L'essència del suavització de la calç és reduir la duresa de l'aigua afegint calç, que reacciona químicament amb la duresa temporal i permanent de l'aigua per formar precipitats insolubles de carbonat de calci i hidròxid de magnesi.
Les principals reaccions químiques constitueixen la base per a l'estimació:
1. Eliminació de la duresa carbonatada (reacció amb CO₂ i Ca(HCO₃)₂):
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
2. Eliminació de la duresa del magnesi (reacció amb Mg(HCO₃)₂ i Mg²⁺):
Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O
Mg²⁺ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + Ca²⁺ (Aquesta reacció introdueix una quantitat equimolar d'ions calci)
3. Addició excessiva: es necessita calç addicional per aportar OH⁻, que reacciona amb HCO₃⁻ per produir CO₃²⁻, i per mantenir el pH per sobre de 10,3 per assegurar la precipitació completa de Mg(OH)₂.
Tenint en compte la duresa total (TH), la duresa del calci (Ca-H), la duresa del magnesi (Mg-H) i la basicitat total (TA), la quantitat de calç que s'ha d'afegir (basada en CaO 100% pur) es pot desglossar en les parts següents:
1. Calç necessària per neutralitzar el CO₂ lliure (L₁):
Relació estequiomètrica: 1 mol CO₂ : 1 mol CaO
L₁=[CO₂] (Les unitats són consistents; si totes s'expressen com a CaCO₃ mg/L, els valors són iguals.)
2. Calç necessària per eliminar la duresa carbonatada (L₂):
Aquesta part aborda la duresa corresponent a la basicitat. Relació estequiomètrica: 2 mol HCO₃⁻ (és a dir, 1 mol Ca(HCO₃)₂): 1 mol CaO
L₂=[TA] (Com que tots dos es calculen com a CaCO₃, la massa molar és numèricament igual després de la conversió.)
Calç-Dispositiu dosificador de carbó activat per suavitzar carbonat de sodi* - Protecció del medi ambient en línia
3. Quantitat de calç (L₃) necessària per eliminar la duresa del magnesi:
La precipitació de magnesi requereix dues parts d'OH⁻ i una quantitat equivalent d'ions calci entra a l'aigua després de la reacció. Relació estequiomètrica: 1 mol Mg²⁺ : 2 mol CaO
L₃=2 × [Mg - H] (Suposant CaCO₃, el coeficient de relació de massa és (56/100) × 2 ≈ 1,12, però més comunament es calcula directament utilitzant relacions molars, és a dir, duplicant el valor. Aquí, [Mg - H] es refereix a la duresa original de l'aigua, la porció de magnesi que necessita per eliminar l'aigua que necessita duresa de magnesi menys la duresa de magnesi residual permesa objectiu.
4. Excés de dosi de calç (L₄):
Per garantir una reacció completa, especialment la precipitació de magnesi, normalment cal mantenir un pH de 10-11, que requereix l'addició d'excés de calç. L'excés de valor normalment s'estima empíricament en aproximadament 25 ~ 50 mg/L (com a CaCO₃). Per a un suaviment més avançat, l'excés de valor pot ser més gran.
5. Dosificació teòrica de calç (basada en el 100%) (basada en CaO):
L_teòric=L₁ + L₂ + L₃ + L₄=[CO₂] + [TA] + 2 × [Mg-H per eliminar] + Valor en excés
La calç comercial (calç viva o calç apagada) no és 100% pura. Dosi real (kg/m³ o g/L)=L_teòrica / Puresa de la calç comercial (%)
Per exemple, si L_theoretical és de 200 mg/L de CaO i s'utilitza calç viva comercial amb un 85% de puresa, la dosi real=200/0,85 ≈ 235 mg/L.