Limesoda过程

如图所示,上面的各种化学反应中,苏打粉和石灰的化学物质可能会使用的的硬度引起的钙和镁。因此,对石灰的过程使用。这个过程,正如前面提到的,使用石灰(曹)和纯碱(Na2CO3)。正如过程的名称所暗示的,两套可能涉及化学反应:石灰和碳酸钠的反应的反应。更为全面地了解了什么是发生在这个过程中,重要的是要讨论这些化学反应。让我们首先讨论了石灰反应。

曹第一次与水反应生成熟石灰之前,与碳酸氢反应。水化反应是

熟化后,重碳酸盐中和根据以下反应:

Ca (HCO3) 2 + Ca (OH) 2 ^ 2 caco3i + 2 (hoh (10.15)

毫克(HCO3) ca (OH) 2 ^ 2 + 2毫克(OH) 2 + 2 caco3i + 2 (hoh (10.16)

注意,在方程(10.16)两种类型的固体产生:Mg (OH) 2,碳酸钙,石灰的添加钙离子,会产生一个额外的硬度碳酸钙垢的水已被删除。虽然硬度离子沉淀,产生的固体,然而,构成植物在水软化处理的问题。

镁、是否碳酸盐的形式非碳酸盐硬度,总是在氢氧化物的形式。因此,去除总镁硬度,更多石灰是添加到满足整体碳酸盐和非碳酸盐化学计量要求。(之后,我们还将讨论的要求添加更多的石灰提高博士)的相关反应软化去除非碳酸盐硬度的镁。

MgSO4 + Ca (0 h2) ^ 2毫克(OH) i + CaSO4 (10.17)

MgCl2 + Ca (OH) 2 ^ 2毫克(OH) i +氯化钙(10.18)

毫克(3号)2 + Ca (OH) 2 ^毫克(OH) + Ca(3号)2 (10.19)

如图所示从之前的反应,真的没有净除摩尔硬度增加的结果石灰。为每摩尔镁硬度删除(MgSO4、MgCl2或毫克(3号)2),有一个相应的非碳酸盐硬度产生钙摩尔的副产品(CaSO4、氯化钙或Ca(3号)2]。尽管这些反应是无用的,他们还必须考虑,因为他们总是会发生,如果删除非碳酸盐硬度使用石灰。出于这个原因,对石灰的实现过程应该尽可能多的镁,离开unremoved,仅仅依靠的钙以满足所需的处理过的水硬度。如果不满足所需的硬度水平只有钙离子的去除,然后切除镁可能发起的。这将需要使用石灰其次是可能的纯碱删除产生的非碳酸盐硬度的钙。如方程式所示。(10.17)、(10.18)和(10.19),纯碱需要移除副产品钙硬度由使用石灰。

正如之前提到的,钙离子的形式被碳酸钙。这是第二个化学的原因使用称为纯碱的删除非碳酸盐硬度的钙。因此,另一组涉及苏打粉和钙的化学反应必须写。相关的软化反应如下:

CaSO4 + Na2CO3 ^ CaCO3i + Na2SO4 (10.20)

氯化钙+ Na2CO3 ^ CaCO3i + 2氯化钠(10.21)

Ca(3号)2 + Na2CO3 ^ CaCO3i + 2 nano3 (10.22)

这些反应的一些钙硬度将来自非碳酸盐硬度副产品的钙,如果石灰添加删除非碳酸盐硬度的镁。

值得重复的是,纯碱用于两个目的:去除原水中的原始钙非碳酸盐硬度和消除副产品钙非碳酸盐硬度,降水的结果非碳酸盐硬度的镁。同样重要的是要记住,用石灰钙镁的碳酸盐硬度不会产生任何非碳酸盐硬度。只有非碳酸盐镁,能生产副产品钙石灰使用时非碳酸盐硬度。

10.7.1计算中需要的化学计量石灰对石灰的过程

由于原水暴露在大气中,总是会有一些二氧化碳溶解在它。稍后将显示,二氧化碳也消耗了石灰。然而,我们将忽略这一要求,并讨论在本章后面的部分。忽略二氧化碳,所需的石灰来自要求脱钙的碳酸盐硬度和要求去除碳酸盐和非碳酸盐硬度的镁。我们将首先计算所需的石灰除钙的碳酸盐硬度。

让米CaHCo Ca的质量(HCO3) 2在钙的碳酸盐硬度被删除。从方程(10.15),采取积极的氧化态,参考物种的数量是2摩尔的正电荷。因此,等效质量碳酸氢钙的Ca (HCO3) 2/2和同等数量的碳酸氢钙是M M CaHCO3质量的CaHC ^ / (Ca (HCO3) 2/2)。这也是曹的相同数量的等价物(或熟石灰)用于中和碳酸氢盐。

