Хемијско омекшавање је процес који укључује додавање специфичних хемикалија у воду за претварање очвршћавајућих јона калцијума и магнезијума у нерастворљива једињења, која се затим уклањају таложењем и филтрацијом. Ово је класична и ефикасна технологија уклањања очвршћавања.
И. Промена равнотеже преципитације-растварања
Теоријска основа ове методе је принцип производа растворљивости. То јест, додавањем хемикалија у воду, повећава се концентрација ањона који могу да формирају нерастворљиве преципитате са јонима калцијума и магнезијума (као што су ЦО3^2-, ОХ-, ПО4^3-, итд.), што доводи до тога да производ јона премашује своју константу производа растворљивости, чиме се ствара преципитација.
Главне реакције падавина укључују:
1. Уклањање карбонатне тврдоће:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2ЦаЦО3↓ + 2Х2О
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2ЦаЦО3↓ + Мг(ОХ)2↓ + 2Х2О
Креч обезбеђује ОХ- јоне за претварање бикарбонатних јона у карбонатне јоне и подиже пХ да би се формирао преципитат магнезијум хидроксида.
2. Уклањање не-некарбонатне тврдоће (калцијум):
CaSO4 + Na2CO3 ->ЦаЦО3↓ + На2СО4
CaCl2 + Na2CO3 ->ЦаЦО3↓ + 2НаЦл
Сода пепео обезбеђује ЦО3^2- јоне, који се комбинују са јонима калцијума да би формирали преципитат калцијум карбоната.
3. Уклањање не-некарбонатне тврдоће (магнезијум):
MgSO4 + Ca(OH)2 ->Мг(ОХ)2↓ + ЦаСО4
Генерисани ЦаСО4 још увек треба даље да се уклони сода пепелом. Креч се користи да обезбеди ОХ- јоне за формирање талога магнезијум хидроксида са мањим производом растворљивости.
ИИ. Често коришћени хемијски реагенси и њихове функције
1. Креч: Његова главна компонента је Ца(ОХ)2.
Уклања карбонатну тврдоћу (укључујући тврдоћу калцијума и магнезијум карбоната) и обезбеђује окружење са високим пХ. Потребно је прецизно израчунати дозу; прекомерно додавање није само расипно већ може довести до поновног растварања јона магнезијума или увести нову тврдоћу.
2. Сода Асх: Његова главна компонента је На2ЦО3.
Уклања не-карбонатну тврдоћу (калцијумску тврдоћу) из воде. Сама се раствара у води без уношења нових јона тврдоће, већ уводи На+, што има релативно мали утицај на квалитет воде.
3. Натријум хидроксид: НаОХ.
Понекад се користи као делимична замена за креч, обезбеђујући ОХ- јоне, чинећи рад једноставнијим, али скупљим. Реакција је слична оној код креча.
4. Фосфати: као што су натријум триполифосфат, натријум хексаметафосфат итд.
Ова метода није традиционална метода преципитације, већ спречава стварање каменца стварањем диспергованих колоида или комплексирањем јона калцијума и магнезијума. То је „скривени метод“ или „ефекат прага“, који се често користи за помоћни третман или у ситуацијама са ниским захтевима.
ИИИ. Класични ток процеса: креч{1}}метода соде пепела
Ово је најрепрезентативнији процес хемијског омекшавања, а његов ток је следећи:
1. Реакциони резервоар/резервоар за омекшавање:
Сирова вода прво улази у реакциони резервоар, где се додају кречњаци и раствор соде пепела према израчунатој дози. Резервоар је опремљен механичким уређајем за мешање како би се обезбедило темељно мешање и реакција реагенса и обезбедило довољно времена и услова за формирање преципитата.
Све горе поменуте кључне хемијске реакције су овде завршене, стварајући велику количину флокулантних талога ЦаЦО3 и Мг(ОХ)2.
2. Таложник/резервоар за бистрење:
Реагована вода тече у таложник, где се брзина протока успорава. Пошто је ЦаЦО3 тежак талог, он се природно брзо таложи; док је Мг(ОХ)2 лагани флокулентни талог, спорије се таложи. Флокуланти (као што је ПАМ) се обично додају да би се подстакао раст флокула и убрзала седиментација. Прочишћени горњи део прелази на следећи корак, док се доњи муљ повремено уклања.
3. Резервоар за филтрирање:
Вода након седиментације може и даље да садржи ситне суспендоване честице, што захтева прецизну филтрацију кроз мулти{0}}филтер (као што је антрацит или силицијум песак) да би се уклонио заостали фини седимент и осигурало да замућеност ефлуента испуњава стандарде.
4. Резервоар за подешавање пХ вредности:
Вода третирана кречом има веома висок пХ (обично изнад 10), што је чини корозивном и неприкладном за накнадну употребу или испуштање.
Због тога се након филтрације мора додати киселина (као што је сумпорна киселина или хлороводонична киселина) или ЦО2 да би се неутралисао пХ и вратио у неутрални опсег (нпр. 6,5-8,5). Метода увођења ЦО2, такође позната као "рекарбонација", такође може претворити мале количине растворених јона калцијума у калцијум карбонат за даље уклањање.
ИВ. Техничке карактеристике
Предности:
1. Значајни и поуздани резултати: Технологија је зрела и може смањити тврдоћу на низак ниво (преостала тврдоћа може да достигне 0,5-1,0 ммол/Л).
2. Истовремено уклањање других нечистоћа: У процесу уклањања тврдоће, такође може ефикасно смањити алкалност, садржај силицијума, неких тешких метала и суспендованих чврстих материја у води.
3. Ниски трошкови третмана: Коришћени реагенси (креч, сода пепео) су широко доступни и релативно јефтини.
Недостаци и ограничења:
1. Велика производња муља: ствара велику количину хемијског муља (углавном састављеног од калцијум карбоната и магнезијум хидроксида), а третман и одлагање овог муља ће повећати додатне трошкове и притисак на животну средину.
2. Сложен рад и управљање: Дозирање реагенаса треба прецизно израчунати и прилагодити у складу са променама квалитета сирове воде, што захтева високо квалификоване оператере.
3. Ограничени квалитет ефлуента: Тешко је постићи екстремно ниске захтеве за тврдоћом дубоког омекшавања (нпр.<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.
4. Велики отисак: Опрема захтева низ структура као што су постројења за реакцију, седиментацију и филтрацију, што резултира високим улагањима у инфраструктуру.
