VÀ KIỂM SOÁT KHÍ THẢI
5. Khử độ cứng không carbonate do manhê
Để khử độ cứng không carbonate do manhê, cần phải thêm cả vôi và sođa. Vôi cung cấp ion hydroxyl để kết tủa Mg(OH)2:
Mg2+ + Ca(OH)2 ⇔ Mg(OH)2 + Ca2+ (7.8) Bảng 7.5. Phân loại độ cứng trong môi trường nước
Chú ý rằng mặc dù manhê bị loại bỏ nhưng không có sự thay đổi về độ cứng vì canxi vẫn còn trong dung dịch. Để khử canxi cần phải thêm NaHCO3:
Ca2+ + Na2CO3 ⇔ CaCO3 + 2Na+ (7.9) Độ cứng (mg/L theo CaCO3)
Phân loại độ
cứng US Quốc tế
Mềm 0-60 0-50
Mềm trung bình 51-100
Độ cứng nhẹ 101-150
Độ cứng trung bình
61-120 151-200
Cứng 121-180 201-300
Rất cứng >180 > 300
7.1.2.2. Giới hạn của quá trình và kinh nghiệm làm mềm nước Làm mềm nước bằng vôi-sođa không thể khử độ cứng hoàn toàn bởi vì độ tan của CaCO3 và Mg(OH)2, các hạn chế về khuấy trộn và tiếp xúc, không đủ thời gian cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Như vậy, độ cứng của canxi tối thiểu có thể đạt được 30 mg/L theo CaCO3và độ cứng của Mg là 10mg/L theo CaCO3. Để đạt được độ cứng cho phép trong một thời gian thích hợp, lượng dư Ca(OH)2 trên lượng tỷ lượng thường được sử dụng.
Dựa trên kinh nghiệm, lượng dư Ca(OH)2 là 20 mg/L theo CaCO3 là thích hợp. Lượng dư Mg khoảng 40 mg/L theo CaCO3 tạo ra lớp cặn trong hệ thống nồi hơi. Vì chi phí cao cho nên người ta chỉ loại Mg khi vượt quá 40 mg/L theo CaCO3. Để loại bỏ Mg ít hơn 20 mg/L theo CaCO3, lượng dư baz của vôi nói trên sẽ cho kết quả tốt. Để loại Mg trong khoảng 20 và 40 mg/L, cần phải thêm một lượng vôi dư bằng với lượng Mg cần phải loại. Để loại bỏ lượng Mg lớn hơn 40 mg/L theo CaCO3, lượng dư vôi cần thêm vào là 40 mg/L theo CaCO3. Bổ sung lượng dư vôi lớn hơn 40 mg/L theo CaCO3
không cải thiện đáng kể động học phản ứng.
Thêm các tác nhân hóa học (tính theo CaCO3) để làm mềm nước được tổng kết trong bảng 7.6. Biểu đồ tiến trình làm mềm nước theo kinh nghiệm đưa ra trong hình 7.4.
Hình 7.4. Biểu đồ tiến trình để làm mềm nước
Bảng 7.6. Liều các chất hóa học cho vào để làm mềm nước
Ví dụ: 7.1. Kết quả phân tích nước đưa ra dưới đây, xác định lượng vôi và soda (mg/L theo CaCO3) cần thiết để làm mềm nước cho độ cứng
= 80 mg/L theo CaCO3.
Thành phần của nước (mg/L) Ca2+: 95,2 CO2: 19,36 HCO3-
: 241,46 Mg2+: 13,44 SO42-: 53,77 Na+: 25,76 Cl-: 67,81 Giải:
Chuyển các nguyên tố và các thành phần theo CaCO3
Ion mg/L theo ion mg/L theo CaCO3
Ca2+ 95,20 238,00
Mg2+ 13,44 55,37
Na+ 25,76 56,16
HCO3- 241,46 198,00
SO42-
53,77 55,92
Cl- 67,81 95,61
CO2 19,36 44,14
Kết quả biểu diễn các nồng độ theo CaCO3đưa ra trong biểu đồ sau đây
Từ biểu đồ có thể nhận thấy: CO2 không đóng góp vào độ cứng; tổng độ cứng (TH) = 293 mg/L theo CaCO3; độ cứng carbonat (CH) = 198,00 mg/L theo CaCO3; độ cứng không carbonate (NCH) = TH – CH = 95,37 mg/L theo CaCO3. Từ hình 7.4, xác định liều của vôi như sau:
Các bước Liều (mg/L theo CaCO3)
Vôi = CO2 44,14
Vôi = HCO3- 198,00
Vôi = Mg2+ - 40 =55,37 -40 15,37
Vôi = lượng dư 20,00
Tổng 277,51
Lượng vôi thêm vào là 277,51 mg/L theo CaCO3. Lượng dư được chọn tối thiểu vì (Mg2+ - 40) nhỏ hơn 20. Cần phải xác định NCH phải bị loại. Lượng NCH có thể giữ lại (NCHf ) tương ứng với độ cứng cuối cùng còn lại trong nước là 80 mg/L trừ đi độ cứng CH do độ tan và các yếu tố khác (40,00 mg/L).
NCHf = 80,00 – 40,00 = 40,00 mg/L.
Như vậy, 40,00 mg/L có thể còn lại. Lượng NCH phải bị loại (NCHR) bằng NCH ban đầu (NCHi) trừ đi NCHf.
NCHR = NCHi – NCHf
NCHR = 95,37 – 40,00 = 55,37 mg/L
Như vậy, lượng Na2CO3 được thêm vào là 55,37 mg/L theo CaCO3.
Ví dụ 7.2
Từ kết quả mẫu nước được phân tích dưới đây, xác định lượng vôi và soda (mg/L theo CaCO3cần thiết để làm mềm nước tới 90,00 mg/L.
Thành phần của nước (mg/L theo CaCO3)
Ca2+: 149,2 CO2: 29,3 HCO3-
: 185,0 Mg2+: 65,8 SO42-
: 29,8 Na+: 17,4 Cl-: 17,6 Giải:
Biểu đồ đối với mẫu nước được trình bày như sau:
Từ biểu đồ thu được:
TH = 215,0 mh/L theo CaCO3 CH = 185,0 mg/L theo CaCO3
NCH = 30,0 mg/L theo CaCO3
Theo sơ đồ trong hình 6.4, tính liều vôi như sau:
Bước Liều lượng (mg/L theo
CaCO3)
Vôi = CO2 29,3
Vôi = HCO3-
185,0 Vôi = Mg2+ - 40 = 65,8 – 40 = 25,8
Vôi = lượng dư 25,8
Tổng 265,9
Lượng vôi thêm vào là 265 mg/L theo CaCO3. Lượng dư được chọn bằng với sự chênh lệch giữa nồng độ Mg2+ và 40 vì sự chênh lệch giữa 20 và 40, nghĩa là, Mg2+- 40 = 25,8.
Lượng NCHRđược tính như trong ví dụ 6.1:
NCHf = 90,0 – 40,0 = 50,0 NCHR = 30,0 – 50,0 = -20,0
Do NCHRcó dấu âm, nghĩa là không cần thiết loại bỏ NCH, do vậy không cần thêm Na2CO3.
7.1.2.3. Những khái niệm tiên tiến trong làm mềm nước bằng vôi – sôđa