Kalsiyum (Ca) ve su
Kalsiyum, doğal sularda yaygın olarak bulunan çözünmüş bir mineraldir. Magnezyumla birlikte su sertliğine katkıda bulunur ve su kimyası çökelmeye elverişli olduğunda mineral kabuklaşmasına yol açabilir. İlgili kimyasal süreçler kalsiyuma, alkaliniteye, pH'a, sıcaklığa ve diğer çözünmüş iyonlara bağlıdır.
Doğal sularda kalsiyum
Kalsiyum, kalsiyum içeren minerallerin ayrışması veya çözünmesiyle suya geçer. Yaygın kaynakları arasında kireç taşı ve diğer karbonat kayaçları, dolomit ve jips bulunur. Doğal suların çoğunda çözünmüş kalsiyum esas olarak Ca2+ iyonu halinde bulunur; ancak karbonat, bikarbonat, sülfat ve diğer bileşenlerle çözünmüş iyon çiftleri de oluşturabilir.
Çözünmüş karbondioksit içeren su kireç taşıyla temas ettiğinde karbonat minerali çözünebilir. Basitleştirilmiş genel tepkime şöyledir:
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO3− (aq)
Elementel kalsiyum metali de sıvı suyla tepkimeye girerek kalsiyum hidroksit ve hidrojen gazı oluşturur:
Ca (s) + 2 H2O (l) → Ca(OH)2 (s) + H2 (g)
Kalsiyum hidroksit suda yalnızca kısmen çözünür. Bu tepkime metal halindeki kalsiyumu tanımlar; kalsiyumun nehirlerde, yeraltı sularında ve deniz suyunda çözünmüş halde bulunma biçiminden farklıdır.
Sertlik ve kalsiyum kabuklaşması
Su sertliğine esas olarak çözünmüş kalsiyum ve magnezyum neden olur. Sertlik genellikle litre başına miligram kalsiyum karbonat eşdeğeri (CaCO3 cinsinden mg/L) olarak ifade edilir; bu, standart bir ifade biçimidir ve sertliğin tamamının katı kalsiyum karbonat halinde bulunduğu anlamına gelmez. Sertlik, mineral birikintilerine katkıda bulunabildiği ve sabunun etkinliğini azaltabildiği için genellikle tek başına bir sağlık sorunu olmaktan çok işletimle ilgili bir sorundur.
Su, kalsite göre aşırı doygun hale geldiğinde kalsiyum karbonat kabuklaşması oluşabilir. pH, alkalinite, çözünmüş karbondioksit, sıcaklık ve kalsiyum konsantrasyonunun tümü bu eğilimi etkiler. Kalsiyum sülfat (jips/anhidrit) kabuklaşması, özellikle bazı tuzlu çözeltilerde ve membran proseslerinde olduğu gibi kalsiyum ve sülfatın yoğunlaştığı durumlarda ayrı bir risktir. Her iki riski de değerlendirmek için su analizi ve proses koşullarının bilinmesi gerekir.
Lenntech'in iki hesaplama aracını keşfedin:
- Kalsiyum karbonat kabuklaşması / çözünürlüğü hesaplama aracı
- Kalsiyum sülfat kabuklaşması / çözünürlüğü hesaplama aracı
Hesaplama araçları hakkında not: Her iki araç da şu anda eğitim amacıyla örnek niteliğinde sonuçlar sunmaktadır. Bu sonuçlar doğrulanmış mühendislik öngörüleri değildir ve doğrulanmış bir jeokimyasal modelin, arıtılabilirlik çalışmalarının veya proses tasarımının yerini tutmaz.
Çevrede kalsiyum ve insan sağlığı
Kalsiyum insanlar, hayvanlar ve bitkiler için temel bir besin öğesidir. İçme suyu, beslenmeyle alınan kalsiyuma bir miktar katkıda bulunabilir; ancak konsantrasyonlar su kaynağına göre büyük ölçüde değişir. Kalsiyum tatlı su kimyasını da etkiler; sertliğin sucul organizmalar üzerindeki etkileri türe ve suyun genel kimyasal özelliklerine bağlıdır.
Sudan kalsiyum giderimi
Su yumuşatma, kalsiyum ve magnezyum miktarını azaltır. Katyon değişimli yumuşatıcılar bu iyonları sodyum iyonlarıyla değiştirir; kireçle yumuşatma ise karbonat kimyasını değiştirip kalsiyum karbonatı çökelterek kalsiyumu giderebilir. Membran prosesleri de daha kapsamlı su arıtımının bir parçası olarak çözünmüş iyonları giderebilir. Yöntem seçimi su analizine, arıtmanın amacına ve oluşan tuzlu çözeltinin, çamurun veya konsantrenin nasıl yönetileceğine bağlıdır. Daha fazla bilgi edinin: iyon değişimi.