式中:Sp ------ 溶度積常數(shù)。
[Ca2+] ------ 溶液中Ca2+濃度,摩爾(mol)。
[2F-] ------ 溶液中F-濃度,摩爾(mol)。
由于分子式是AB2型,所以為2F-。
溶度積常數(shù)Sp只是隨溫度變化而變化。當(dāng)溫度一定時(shí)溶度積常數(shù)Sp則為一個(gè)定值。從(2)式中可以看出,提高溶液中Ca2+的濃度,F(xiàn)-的濃度就會(huì)相應(yīng)降低,從而使CaF2的溶解度下降。
氯化鈣溶解性很好,能有效的提高溶液中鈣離子的濃度,當(dāng)與消石灰并用時(shí)產(chǎn)生同離子效應(yīng),使方程式(1)平衡向右移動(dòng)而有效降低氟離子的濃度,強(qiáng)化了沉淀效果,而且氯化鈣是一種中性鹽,投加后不會(huì)對(duì)pH值產(chǎn)生影響。
工程中的一般作法是投加鹽酸(HCl),與投加的Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCl2。因此投加的Ca(OH)2不僅能夠滿足中和HF,還要能滿足與HCl反應(yīng)生成CaCl2。在工程設(shè)計(jì)計(jì)算中,主要部分是Ca(OH)2和HCl投加量的計(jì)算。
2. Ca(OH)2和HCl投加量的計(jì)算推導(dǎo)
首先,應(yīng)根據(jù)含氟廢水排放標(biāo)準(zhǔn)和工程特點(diǎn)確定含氟廢水處理后的水質(zhì)。
用處理后的出水中帶出的氟化物總量減去氟化物固形物,即可確定出水中的溶解性氟化物含量,也就是在同離子效應(yīng)下氟化物的飽和溶解度。
然后,根據(jù)CaF2的溶度積常數(shù)和處理后水中F-的濃度求出Ca2+的濃度,再加上生成CaF2的固性物所需的那部分Ca2+,即可求出處理過程中所需Ca(OH)2總投加量。由于Ca(OH)2不僅中和HF,還要與HCl反應(yīng)生成CaCl2來降低CaF2的飽和溶解度。因此HCl的投加量可根據(jù)與HCl反應(yīng)的那部分Ca(OH)2量求出。