Mae calch yn chwarae rhan gonglfaen cemegol amlswyddogaethol, darbodus ac effeithlon mewn trin dŵr gwastraff diwydiannol, ac mae ei swyddogaeth yn ymestyn ymhell y tu hwnt i addasiad sylfaen asid syml. Ei werth craidd yw trosi llygryddion toddedig mewn dŵr yn solidau anhydawdd trwy gyfres o brosesau cemegol a ffisegol, a thrwy hynny gyflawni gwahanu a phuro.
1. Addasiad pH ac Adwaith Dyodiad
Prif gydrannau calch yw calsiwm ocsid (CaO) neu galsiwm hydrocsid (Ca(OH) ₂), sy'n ffurfio amgylchedd cryf alcalïaidd pan gaiff ei hydoddi mewn dŵr. Dyma sail ei holl swyddogaethau.
Gall niwtraleiddio dŵr gwastraff asidig yn gyflym i amodau niwtral neu alcalïaidd, gan greu'r amodau angenrheidiol ar gyfer triniaeth ddilynol a dyddodiad metel.
O dan amodau alcalïaidd, gall adweithio ag ïonau metel amrywiol mewn dŵr i ffurfio-hydrocsidau anhydawdd neu waddodion halen. Er enghraifft:
Tynnu metelau trwm (fel copr, nicel, sinc, cromiwm): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Tynnu ffosfforws: Adwaith ag orthoffosffad i ffurfio gwaddod hydroxyapatite: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
Tynnu fflworid: Ffurfio gwaddod calsiwm fflworid: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Effaith synergaidd ceulo -ceulo
Mae calch nid yn unig yn darparu amgylchedd alcalïaidd, ond mae'r ïonau calsiwm (Ca²⁺) y mae'n eu cynhyrchu a'r gwaddod ei hun yn cael effaith synergyddol ffisiogcemegol:
Gall Ca²⁺ gywasgu'r haen ddwbl drydan o ronynnau colloidal mewn dŵr gwastraff, gan leihau eu sefydlogrwydd a hyrwyddo ceulo coloidaidd.
Mae'r microsolubles calsiwm hydrocsid a gynhyrchir a'u fflocs, wrth ffurfio a gwaddodi, yn gweithredu fel rhwyd mân, yn amgáu'n fecanyddol, yn arsugniad, ac yn ysgubo i ffwrdd gronynnau mân mewn daliant, pigmentau organig, a rhai sylweddau colloidal yn y dŵr, gan achosi iddynt setlo gyda'i gilydd. Mae'r broses hon yn gwella'n sylweddol effeithlonrwydd tynnu cymylogrwydd a lliw.
3. Gallu Triniaeth Uwch ar gyfer Llygryddion Penodol
Mewn rhai senarios dŵr gwastraff diwydiannol, mae calch yn chwarae rhan hanfodol:
Demulsification a Dileu Olew: Ar gyfer dŵr gwastraff olewog ac emulsified, gall amgylchedd pH uchel amharu ar ryngwyneb sefydlog defnynnau olew emulsified, hyrwyddo demulsification olew a gwahanu.
Saponification: Gall suddo asidau brasterog a deunydd organig arall mewn dŵr gwastraff, gan gynhyrchu sebonau calsiwm anhydawdd, sy'n haws eu tynnu.
Solideiddio Cemegol: Ar gyfer dŵr gwastraff sy'n cynnwys sylffidau, arsenadau, ac ati, gall gynhyrchu gwaddodion halen calsiwm mwy sefydlog, gan leihau eu gwenwyndra a'u mudo.
4. Tynnu Caledwch
Mae calch yn fwyaf effeithiol wrth gael gwared â "caledwch carbonad" (hy, caledwch calsiwm a magnesiwm sy'n rhwym i ïonau bicarbonad). Yr adwaith craidd yw "dyddodiad alkaleiddio bicarbonad":
Tynnu caledwch calsiwm: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Mae'r adwaith hwn yn hollbwysig: mae ïonau calsiwm a gyflwynir yn allanol (o galch) yn adweithio â chalsiwm bicarbonad yn y dŵr i ffurfio gwaddod calsiwm carbonad. Yn ddamcaniaethol, mae tynnu 1 moleciwl o galsiwm bicarbonad yn gofyn am 1 moleciwl o galch ac yn cynhyrchu 2 foleciwl o waddod calsiwm carbonad.
Tynnu caledwch magnesiwm: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Mae tynnu magnesiwm yn gofyn am pH uwch (fel arfer uwchlaw 10.5) oherwydd bod gan magnesiwm hydrocsid hydoddedd is. Yn gyntaf, mae calch yn trosi magnesiwm carbonad yn waddod magnesiwm hydrocsid, tra ar yr un pryd yn trosi'r ïonau bicarbonad cysylltiedig yn waddod calsiwm carbonad.
Mewn cymwysiadau sy'n gofyn am feddalu dŵr gwastraff yn ddwfn (gan dynnu caledwch carbonad a chaledwch nad yw'n-carbonad ar yr un pryd), defnyddir y "broses soda calch" yn gyffredin.
Calch (Ca(OH)₂): Yn dileu caledwch carbonad (fel y disgrifir uchod).
Lludw soda (Na₂CO₃): Yn dileu caledwch nad yw'n-carbonad. Er enghraifft:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
Gall y broses gyfunol hon leihau caledwch llwyr i lefel isel ar pH addas.