Варът играе многофункционална, икономична и ефикасна химическа крайъгълна роля в пречистването на промишлени отпадъчни води, като функцията му се простира далеч отвъд обикновеното регулиране на киселинно-основата. Основната му стойност се състои в превръщането на разтворените замърсители във водата в неразтворими твърди вещества чрез поредица от химични и физични процеси, като по този начин се постига разделяне и пречистване.
1. Регулиране на pH и реакция на утаяване
Основните компоненти на варовика са калциев оксид (CaO) или калциев хидроксид (Ca(OH)₂), които образуват силно алкална среда, когато се разтварят във вода. Това е в основата на всички негови функции.
Той може бързо да неутрализира киселинните отпадъчни води до неутрални или алкални условия, създавайки необходимите условия за последващо третиране и утаяване на метали.
При алкални условия той може да реагира с различни метални йони във вода, за да образува-неразтворими във вода хидроксиди или солеви утайки. Например:
Отстраняване на тежки метали (като мед, никел, цинк, хром): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Отстраняване на фосфор: Реакция с ортофосфат за образуване на хидроксиапатитна утайка: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)3(OH)↓
Отстраняване на флуорид: Образуване на утайка от калциев флуорид: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Коагулация-коагулант синергичен ефект
Лаймът не само осигурява алкална среда, но калциевите йони (Ca²⁺), които произвежда, и самата утайка имат физикохимичен синергичен ефект:
Ca²⁺ може да компресира двойния електрически слой от колоидни частици в отпадъчните води, намалявайки тяхната стабилност и насърчавайки колоидната коагулация.
Генерираният микроразтворим калциев хидроксид и техните флокули, по време на образуването и утаяването, действат като фина мрежа, механично капсулираща, адсорбираща и измита фини суспендирани частици, органични пигменти и някои колоидни вещества във водата, което ги кара да се утаят заедно. Този процес значително подобрява ефективността на отстраняване на мътността и цвета.
3. Разширена способност за третиране на специфични замърсители
В някои сценарии за промишлени отпадъчни води варовик играе решаваща роля:
Деемулгиране и отстраняване на масло: За мазни и емулгирани отпадъчни води среда с високо рН може да наруши стабилния интерфейс на капчици емулгирано масло, насърчавайки деемулгирането и разделянето на маслото.
Осапуняване: Може да осапунява мастни киселини и други органични вещества в отпадъчните води, генерирайки неразтворими калциеви сапуни, които са по-лесни за отстраняване.
Химическо втвърдяване: За отпадъчни води, съдържащи сулфиди, арсенати и др., може да генерира по-стабилни утайки от калциева сол, намалявайки тяхната токсичност и миграция.
4. Отстраняване на твърдостта
Лаймът е най-ефективен за премахване на "карбонатната твърдост" (т.е. калциевата и магнезиевата твърдост, свързана с бикарбонатни йони). Основната реакция е "алкализационно утаяване на бикарбонат":
Премахване на калциевата твърдост: Ca(OH)₂ + Ca(HCO3)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Тази реакция е решаваща: въведените отвън калциеви йони (от вар) реагират с калциевия бикарбонат във водата, за да образуват утайка от калциев карбонат. Теоретично, премахването на 1 молекула калциев бикарбонат изисква 1 молекула вар и произвежда 2 молекули утайка от калциев карбонат.
Премахване на магнезиева твърдост: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Отстраняването на магнезия изисква по-високо pH (обикновено над 10,5), тъй като магнезиевият хидроксид има по-ниска разтворимост. Лаймът първо превръща магнезиевия карбонат в утайка от магнезиев хидроксид, като същевременно превръща свързаните бикарбонатни йони в утайка от калциев карбонат.
В приложения, изискващи дълбоко омекотяване на отпадъчните води (едновременно премахване както на карбонатната, така и на не-карбонатната твърдост), обикновено се използва „процесът с вар-сода“.
Вар (Ca(OH)₂): Премахва карбонатната твърдост (както е описано по-горе).
Калцинирана сода (Na₂CO₃): Премахва не-карбонатната твърдост. Например:
CaCl₂ + Na₂CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na2CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
Този комбиниран процес може да намали общата твърдост до ниско ниво при подходящо pH.