La calç té un paper bàsic químic multifuncional, econòmic i eficient en el tractament d'aigües residuals industrials, la seva funció s'estén molt més enllà del simple ajust àcid-base. El seu valor fonamental rau a convertir els contaminants dissolts a l'aigua en sòlids insolubles mitjançant una sèrie de processos químics i físics, aconseguint així la separació i la purificació.
1. Ajust del pH i reacció de precipitació
Els components principals de la calç són l'òxid de calci (CaO) o l'hidròxid de calci (Ca(OH)₂), que forma un ambient fortament alcalí quan es dissol a l'aigua. Aquesta és la base de totes les seves funcions.
Pot neutralitzar ràpidament les aigües residuals àcides a condicions neutres o alcalines, creant les condicions necessàries per al tractament posterior i la precipitació del metall.
En condicions alcalines, pot reaccionar amb diversos ions metàl·lics de l'aigua per formar hidròxids{0}}insolubles en aigua o precipitats de sal. Per exemple:
Eliminació de metalls pesants (com ara coure, níquel, zinc, crom): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Eliminació de fòsfor: Reacció amb ortofosfat per formar un precipitat d'hidroxiapatita: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
Eliminació de fluorur: formació de precipitat de fluorur de calci: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Efecte sinèrgic de la coagulació-coagulant
La calç no només proporciona un ambient alcalí, sinó que els ions de calci (Ca²⁺) que produeix i el propi precipitat tenen un efecte sinèrgic fisicoquímic:
Ca²⁺ pot comprimir la doble capa elèctrica de partícules col·loïdals a les aigües residuals, reduint la seva estabilitat i afavorint la coagulació col·loïdal.
Els microsolubles d'hidròxid de calci generats i els seus flóculs, durant la formació i la sedimentació, actuen com una xarxa fina, encapsulant, adsorbint i escombrant mecànicament partícules fines en suspensió, pigments orgànics i algunes substàncies col·loïdals a l'aigua, fent que s'assentin junts. Aquest procés millora significativament l'eficiència d'eliminació de la terbolesa i el color.
3. Capacitat de tractament avançat per a contaminants específics
En determinats escenaris d'aigües residuals industrials, la calç té un paper crucial:
Demulsificació i eliminació d'oli: per a aigües residuals greixoses i emulsionades, un entorn de pH alt pot interrompre la interfície estable de les gotes d'oli emulsionats, afavorint la demulsificació i la separació de l'oli.
Saponificació: Pot saponificar àcids grassos i altres matèries orgàniques de les aigües residuals, generant sabons de calci insolubles, més fàcils d'eliminar.
Solidificació química: per a les aigües residuals que contenen sulfurs, arsenats, etc., pot generar precipitats de sal de calci més estables, reduint la seva toxicitat i migració.
4. Eliminació de duresa
La calç és més eficaç per eliminar la "duresa carbonatada" (és a dir, la duresa del calci i el magnesi units als ions bicarbonat). La reacció del nucli és la "precipitació d'alcalinització del bicarbonat":
Eliminació de la duresa del calci: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Aquesta reacció és crucial: els ions de calci introduïts externament (de la calç) reaccionen amb el bicarbonat de calci de l'aigua per formar un precipitat de carbonat de calci. Teòricament, eliminar 1 molècula de bicarbonat de calci requereix 1 molècula de calç i produeix 2 molècules de precipitat de carbonat de calci.
Eliminació de la duresa del magnesi: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
L'eliminació de magnesi requereix un pH més alt (generalment per sobre de 10,5) perquè l'hidròxid de magnesi té una solubilitat més baixa. La calç primer converteix el carbonat de magnesi en precipitat d'hidròxid de magnesi, alhora que converteix els ions bicarbonat associats en precipitat de carbonat de calci.
En aplicacions que requereixen un suavització profunda de les aigües residuals (eliminant simultàniament tant la duresa carbonatada com la no -carbonatada), s'utilitza habitualment el "procés de sosa-calç".
Calç (Ca(OH)₂): elimina la duresa carbonatada (com es descriu anteriorment).
Sosa (Na₂CO₃): elimina la duresa no -carbonatada. Per exemple:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
Aquest procés combinat pot reduir la duresa total a un nivell baix a un pH adequat.
