Διαδικασία Calgon
Στη χημεία, η διαδικασία του Calgon μπορεί να οριστεί ως μια διαδικασία δημιουργίας πολύπλοκων ανιόντων με ιονισμό τους. Η διαδικασία Calgon χρησιμοποιείται για να μαλακώσει το νερό εξαλείφοντας τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου από το σκληρό νερό.
Μαλάκυνση του νερού
Τι είναι η σκληρότητα του νερού;
Το νερό με υψηλή περιεκτικότητα σε διαλυμένα μεταλλικά άλατα σε μέταλλα όπως ασβέστιο, σίδηρος ή μαγνήσιο είναι γνωστό ως σκληρό νερό, ενώ το νερό χωρίς τέτοια περιεκτικότητα σε διαλυμένο μεταλλικό άλας ονομάζεται μαλακό νερό. Τα ιόντα ασβεστίου (Ca²+) και μαγνησίου (Mg2+) είναι πολύ κοινά στο σκληρό νερό. Εάν υπάρχει συγκέντρωση διαφόρων κατιόντων, το νερό γίνεται σκληρό. Τα κατιόντα (ιόντα μετάλλων) με φορτίο μεγαλύτερο από 1+, όπως 2+, είναι γνωστά ως πολυσθενή κατιόντα. Τα Ca2+ και Mg2+ είναι κατιόντα που βρίσκονται στο νερό. Αυτά τα ιόντα εισέρχονται σε μια παροχή νερού με έκπλυση μέσω ορυκτών υδροφορέων (όπως ασβεστόλιθοι).
Ο ασβεστίτης και ο γύψος είναι δύο κοινά μέταλλα που έχουν ασβέστιο. Ενώ ο δολομίτης είναι ένα τυπικό ορυκτό μαγνησίου με μεταλλικά στοιχεία ασβεστίου που υπάρχουν σε αυτόν. Το νερό της βροχής και άλλα είδη νερού μπορούν να ονομαστούν μαλακό νερό λόγω της παρουσίας λιγότερων ιόντων. Το σκληρό νερό βρίσκεται σε υπόγεια ύδατα ή πηγάδια. Τα επιφανειακά νερά (λίμνες, ποτάμια και ρυάκια) είναι γενικά μαλακά και έχουν χαμηλό επίπεδο σκληρότητας. Το σκληρό νερό δεν είναι επιβλαβές για την υγεία ως τέτοιο, αλλά οδηγεί σε πολλές βλάβες. Η σκληρότητα του νερού μπορεί να είναι ένα σοβαρό πρόβλημα, καθώς μπορεί να επηρεάσει τα πάντα, από την παραγωγή αφρού στο μπάνιο και το πλύσιμο μέχρι τις δαπανηρές βλάβες λεβήτων, πύργων ψύξης και άλλου εξοπλισμού χειρισμού νερού.
Εδώ είναι η αντίδραση ισορροπίας που λέει τη διάλυση/ σχηματισμό φολίδων ανθρακικού ασβεστίου:
Η περίσσεια ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου από το σκληρό νερό μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί με διαδικασίες όπως η διαδικασία ανταλλαγής ιόντων.
Διαδικασία αποσκλήρυνσης νερού
Σύμφωνα με τη διαδικασία του Calgon, η αποσκλήρυνση του νερού είναι μια μέθοδος αφαίρεσης της σκληρότητας από το νερό. Εάν το νερό έχει διαλυμένα μέταλλα σε περίσσεια, τότε το κανονικό νερό της βρύσης γίνεται επίσης σκληρό. Η παρουσία υψηλών επιπέδων ασβεστίου και μαγνησίου κάνει το νερό γλοιώδες. Γίνεται δύσκολο να διαλυθούν τα σαπούνια και τα απορρυπαντικά σε σκληρό νερό. Μπορεί επίσης να φράξει σωλήνες και να προκαλέσει λεκέδες από σκληρό νερό σε μπανιέρες και νεροχύτες.
Η αποσκλήρυνση του νερού μπορεί να βοηθήσει στην απομάκρυνση των ιόντων ασβεστίου, μαγνησίου και σιδήρου από το νερό. Αυτά τα ιόντα καθιστούν δυσκολότερη τη διάλυση στοιχείων που περιέχουν άλλα θετικά φορτισμένα ιόντα στο σκληρό νερό. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αποσκλήρυνσης του νερού που βοηθούν στην απομάκρυνση της περίσσειας μετάλλων από το νερό.
