*10^-29
硫化锑 2.9*10^-59
硫化亚锡 1.2*10^-25
硫化汞 4.0*10^-53
硫化银 1.6*10^-49
硫化铜 8.9*10^-45
参考资料：《无机化学》第四版下册498页高等教育出版社
2.硫化物稳定性：
硫化物一般稳定性较小，因为S2-具有较强的还原性，
在加热的条件下，H2S，CuS等均可分解为S，H2和Cu2S，S
而碱金属，碱土金属硫化物热稳定性较大。
3.PH影响：
氢硫酸是个弱酸，向大多数硫化物中加入稀强酸或弱酸，都可以溶解硫化物而放出H2S气体，而少数的硫化物连浓盐酸都无法溶解（CuS，HgS等）而这些只溶于王水。不溶于水的硫化物通常不能溶于碱。
4.毒性：
可溶性的硫化物有一定毒性，这是基源于硫化物水解导致的强碱性和硫离子的毒性；而不溶于水的硫化物毒性主要在于重金属离子（如Pb2+，Hg2+等）毒性，不过由于溶解度小，重金属离子的毒性较不突出。
5.腐蚀性：
可溶性硫化物具有较强的腐蚀性。
因为常见的硫化钠，硫化钾水解程度很大，
水溶液中水解产生的NaOH，KOH的浓度大，
对人体皮肤粘膜，呼吸道等具有很强的腐蚀性，
另外对金属Al，Zn，Pb等也有较强腐蚀作用！

⑽ 重金属废水要怎么处理呢

含重金属废水处理：为使污水中所含的重金属达到排水某一水体或再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。目前，重金属废水处理的方法大致可以分为三大类：化学法；物理处理法；生物处理法。化学法。化学法主要包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。化学沉淀法。化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次污染。电解法。

电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来，然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理，这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以，电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。螯合法。螯合法又称高分子离子捕集剂法,是指在废水处理过程中通过投加适量的重金属捕集剂,利用捕集剂与金属离子铅、镉结合时形成相应的螯合物的原理实现铅、镉的去除分离。该反应能在常温和较大pH范围(3?11)下发生,同时捕集剂不受共存重金属离子的影响。因此该方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脱水。