2009 01 024959

G W v.til $. I. IXil'ty (Am(f voAr»nU \ttr- -ISBN 9?*4>4M5324'.1.0 by W PW SHi?

14. Chemia środowiskowa koloidów i powierzchni

obojętnych z.wiązków organicznych w układach faza stała/wodne środowisko. Jest to stała podziału w układzie oktanol/woda (A^ow) oraz stała podziału materia organiczna/woda <*0m). które są stosowane do oszacowania zdolności konkretnej powierzchni do sorpcji substancji z otaczającego roztworu. Inżynierowie zajmujący się środowiskiem i inni korzystają z danych A'ow i Kom do opisania oraz przewidywania migracji organicznych substancji zanieczyszczających, takich jak pestycydy, w układach gleba/woda i osad/woda. Omówimy teraz chemiczne podstawy i niektóre możliwości stosowania parametrów A7>w i Kom, ^a następnie przedstawimy sposób, w jaki sposób można je wykorzystać do określenia wartości K&.

Sorpcja substancji organicznych na występujących w środowisku

ciałach stałych

W środowisku wodnym występują rozmaite czynniki, które określają, w jaki sposób cząsteczki organiczne ulegają podziałowi na znajdujące się w roztworze i sorbowane na koloidalnych ciałach stałych.

•    Składniki mineralne. Do faz stałych, na których zachodzi sorpcja, należą takie substancje nieorganiczne, jak uwodnione tlenki i minerały ilaste, które zawierają na swej powierzchni grupy hydroksylowe skierowane od strony minerału w kierunku roztworu wodnego. Kombinacja oddziaływań van der Waalsa. indukowany dipol-dipol trwały, dipol trwały-dipol trwały oraz wiązań wodorowych (przedstawionych w kolejności zwiększającej się mocy) jest odpowiedzialna za wiązanie się rozmaitych substancji z powierzchną. Stwierdzono, że gdy występuje specyficzne wiązanie, zatrzymywanie małych cząsteczek substancji organicznych na powierzchni minerałów jest istotne, ale w większości przypadków sorpcja ta jest bardzo słaba. Jest to wynikiem silnego przyciągania minerału i wody. a zatrzymaniu substancji rozpuszczonej musi równocześnie towarzyszyć usunięcie cząsteczek wody z powierzchni minerału.

•    Składniki organiczne. Bardziej aktywne powierzchnie względem obojętnych związków organicznych mają makrocząsteczki naturalnie występujące w zawiesinach i osadach. Z treści rozdz. 12 dowiedzieliśmy się. że materia organiczna zawiera m.in. materiał huminowy pochodzący z roślin i ze źródeł mikrobiologicznych. Materiał ten ma właściwości polarne ze względu na obecność grup funkcyjnych zawierających tlen. Ważny jest również fakt. że materiał huminowy zawiera części węglowodorowe, w których nicpolarne substancje rozpuszczone napotykają małą konkurencję ze strony powierzchniowo związanych cząsteczek wody. W len sposób małe cząsteczki hydrofobowe mogą się skutecznie „rozpuszczać” wewnątrz tego niewodnego medium. W tym znaczeniu siły retencyjne wykraczają poza siły powierzchniowe i proces ten jest bardziej zbliżony do absorpcji niż do adsorpcji. Z tego powodu ogólny termin sorpcja jest szczególnie odpowiedni w tym przypadku.

Warto również przypomnieć sobie, że sam materiał huminowy (MH) może zostać przyłączony do fazy mineralnej, na której tworzy powłokę. W konsekwencji powierzchnia minerału zostaje zablokowana na bezpośrednie reakcje z innymi substancjami rozpuszczonymi: co podkreśla rolę materii organicznej jako sorbenta (rys. 12.8). Materiał huminoww