L’essence de l’adoucissement à la chaux est de réduire la dureté de l’eau en ajoutant de la chaux, qui réagit chimiquement avec la dureté temporaire et permanente de l’eau pour former des précipités insolubles de carbonate de calcium et d’hydroxyde de magnésium.
Les principales réactions chimiques constituent la base de l'estimation :
1. Élimination de la dureté carbonatée (réaction avec CO₂ et Ca(HCO₃)₂) :
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
2. Élimination de la dureté du magnésium (réaction avec Mg(HCO₃)₂ et Mg²⁺) :
Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O
Mg²⁺ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + Ca²⁺ (Cette réaction introduit une quantité équimolaire d'ions calcium)
3. Ajout excessif : un supplément de chaux est nécessaire pour fournir OH⁻, qui réagit avec HCO₃⁻ pour produire du CO₃²⁻, et pour maintenir le pH au-dessus de 10,3 afin d'assurer une précipitation complète de Mg(OH)₂.
Compte tenu de la dureté totale (TH), de la dureté calcique (Ca-H), de la dureté magnésium (Mg-H) et de la basicité totale (TA), la quantité de chaux à ajouter (sur la base de CaO pur à 100 %) peut être décomposée en les parties suivantes :
1. Chaux nécessaire pour neutraliser le CO₂ libre (L₁) :
Rapport stœchiométrique : 1 mol CO₂ : 1 mol CaO
L₁=[CO₂] (Les unités sont cohérentes ; si toutes sont exprimées en CaCO₃ mg/L, les valeurs sont égales.)
2. Chaux nécessaire pour éliminer la dureté carbonatée (L₂) :
Cette partie aborde la dureté correspondant à la basicité. Rapport stœchiométrique : 2 moles de HCO₃⁻ (soit 1 mole de Ca(HCO₃)₂) : 1 mole de CaO
L₂=[TA] (Puisque les deux sont calculés en CaCO₃, la masse molaire est numériquement égale après conversion.)
Chaux-Dispositif de dosage de charbon actif adoucissant au carbonate de sodium* - Protection de l'environnement en ligne
3. Quantité de chaux (L₃) nécessaire pour éliminer la dureté magnésienne :
La précipitation du magnésium nécessite deux parties de OH⁻ et une quantité équivalente d'ions calcium pénètre dans l'eau après la réaction. Rapport stœchiométrique : 1 mol Mg²⁺ : 2 mol CaO
L₃=2 × [Mg - H] (En supposant CaCO₃, le coefficient de rapport massique est (56/100) × 2 ≈ 1,12, mais il est plus souvent calculé directement à l'aide de relations molaires, c'est-à-dire en doublant la valeur. Ici, [Mg - H] fait référence à la partie de dureté du magnésium qui doit être éliminée, c'est-à-dire la dureté de magnésium d'origine de l'eau moins la valeur résiduelle cible admissible. dureté du magnésium.
4. Dosage excessif de chaux (L₄) :
Pour assurer une réaction complète, notamment la précipitation du magnésium, il est généralement nécessaire de maintenir un pH de 10-11, ce qui nécessite l'ajout d'un excès de chaux. La valeur excédentaire est généralement estimée empiriquement à environ 25 ~ 50 mg/L (en CaCO₃). Pour un adoucissement plus avancé, la valeur excédentaire peut être plus importante.
5. Dosage théorique de chaux (basé sur 100 %) (basé sur CaO) :
L_théorique=L₁ + L₂ + L₃ + L₄=[CO₂] + [TA] + 2 × [Mg-H à supprimer] + Valeur excédentaire
La chaux commerciale (chaux vive ou chaux éteinte) n'est pas pure à 100 %. Dosage réel (kg/m³ ou g/L)=L_théorique / Pureté de la chaux commerciale (%)
Par exemple, si L_theoretical est de 200 mg/L de CaO et que de la chaux vive commerciale avec une pureté de 85 % est utilisée, alors la dose réelle=200/0,85 ≈ 235 mg/L.