Η ουσία της αποσκλήρυνσης του ασβέστη είναι η μείωση της σκληρότητας του νερού με την προσθήκη ασβέστη, ο οποίος αντιδρά χημικά με την προσωρινή και μόνιμη σκληρότητα στο νερό για να σχηματίσει αδιάλυτα ιζήματα ανθρακικού ασβεστίου και υδροξειδίου του μαγνησίου.
Οι κύριες χημικές αντιδράσεις αποτελούν τη βάση για την εκτίμηση:
1. Αφαίρεση ανθρακικής σκληρότητας (αντίδραση με CO2 και Ca(HCO3)2):
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
2. Αφαίρεση σκληρότητας μαγνησίου (αντίδραση με Mg(HCO3)2 και Mg2+):
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O
Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + Ca2+ (Αυτή η αντίδραση εισάγει ισομοριακή ποσότητα ιόντων ασβεστίου)
3. Υπερβολική προσθήκη: Απαιτείται πρόσθετος ασβέστης για την παροχή OH-, το οποίο αντιδρά με HCO3- για να παράγει CO32-, και για να διατηρηθεί το pH πάνω από 10,3 για να εξασφαλιστεί η πλήρης καθίζηση του Mg(OH)2.
Δεδομένης της ολικής σκληρότητας (TH), της σκληρότητας του ασβεστίου (Ca-H), της σκληρότητας του μαγνησίου (Mg-H) και της συνολικής βασικότητας (TA), η ποσότητα ασβέστη που πρέπει να προστεθεί (με βάση 100% καθαρό CaO) μπορεί να αναλυθεί στα ακόλουθα μέρη:
1. Ασβέστης που απαιτείται για την εξουδετέρωση του ελεύθερου CO₂ (L1):
Στοιχειομετρική αναλογία: 1 mol CO2 : 1 mol CaO
L1=[CO2] (Οι μονάδες είναι συνεπείς, εάν όλες εκφράζονται ως CaCO3 mg/L, οι τιμές είναι ίσες.)
2. Ασβέστης που απαιτείται για την αφαίρεση της ανθρακικής σκληρότητας (L2):
Αυτό το τμήμα αναφέρεται στη σκληρότητα που αντιστοιχεί στη βασικότητα. Στοιχειομετρική αναλογία: 2 mol HCO3- (δηλαδή, 1 mol Ca(HCO3)2) : 1 mol CaO
L2=[TA] (Δεδομένου ότι και τα δύο υπολογίζονται ως CaCO3, η μοριακή μάζα είναι αριθμητικά ίση μετά τη μετατροπή.)
Lime-Συσκευή δοσομέτρησης ενεργού άνθρακα για μαλακτικό ανθρακικό νάτριο* - Environmental Protection Online
3. Ποσότητα ασβέστη (L3) που απαιτείται για την αφαίρεση της σκληρότητας του μαγνησίου:
Η καθίζηση μαγνησίου απαιτεί δύο μέρη ΟΗ- και μια ισοδύναμη ποσότητα ιόντων ασβεστίου εισέρχεται στο νερό μετά την αντίδραση. Στοιχειομετρική αναλογία: 1 mol Mg2+ : 2 mol CaO
L₃=2 × [Mg - H] (Υποθέτοντας CaCO3, ο συντελεστής αναλογίας μάζας είναι (56/100) × 2 ≈ 1,12, αλλά συνήθως υπολογίζεται απευθείας χρησιμοποιώντας μοριακές σχέσεις, δηλαδή διπλασιάζοντας την τιμή. Εδώ, [Mg] της σκληρότητας του H πρέπει να αναφέρεται στο μάγ. αφαιρέθηκε, δηλαδή, η αρχική σκληρότητα μαγνησίου του νερού μείον την επιτρεπόμενη υπολειμματική σκληρότητα μαγνησίου.
4. Υπερβολική δόση ασβέστη (L4):
Για να εξασφαλιστεί η πλήρης αντίδραση, ιδιαίτερα η καθίζηση μαγνησίου, είναι συνήθως απαραίτητο να διατηρηθεί ένα pH 10-11, το οποίο απαιτεί την προσθήκη περίσσειας ασβέστη. Η περίσσεια τιμή συνήθως υπολογίζεται εμπειρικά σε περίπου 25~50 mg/L (ως CaCO3). Για πιο προηγμένη μαλάκυνση, η υπερβάλλουσα τιμή μπορεί να είναι μεγαλύτερη.
5. Θεωρητική δοσολογία ασβέστη (βάσει 100%) (Βάσει CaO):
L_theoretical=L1 + L2 + L3 + L4=[CO2] + [TA] + 2 × [Mg-H προς κατάργηση] + Υπερβολική τιμή
Ο ασβέστης του εμπορίου (άσβεστος ή σβησμένος ασβέστης) δεν είναι 100% καθαρός. Πραγματική δόση (kg/m³ ή g/L)=L_θεωρητικό / Καθαρότητα εμπορικού ασβέστη (%)
Για παράδειγμα, εάν το L_theoretical είναι 200 mg/L CaO και χρησιμοποιείται άσβεστος του εμπορίου με 85% καθαρότητα, τότε η πραγματική δόση=200/0,85 ≈ 235 mg/L.