从方程式。(10.14)和(10.15),曹曹的等效质量/ 2。因此,曹的质量,MCaOCaHCO,需要中和碳酸氢钙MCaHCO3 / (Ca (HCO3) 2/2)(曹/ 2)。让MrCaHCO总碳酸氢钙的原水和f hco3部分删除。因此,M&hco = f caHco3 Mj&hco, f CaHCO tCaHCO

害怕MCaOCaHCO3 = ^¡O,)。^ '(曹/ 2)= -35°fCaHCO3MTCaHCO3 (10.23)

现在,计算所需的石灰移除毫克(HCO3) 2。让米MgHCo32毫克的质量(HCO3)镁的碳酸盐硬度被删除。从方程(10.16),再次采取积极的氧化态,参考物种的数量是2摩尔的正电荷。因此,碳酸氢镁的等效质量是毫克(HCO3) 2/2 MMgHCO质量和数量的等价物的碳酸氢镁MMgHCO / Mg (HCO3) (2/2)。这也是曹的相同数量的等价物(或熟石灰)用于中和碳酸氢镁。

从方程式。(10.14)和(10.16),曹曹的等效质量2 / 2。因此,曹的质量,MCaOMgHCO,需要中和碳酸氢镁MMgHCO / Mg (HCO3)(2/2)曹。让MTMgHC ^总碳酸氢镁的原料水和fMgHCO部分删除。因此,MMgHCO = fMgHCO M jMgHco3和

MCaOMgHCO3 = fMHIHMOTTCr曹= 0.77 (fMgHCO3MTMgHCO3) (10.24)

消除非碳酸盐硬度的镁使用石灰作为沉淀剂生产相应数量的非碳酸盐硬度的钙作为一种副产品。这种副产品要求使用苏打粉去除。因此,石灰的数量需要删除此镁将讨论非碳酸盐硬度与化学计量的决心纯碱需要删除的副产品钙非碳酸盐硬度的结果。

10.7.2下标理解的关键

到目前为止,我们已经使用质量变量如MTCaHC ^, MCaHCO3 MCaOMgHCO;, MMgHCO和部分变量如f MgHCO和f CaHCO。后来,我们还将使用其他如MsolidsNonCarb质量变量,和MCaCO MgCa和部分变量如fMgCa和葬礼。随着我们继续发展方程,发现确定的下标变量的意义将变得困难。因此,必须开发一种技术来帮助记忆。

首先,对于质量变量,M是指所涉及的物种类型的质量。M是一个字符串的下标。在这个字符串,T可能是也可能不是礼物。如果一个给定物种的M可以部分质量和总质量,T将礼物的第一个subscipt代表的总质量。如果它不存在,质量是一个部分的质量。这里的部分指的是总体的一部分。例如,考虑MTCaHCO;和MCaHCO;。如图所示,这些符号的M可以部分质量和总质量。因此,第一个是指总质量,第二是指部分所涉及的物种类型的质量。

字符串的下一部分CaHCO3下标。这是指物种所涉及的类型。这不是正确的碳酸氢钙的公式,但是因为它是用作下标,它可以很容易地采取意味着碳酸氢钙。因此,符号MTCaHCO和MCaHCO指总质量的碳酸氢钙和碳酸氢钙的分质量,分别。碳酸氢钙、钙(HCO3) 2、据说是物种所涉及的类型。

如果M只能有一个总质量,不使用T。Msolids,例如,总固体量可以来自产生的固体碳酸盐硬度,MsolidsCarb,从产生的固体非碳酸盐硬度、MsolidsNonCarb,和碳酸钙固体产生二氧化碳,MCaCO有限公司在这种情况下,自指定组件的总固体量使用不同的下标,M的总固体量只能使用总质量,因此Msolids代替MTsolids。没有发生混淆,然而,如果使用MTsolids,因为这肯定会参考。

不包括T,第二部分的字符串下标(第三部分,如果存在T)也可能存在。这将是指原因的存在质量涉及的类型。例如,考虑MCaCO有限公司,前面提到的。在这个符号,二氧化碳的存在的原因大量的碳酸钙。因此,MCaCO有限公司碳酸钙的质量产生二氧化碳。

另一个例子,一个字符串的第二个部分下标的原因存在质量涉及MCaOCaHCO3的类型。在这个象征,Ca (HCO3) 2是曹的存在的原因。在相关的化学反应,氧化钙不是由碳酸氢钙,但是,相反,因为碳酸氢盐使用氧化钙。然而,碳酸氢盐仍氧化钙的存在的原因。

