Kalk gegnir fjölþættu, hagkvæmu og skilvirku hlutverki í efnafræðilegum hornsteini í meðhöndlun frárennslisvatns í iðnaði, hlutverk þess nær langt út fyrir einfalda sýru-basaaðlögun. Kjarnagildi þess felst í því að breyta uppleystum mengunarefnum í vatni í óleysanleg föst efni með röð efna- og eðlisfræðilegra ferla og ná þannig aðskilnaði og hreinsun.
1. pH-stilling og úrkomuviðbrögð
Helstu þættir kalks eru kalsíumoxíð (CaO) eða kalsíumhýdroxíð (Ca(OH)₂), sem myndar mjög basískt umhverfi þegar það er leyst upp í vatni. Þetta er grundvöllur allra aðgerða þess.
Það getur fljótt hlutleyst súrt skólp í hlutlausar eða basískar aðstæður, sem skapar nauðsynleg skilyrði fyrir síðari meðferð og málmúrfellingu.
Við basískar aðstæður getur það hvarfast við ýmsar málmjónir í vatni og myndað vatns-óleysanleg hýdroxíð eða saltútfellingar. Til dæmis:
Fjarlæging þungmálma (eins og kopar, nikkel, sink, króm): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Fjarlæging fosfórs: Hvarf við ortófosfat til að mynda hýdroxýapatit botnfall: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
Flúorfjarlæging: Myndun kalsíumflúoríð botnfalls: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Storknunaráhrif-samlegðaráhrifa
Kalk veitir ekki aðeins basískt umhverfi heldur hafa kalsíumjónirnar (Ca²⁺) sem það myndar og botnfallið sjálft eðlisefnafræðileg samlegðaráhrif:
Ca²⁺ getur þjappað saman rafmagns tvöfalt lag kvoðuagna í frárennsli, dregið úr stöðugleika þeirra og stuðlað að kvoðastorknun.
Örleysanleg kalsíumhýdroxíð sem myndast og flokkar þeirra, við myndun og botnfall, virka eins og fínt net, sem umlykur, aðsogar og sópar burt fínum svifreiðum, lífrænum litarefnum og sumum kvoðuefnum í vatninu, sem veldur því að þau setjast saman. Þetta ferli bætir verulega skilvirkni gruggs og lita.
3. Háþróuð meðhöndlunargeta fyrir sérstök mengunarefni
Í ákveðnum atburðarásum iðnaðarafrennslis gegnir kalk mikilvægu hlutverki:
Fleytingu og olíuhreinsun: Fyrir olíukennt og fleytið afrennslisvatn getur hátt pH-umhverfi raskað stöðugu viðmóti fleytra olíudropa, stuðlað að afmúlrun og aðskilnaði olíu.
Sápun: Það getur sápað fitusýrur og önnur lífræn efni í frárennsli, myndað óleysanlegar kalsíumsápur sem auðveldara er að fjarlægja.
Efnafræðileg storknun: Fyrir skólp sem inniheldur súlfíð, arsenöt osfrv., getur það myndað stöðugra kalsíumsaltútfellingar, sem dregur úr eituráhrifum þeirra og flæði.
4. Fjarlæging hörku
Kalk er áhrifaríkast til að fjarlægja „karbónathörku“ (þ.e. kalsíum- og magnesíumhörku bundið bíkarbónatjónum). Kjarnahvarfið er "alkalization útfelling bíkarbónats":
Að fjarlægja kalsíumhörku: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Þessi viðbrögð skipta sköpum: Kalsíumjónir sem eru innleiddar að utan (úr kalki) hvarfast við kalsíumbíkarbónat í vatninu til að mynda kalsíumkarbónatbotnfall. Fræðilega séð þarf 1 kalksameind til að fjarlægja 1 sameind af kalsíumbíkarbónati og framleiðir 2 sameindir af kalsíumkarbónati botnfalli.
Fjarlægir magnesíum hörku: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Magnesíumfjarlæging krefst hærra pH (venjulega yfir 10,5) vegna þess að magnesíumhýdroxíð hefur minni leysni. Kalk breytir fyrst magnesíumkarbónati í magnesíumhýdroxíð botnfall, en um leið breytir tengdum bíkarbónatjónum í kalsíumkarbónat botnfall.
Í forritum sem krefjast djúprar mýkingar afrennslisvatns (samtímis fjarlægir bæði karbónat og ekki-karbónat hörku), er „kalk-gosferlið“ almennt notað.
Kalk (Ca(OH)₂): Fjarlægir karbónat hörku (eins og lýst er hér að ofan).
Sodaaska (Na₂CO₃): Fjarlægir ekki-karbónat hörku. Til dæmis:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO4 + Na₂CO3 + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO4
Þetta sameinaða ferli getur dregið úr heildar hörku niður í lágt stig við hæfilegt pH.