Αφαίρεση της σκληρότητας του νερού μέσω διαφόρων διαδικασιών:
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για να αφαιρέσετε τη σκληρότητα που υπάρχει στο νερό. Μερικά από αυτά είναι:
- Χημική διαδικασία βρασμού σκληρού νερού
- Προσθήκη σβησμένου ασβέστη (Διαδικασία Clark)
- Προσθήκη σόδας πλυσίματος
- Διαδικασία Calgon
- Διαδικασία ανταλλαγής ιόντων
- Ρητίνες ανταλλαγής ιόντων
1. Διαδικασία σόδας πλυσίματος:Όταν χλωρίδια και θειικά άλατα ασβεστίου και μαγνησίου βρίσκονται στο σκληρό νερό, τα ιζήματα αδιάλυτου ανθρακικού ασβεστίου και μαγνησίου θα πρέπει να φιλτράρονται. Αυτό γίνεται με επεξεργασία σκληρού νερού χρησιμοποιώντας συγκεκριμένη ποσότητα σόδας πλυσίματος.
2. Μέθοδος Calgon:Το εξαμεταφωσφορικό νάτριο (Na6P6O18) του εμπορίου, γνωστό ως Calgon, μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα του νερού. Η αντίδραση είναι η εξής:-
3. Ανταλλαγή ιόντων:Η ανταλλαγή ιόντων είναι μια διαδικασία επεξεργασίας νερού που περιλαμβάνει την ανταλλαγή ενός ή περισσότερων ανεπιθύμητων ιοντικών ρύπων με ιόντα μικρότερης αξίας. Τόσο ο ρύπος όσο και το ορυκτό που υπάρχει πρέπει να ανταλλάσσονται και να διαλυθούν. Επιπλέον, θα πρέπει να έχει τον ίδιο τύπο ηλεκτρικού φορτίου (θετικό ή αρνητικό).
Αυτή η διαδικασία στοχεύει στη μείωση της συγκέντρωσης ασβεστίου και μαγνησίου. Η μέθοδος ανταλλαγής ιόντων είναι επίσης χρήσιμη για την εξάλειψη επικίνδυνων μετάλλων από το νερό.
4. Μέθοδος συνθετικών ρητινών:Η μέθοδος συνθετικών ρητινών είναι μια διαδικασία για την αφαίρεση της επίμονης σκληρότητας του νερού. Σε αυτή τη διαδικασία ανταλλαγής ιόντων, η ρητίνη (RSO3H) μετατρέπεται σε RNA με επεξεργασία τους με NaCl. Μετά από αυτό, το RNA ανταλλάσσει ιόντα Na+ με ιόντα Ca2+ και Mg2+, μαλακώνοντας έτσι το νερό.
5. Προσθήκη σβησμένου ασβέστη:Μία από τις πιο κοινές μεθόδους αποσκλήρυνσης του νερού είναι η χημική καθίζηση. Ο ασβέστης (υδροξείδιο του ασβεστίου, Ca(OH)2) και το ανθρακικό νάτριο (ανθρακικό νάτριο, Na2CO3) χρησιμοποιούνται ως χημικά σε αυτή τη διαδικασία. Ο ασβέστης μπορεί να αφαιρέσει ανθρακικές ενώσεις που προκαλούν σκληρότητα. Εάν η σκληρότητα παραμένει, μειώνεται χρησιμοποιώντας ανθρακικό νάτριο.
Τα ορυκτά που προκαλούν σκληρότητα μπορούν να παράγουν αδιάλυτα ιζήματα όταν προστίθενται σε ασβέστη και ανθρακικό νάτριο. Το ανθρακικό ασβέστιο σχηματίζεται λόγω της παρουσίας ασβεστίου (CaCO3). Ενώ το υδροξείδιο του μαγνησίου (Mg(OH)2) σχηματίζει το ίζημα του μαγνησίου. Αυτά τα ιζήματα απομακρύνονται χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τεχνικές πήξης ή κροκίδωσης, καθίζησης και διήθησης.
Συμπέρασμα
Το σκληρό νερό περιέχει άλατα ασβεστίου και μαγνησίου λόγω της παρουσίας διττανθρακικών, χλωριδίων και θειικών αλάτων. Τα ιόντα σιδήρου οξειδώνονται και αφήνουν κοκκινοκαφέ λεκέ σε πλυμένα υφάσματα και επισμαλτωμένες επιφάνειες. Επομένως, είναι σημαντικό να αφαιρέσετε τη σκληρότητα του νερού για να αποφύγετε ζημιές. Σε αυτό το άρθρο, μελετήσαμε διάφορες μεθόδους αφαίρεσης της σκληρότητας του νερού, συμπεριλαμβανομένης της διαδικασίας Calgon.