字符串的部分下标可以很容易识别,因为它们明显突出。例如,部分碳酸钙和二氧化碳明显在MCaCO公司脱颖而出。碳酸钙和二氧化碳部分的字符串下标

在某些情况下,一个字符串下标似乎有几个部分明显站。例如,考虑MsolidsNonCarb。这个符号似乎站三部分;然而,solidsNonCarb并不指的是三个不同的实体,但只有一个,这是一个非碳酸盐固体。因此,MsolidsNonCarb不会有三个下标部分。

作为大众而言,考虑最后一个示例中,M CaCO3MgCa。

这个符号表明碳酸钙固体的存在的原因是Mg,然而,下一个Ca也象征。Ca的出现只是表明毫克,碳酸钙垢的存在的原因,与钙的关系。这种关系只能发生在镁的非碳酸盐硬度,这将产生相应的非碳酸盐硬度calcium-the关系。重要的是要记住,我们加下标的方法而言,是每当Mg和Ca作为下标,他们指的非碳酸盐形式各自的硬度。例如,太Ca是指总非碳酸盐硬度和MCa指钙钙部分非碳酸盐硬度。另外一个例子,考虑MCaCO;, MgCa。在这个符号,非碳酸盐毫克是碳酸钙的存在的原因。这个镁,当然,产生非碳酸盐Ca(的关系)的最终生产碳酸钙。换句话说,重复,每当钙和镁作为下标,他们只打算参考各自的非碳酸盐硬度。

现在,考虑部分变量。例如,考虑/ MgCa和葬礼。如质量变量,部分变量的第一个下标是指的类型部分的质量。因此,在fMgCa,分数的分数是毫克的类型;,考虑到当Mg和Ca作为下标,他们引用非碳酸盐硬度的形式,fMgCa代表镁硬度的非碳酸盐形式的一部分,与Ca提醒的关系。fMgCa仅仅可以写成消费品,他们将是相同的,但Ca,再次提醒一下,这也是参与的化学反应。约定我们刚刚的讨论,fCa的分数代表非碳酸盐硬度钙的形式。作为一个进一步的例子,什么f CaHC ^参考吗?是分数的碳酸钙(碳酸氢钠)硬度。

10.7.3计算所需的化学计量纯碱

所需的纯碱来自noncar-bonate硬度的要求脱钙。此外,如果使用石灰沉淀镁的非碳酸盐硬度,额外的纯碱还将被要求删除非碳酸盐硬度副产品的钙镁沉淀的结果(如果想进一步去除硬度)。

让MCa钙的质量物种要删除非碳酸盐硬度的钙。从方程式。(10.20)、(10.21)或(10.22),采取积极的氧化态,参考物种的数量是2摩尔的正电荷的这些反应。因此,钙是Ca / 2的等效质量和数量的等价物MCa质量的钙是MCa / (Ca / 2)。这也是需要相同数量的等价物Na2CO3沉淀钙,碳酸钙的非碳酸盐硬度。再次,从方程式。(10.20)、(10.21)或(10.22),等效质量的Na2CO3 Na2CO3/2。因此,纯碱的质量,MsodAshCa,需要沉淀钙物种的非碳酸盐硬度MCa /钙(Ca / 2) (Na2CO3/2)。让太Ca的总钙钙的非碳酸盐硬度原水和/ Ca部分删除。因此,MCa = fCaMT Ca

MsodAshCa = C - C ^ (Na2CO3/2) = 2.65 fcMTC (10.25)

注意,在MsodAshCa, Ca是纯碱的使用的原因。

计算钙的纯碱要求非碳酸盐硬度副产品,让MMgCa代表物种镁沉淀的质量和结果在生产额外的钙硬度阳离子,Ca,被编写为一个提醒。引用方程式。(10.17)、(10.18)和(10.19),看看钙硬度产生非碳酸盐沉淀的镁。同等数量的钙硬度产生的数量等于非碳酸盐硬度的等价物镁沉淀(等于MMgCa /(毫克/ 2),在毫克/ 2毫克的等效质量从方程式中获得。(10.17)、(10.18)和(10.19)]。因为这是钙硬度,我们已经确定的方法所需的纯碱删除它如方程(10.25)所示。让这数量是MsodAshMgCa, MsodAshMgCa等于MMgCa /(毫克/ 2)(Na2CO3/2)。让MTMg总镁镁和-MgCa noncar-bonate硬度的部分删除。因此,MMgCa = fMgCaMT毫克,这和方程(10.25),

MsodAsh MgCa = / MMMr (Na2CO3 / 2) = 4.36 f MgCaMTMg (10.26)

