Intipati pelembutan kapur adalah untuk mengurangkan kekerasan air dengan menambah kapur, yang bertindak balas secara kimia dengan kekerasan sementara dan kekal dalam air untuk membentuk mendakan kalsium karbonat dan magnesium hidroksida yang tidak larut.
Tindak balas kimia utama membentuk asas untuk anggaran:
1. Penyingkiran kekerasan karbonat (tindak balas dengan CO₂ dan Ca(HCO₃)₂):
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
2. Penyingkiran kekerasan magnesium (tindak balas dengan Mg(HCO₃)₂ dan Mg²⁺):
Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O
Mg²⁺ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + Ca²⁺ (Tindak balas ini memperkenalkan jumlah equimolar ion kalsium)
3. Penambahan berlebihan: Kapur tambahan diperlukan untuk menyediakan OH⁻, yang bertindak balas dengan HCO₃⁻ untuk menghasilkan CO₃²⁻, dan untuk mengekalkan pH melebihi 10.3 untuk memastikan pemendakan Mg(OH)₂ sepenuhnya.
Memandangkan jumlah kekerasan (TH), kekerasan kalsium (Ca-H), kekerasan magnesium (Mg-H), dan jumlah keasaman (TA), jumlah kapur yang perlu ditambah (berdasarkan 100% CaO tulen) boleh dipecahkan kepada bahagian berikut:
1. Kapur diperlukan untuk meneutralkan CO₂ bebas (L₁):
Nisbah stoikiometrik: 1 mol CO₂ : 1 mol CaO
L₁=[CO₂] (Unit adalah konsisten; jika semua dinyatakan sebagai CaCO₃ mg/L, nilainya adalah sama.)
2. Kapur diperlukan untuk menghilangkan kekerasan karbonat (L₂):
Bahagian ini menangani kekerasan yang sepadan dengan keasaman. Nisbah stoikiometrik: 2 mol HCO₃⁻ (iaitu, 1 mol Ca(HCO₃)₂): 1 mol CaO
L₂=[TA] (Memandangkan kedua-duanya dikira sebagai CaCO₃, jisim molar adalah sama secara berangka selepas penukaran.)
Kapur-Peranti Dos Karbon Teraktif Pelembut Natrium Karbonat* - Perlindungan Alam Sekitar Dalam Talian
3. Jumlah kapur (L₃) yang diperlukan untuk menghilangkan kekerasan magnesium:
Pemendakan magnesium memerlukan dua bahagian OH⁻, dan jumlah ion kalsium yang setara memasuki air selepas tindak balas. Nisbah stoikiometrik: 1 mol Mg²⁺ : 2 mol CaO
L₃=2 × [Mg - H] (Dengan mengandaikan CaCO₃, pekali nisbah jisim ialah (56/100) × 2 ≈ 1.12, tetapi ia lebih biasa dikira secara terus menggunakan perhubungan molar, iaitu, menggandakan nilai. Di sini, [Mg -} H] disingkirkan untuk merujuk kepada bahagian kekerasan magnesium. iaitu, kekerasan magnesium air asal tolak kekerasan sisa magnesium sasaran yang dibenarkan.
4. Dos lebihan kapur (L₄):
Untuk memastikan tindak balas yang lengkap, terutamanya pemendakan magnesium, biasanya perlu mengekalkan pH 10-11, yang memerlukan penambahan kapur berlebihan. Nilai lebihan biasanya dianggarkan secara empirik pada kira-kira 25~50 mg/L (sebagai CaCO₃). Untuk pelembutan yang lebih maju, nilai lebihan mungkin lebih besar.
5. Dos kapur teori (berdasarkan 100%) (Berdasarkan CaO):
L_teoretikal=L₁ + L₂ + L₃ + L₄=[CO₂] + [TA] + 2 × [Mg-H untuk dibuang] + Nilai berlebihan
Limau komersil (kapur cepat atau limau slaked) tidak 100% tulen. Dos sebenar (kg/m³ atau g/L)=L_teoretikal / Ketulenan kapur komersial (%)
Contohnya, jika L_teoretikal ialah 200 mg/L CaO, dan kapur komersil dengan ketulenan 85% digunakan, maka dos sebenar=200/0.85 ≈ 235 mg/L.