Известь играет многофункциональную, экономичную и эффективную химическую роль в очистке промышленных сточных вод, ее функция выходит далеко за рамки простого регулирования кислоты-основы. Его основная ценность заключается в преобразовании растворенных в воде загрязняющих веществ в нерастворимые твердые вещества посредством ряда химических и физических процессов, тем самым обеспечивая разделение и очистку.
1. Регулировка pH и реакция осаждения
Основными компонентами извести являются оксид кальция (CaO) или гидроксид кальция (Ca(OH)₂), который при растворении в воде образует сильнощелочную среду. Это основа всех его функций.
Он способен быстро нейтрализовать кислые сточные воды до нейтральных или щелочных условий, создавая необходимые условия для последующей очистки и осаждения металлов.
В щелочных условиях он может реагировать с ионами различных металлов в воде с образованием-нерастворимых в воде гидроксидов или осадков солей. Например:
Удаление тяжелых металлов (таких как медь, никель, цинк, хром): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Удаление фосфора: Реакция с ортофосфатом с образованием осадка гидроксиапатита: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
Удаление фторида: Образование осадка фторида кальция: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Коагуляционный-синергический эффект коагулянтов
Известь не только обеспечивает щелочную среду, но ионы кальция (Ca²⁺), которые она производит, и сам осадок оказывают физико-химическое синергетическое действие:
Ca²⁺ может сжимать двойной электрический слой коллоидных частиц в сточных водах, снижая их стабильность и способствуя коллоидной коагуляции.
Образующиеся микрорастворимые вещества гидроксида кальция и их хлопья во время формирования и осаждения действуют как тонкая сетка, механически инкапсулируя, адсорбируя и сметая мелкие взвешенные частицы, органические пигменты и некоторые коллоидные вещества в воде, заставляя их оседать вместе. Этот процесс значительно повышает эффективность удаления мутности и цвета.
3. Расширенные возможности очистки конкретных загрязнителей.
В некоторых сценариях промышленных сточных вод известь играет решающую роль:
Деэмульгация и удаление масла. Для нефтесодержащих и эмульгированных сточных вод среда с высоким pH может нарушить стабильную границу раздела эмульгированных капель масла, способствуя деэмульгации и сепарации масла.
Омыление: он может омылять жирные кислоты и другие органические вещества в сточных водах, образуя нерастворимое кальциевое мыло, которое легче удалить.
Химическое затвердевание: для сточных вод, содержащих сульфиды, арсенаты и т. д., оно может генерировать более стабильные осадки солей кальция, снижая их токсичность и миграцию.
4. Удаление жесткости
Известь наиболее эффективна для устранения «карбонатной жесткости» (т.е. жесткости кальция и магния, связанной с ионами бикарбоната). Основная реакция - это «подщелачивающее осаждение бикарбоната»:
Удаление кальциевой жесткости: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Эта реакция имеет решающее значение: введенные извне ионы кальция (из извести) реагируют с бикарбонатом кальция в воде, образуя осадок карбоната кальция. Теоретически для удаления 1 молекулы бикарбоната кальция требуется 1 молекула извести и образуется 2 молекулы осадка карбоната кальция.
Удаление магниевой жесткости: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Для удаления магния требуется более высокий pH (обычно выше 10,5), поскольку гидроксид магния имеет более низкую растворимость. Известь сначала превращает карбонат магния в осадок гидроксида магния, одновременно превращая связанные ионы бикарбоната в осадок карбоната кальция.
В тех случаях, когда требуется глубокое умягчение сточных вод (одновременное удаление как карбонатной, так и не-карбонатной жесткости), обычно используется «известково--содовый процесс».
Известь (Ca(OH)₂): Устраняет карбонатную жесткость (как описано выше).
Кальцинированная сода (Na₂CO₃): Устраняет не-карбонатную жесткость. Например:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
Этот комбинированный процесс может снизить общую жесткость до низкого уровня при подходящем pH.