镁的质量物种的非碳酸盐硬度镁沉淀也需要额外的石灰的氢氧化镁沉淀。注意,这是产生额外的副产品的相同质量的镁钙硬度。正如上面提到的,这个质量是MMgCa。再次,从方程式。(10.17)、(10.18)和(10.19),同等数量的MMgCa MMgCa /镁的质量(毫克/ 2)。这是相同数量的等价物所需的石灰沉淀毫克(OH) 2。从前面的方程,曹曹的等效质量/ 2。让石灰的质量需要沉淀造成的Mg (OH) 2 MMgCa镁的质量是M ^ gCa -因此,M ^ OMgc MMgCa /(毫克/ 2)(曹/ 2),但是因为MMgCa = fugCaMj毫克,

MCaOMgCa = - Ca T ^ ^ ^(曹/ 2)= 2.30 fmgcamtmg (10.27)

10.7.4计算产生的固体

固体在软水生产工厂,如果不投入使用,构成处理问题。从概念上讲,因为他们的基本性质,它们可用于使用碱性解决擦洗酸性气体的吸收塔废水。这些固体石灰—过程而言,来自生产的固体(1)的去除碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度(2)。

让我们首先导出方程生产固体的去除碳酸盐硬度。这些固体碳酸钙的来源产生的钙的碳酸盐硬度(方程(10.15)),切除的碳酸钙生产镁的碳酸盐硬度(方程(10.16)),和Mg (OH) 2也从清除镁的碳酸盐硬度(方程(10.16))。

大量的碳酸氢钙删除MCaHC ^ = fCaHCO3MTCaHCO; i。因此,使用方程(10.15),相应的生产的碳酸钙

2碳酸钙

Ca (HCO) fCaHCO3MTCaHCO3 MCaCO3CaHCO3 = = I-23 / caHCO3MTCaHCO3 (10.28)

MCaCOCaHCO产生的碳酸钙。注意,第二个下标,CaHCO3,碳酸盐的存在的原因。

现在,大量的碳酸氢镁移除MMgHCO = fMgHCO MTMgHCO。从方程(10.16),相应的生产的碳酸钙

2 caco

MCaCO3MgHCO3 =毫克(HCO) f MgHCO3MTMgHCO3 = 1-37fMgHCO3MTMgHCO3 (10-29)

MCaCO MgHCO3产生的碳酸钙。注意,同样MCaCO3CaHCO3,第二个下标,MgHCO3,碳酸盐岩的存在的原因。同时,相同的方程(10.16),毫克的量(OH) 2固体产生

MMgOHMgHCO3 Mg (HCO) fMgHCO3MTMgHCO3 = = 0-40fMgHCO3MTMgHCO3 (10 - 30)

M MgoHMgHco3 Mg (OH) 2固体的量。同时,注意其存在的原因,这是MgHCO3。

结合方程式。(10.28)、(10.29)和(10.30),固体的总质量,MsoildsCarb,产生碳酸盐硬度使用对石灰火山灰因此过程

M soildsCarb = M CaCO3CaHCO3 + M CaCO3MgHCO3 + M MgOHMgHCO3 (1°。31)

现在,让我们推导出方程的去除固体生产非碳酸盐硬度。这些固体的来源产生的Mg (OH) 2删除MMgCa质量的镁(方程式。(10.17)、(10.18)和(10.19)];切除MCa的碳酸钙生产质量的钙(方程式。(10.20)、(10.21)和(10.22)];和碳酸钙生产镁MMgCa质量的方程式。(10.17)、(10.18)和(10.19)]和[方程式。(10.20)、(10.21)和(10.22)]。

方程(10.17)、(10.18)和(10.19)的生产Mg (OH) 2固体。从这些方程,固体氢氧化,MMgOHMgCa, MMgCa大规模生产的镁,

M MgOHMgCa =莫(f MgCa太毫克)= 2.40 f MgCa太毫克(10.32)

非碳酸盐的含量钙MCa = fCaMT Ca删除。因此,方程式。(10.20)、(10.21)和(10.22),相应的生产的碳酸钙

MCaCO3Ca = < CCCO3f CaMTCa = 2.49 f ^ TC (10.33)

MCaCO Ca生成的碳酸钙固体的量。注意,这是其存在的原因。

碳酸钙固体的质量,MCaCO MgCa,产生的去除MMgCa = fMgCaMT Mg镁的质量获得如下:从方程式。(10.17)、(10.18)和(10.19),一摩尔Mg产生一摩尔Ca。从方程式。(10.20)、(10.21)和(10.22),一摩尔Ca也生产同样一摩尔的碳酸钙。因此,

fMgCaMTMg MCaCO3MgCa = fMgCaMTMg = 4.11 (10.34)

从方程式。(10.32)、(10.33)和(10.34),固体的总质量,Ms0ndSN0ncarb,产生的非碳酸盐硬度

M solidsNonCarb = M MgOHMgCa + M CaCO3Ca + M CaCO3MgCa(1°.35点)

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