式中:Sp ------ 溶度积常数。
[Ca2+] ------ 溶液中Ca2+浓度,摩尔(mol)。
[2F-] ------ 溶液中F-浓度,摩尔(mol)。
由于分子式是AB2型,所以为2F-。
溶度积常数Sp只是随温度变化而变化。当温度一定时溶度积常数Sp则为一个定值。从(2)式中可以看出,提高溶液中Ca2+的浓度,F-的浓度就会相应降低,从而使CaF2的溶解度下降。
氯化钙溶解性很好,能有效的提高溶液中钙离子的浓度,当与消石灰并用时产生同离子效应,使方程式(1)平衡向右移动而有效降低氟离子的浓度,强化了沉淀效果,而且氯化钙是一种中性盐,投加后不会对pH值产生影响。
工程中的一般作法是投加盐酸(HCl),与投加的Ca(OH)2反应生成CaCl2。因此投加的Ca(OH)2不仅能够满足中和HF,还要能满足与HCl反应生成CaCl2。在工程设计计算中,主要部分是Ca(OH)2和HCl投加量的计算。
2. Ca(OH)2和HCl投加量的计算推导
首先,应根据含氟废水排放标准和工程特点确定含氟废水处理后的水质。
用处理后的出水中带出的氟化物总量减去氟化物固形物,即可确定出水中的溶解性氟化物含量,也就是在同离子效应下氟化物的饱和溶解度。
然后,根据CaF2的溶度积常数和处理后水中F-的浓度求出Ca2+的浓度,再加上生成CaF2的固性物所需的那部分Ca2+,即可求出处理过程中所需Ca(OH)2总投加量。由于Ca(OH)2不仅中和HF,还要与HCl反应生成CaCl2来降低CaF2的饱和溶解度。因此HCl的投加量可根据与HCl反应的那部分Ca(OH)2量求出。