การใช้ปูนขาวในการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม

มะนาวมีบทบาทสำคัญทางเคมีที่หลากหลาย ประหยัด และมีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรม โดยทำหน้าที่ขยายไปไกลกว่าการปรับกรดธรรมดา- คุณค่าหลักอยู่ที่การเปลี่ยนสารมลพิษที่ละลายในน้ำให้เป็นของแข็งที่ไม่ละลายน้ำผ่านกระบวนการทางเคมีและกายภาพหลายขั้นตอน จึงสามารถบรรลุการแยกและทำให้บริสุทธิ์

1. การปรับ pH และปฏิกิริยาการตกตะกอน

ส่วนประกอบหลักของมะนาวคือแคลเซียมออกไซด์ (CaO) หรือแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca(OH)₂) ซึ่งก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างอย่างสูงเมื่อละลายในน้ำ นี่คือพื้นฐานของฟังก์ชันทั้งหมด

สามารถทำให้น้ำเสียที่เป็นกรดเป็นกลางได้อย่างรวดเร็วให้มีสภาวะเป็นกลางหรือเป็นด่าง ทำให้เกิดสภาวะที่จำเป็นสำหรับการบำบัดและการตกตะกอนของโลหะในภายหลัง

ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง มันสามารถทำปฏิกิริยากับไอออนของโลหะต่างๆ ในน้ำเพื่อสร้าง-ไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำหรือตะกอนของเกลือ ตัวอย่างเช่น:

การกำจัดโลหะหนัก (เช่น ทองแดง นิกเกิล สังกะสี โครเมียม): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺

การกำจัดฟอสฟอรัส: ทำปฏิกิริยากับออร์โธฟอสเฟตจนเกิดตะกอนไฮดรอกซีอะพาไทต์: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓

การกำจัดฟลูออไรด์: การก่อตัวของตะกอนแคลเซียมฟลูออไรด์: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓

2. การแข็งตัวของเลือด-ผลเสริมฤทธิ์กันของการแข็งตัวของเลือด

มะนาวไม่เพียงแต่ให้สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเท่านั้น แต่ยังมีแคลเซียมไอออน (Ca²⁺) ที่ผลิตขึ้นและการตกตะกอนเองก็มีผลเสริมฤทธิ์กันทางเคมีกายภาพ:

Ca²⁺สามารถบีบอัดอนุภาคคอลลอยด์ไฟฟ้าสองชั้นในน้ำเสีย ลดความเสถียรและส่งเสริมการแข็งตัวของคอลลอยด์

แคลเซียมไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้ในระดับไมโครที่สร้างขึ้นและฟล็อคของพวกมันในระหว่างการก่อตัวและการตกตะกอน จะทำหน้าที่เหมือนตาข่ายละเอียด ห่อหุ้มด้วยกลไก ดูดซับ และกวาดอนุภาคแขวนลอยละเอียด เม็ดสีอินทรีย์ และสารคอลลอยด์บางชนิดในน้ำออกไป ทำให้พวกมันรวมตัวกัน กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดความขุ่นและสีได้อย่างมาก

3. ความสามารถในการบำบัดขั้นสูงสำหรับสารมลพิษเฉพาะ

ในสถานการณ์น้ำเสียทางอุตสาหกรรมบางสถานการณ์ ปูนขาวมีบทบาทสำคัญใน:

การแยกตัวออกจากน้ำมันและการกำจัดน้ำมัน: สำหรับน้ำเสียที่เป็นน้ำมันและแบบอิมัลชัน สภาพแวดล้อมที่มีค่า pH สูงสามารถรบกวนส่วนต่อประสานที่เสถียรของหยดน้ำมันที่แยกตัวเป็นอิมัลชัน ส่งเสริมการแยกตัวออกจากน้ำมันและการแยกตัว

การสะพอนิฟิเคชั่น: สามารถสะพอนิฟิเคชั่นกรดไขมันและอินทรียวัตถุอื่นๆ ในน้ำเสีย ทำให้เกิดสบู่แคลเซียมที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งง่ายต่อการกำจัดออก

การแข็งตัวของสารเคมี: สำหรับน้ำเสียที่มีซัลไฟด์ สารหนู ฯลฯ สามารถสร้างตะกอนเกลือแคลเซียมที่เสถียรมากขึ้น ลดความเป็นพิษและการอพยพ

4. การกำจัดความแข็ง

มะนาวมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการขจัด "ความกระด้างของคาร์บอเนต" (เช่น ความแข็งของแคลเซียมและแมกนีเซียมที่จับกับไอออนของไบคาร์บอเนต) ปฏิกิริยาหลักคือ "การตกตะกอนของไบคาร์บอเนตที่เป็นด่าง":

การขจัดความกระด้างของแคลเซียม: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O

ปฏิกิริยานี้มีความสำคัญ: ไอออนแคลเซียมที่ปล่อยออกมาจากภายนอก (จากมะนาว) ทำปฏิกิริยากับแคลเซียมไบคาร์บอเนตในน้ำจนเกิดตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต ตามทฤษฎีแล้ว การกำจัดแคลเซียมไบคาร์บอเนต 1 โมเลกุลต้องใช้ปูนขาว 1 โมเลกุล และทำให้เกิดตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต 2 โมเลกุล

การขจัดความแข็งของแมกนีเซียม: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O

การกำจัดแมกนีเซียมต้องใช้ค่า pH ที่สูงขึ้น (ปกติจะสูงกว่า 10.5) เนื่องจากแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์มีความสามารถในการละลายต่ำกว่า มะนาวจะเปลี่ยนแมกนีเซียมคาร์บอเนตเป็นตะกอนแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ก่อน ขณะเดียวกันก็แปลงไอออนของไบคาร์บอเนตที่เกี่ยวข้องให้เป็นตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนตไปพร้อมๆ กัน

ในการใช้งานที่ต้องการทำให้น้ำเสียอ่อนตัวลงอย่างล้ำลึก (ขจัดความกระด้างของคาร์บอเนตและไม่-คาร์บอเนตไปพร้อมกัน) โดยทั่วไปจะใช้ "กระบวนการโซดามะนาว-"

มะนาว (Ca(OH)₂): ขจัดความกระด้างของคาร์บอเนต (ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น)

โซดาแอช (Na₂CO₃): ขจัดความแข็งที่ไม่ใช่-คาร์บอเนต ตัวอย่างเช่น:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl

MgSO₄ + Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄

กระบวนการแบบผสมผสานนี้สามารถลดความกระด้างทั้งหมดให้เหลือระดับต่ำที่ pH ที่เหมาะสม