Varul joacă un rol de piatră chimică multifuncțională, economică și eficientă în tratarea apelor uzate industriale, funcția sa extinzându-se cu mult dincolo de simpla ajustare a acidului-bazic. Valoarea sa de bază constă în transformarea poluanților dizolvați în apă în solide insolubile printr-o serie de procese chimice și fizice, realizând astfel separarea și purificarea.
1. Ajustarea pH-ului și reacția de precipitare
Principalele componente ale varului sunt oxidul de calciu (CaO) sau hidroxidul de calciu (Ca(OH)₂), care formează un mediu puternic alcalin atunci când este dizolvat în apă. Aceasta este baza tuturor funcțiilor sale.
Poate neutraliza rapid apele uzate acide în condiții neutre sau alcaline, creând condițiile necesare pentru tratarea ulterioară și precipitarea metalelor.
În condiții alcaline, poate reacționa cu diverși ioni metalici din apă pentru a forma hidroxizi insolubili în apă-sau precipitate de sare. De exemplu:
Îndepărtarea metalelor grele (cum ar fi cupru, nichel, zinc, crom): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Eliminarea fosforului: Reacție cu ortofosfat pentru a forma precipitat de hidroxiapatită: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
Îndepărtarea fluorurii: Formarea precipitatului de fluorură de calciu: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Efectul sinergic al coagulării-coagulantului
Varul nu numai că oferă un mediu alcalin, dar ionii de calciu (Ca²⁺) pe care îi produce și precipitatul în sine au un efect sinergetic fizico-chimic:
Ca²⁺ poate comprima stratul dublu electric de particule coloidale din apa uzată, reducându-le stabilitatea și promovând coagularea coloidală.
Microsolubilele de hidroxid de calciu generate și flocurile lor, în timpul formării și sedimentării, acționează ca o plasă fină, încapsulând mecanic, adsorbând și îndepărtând particule fine în suspensie, pigmenți organici și unele substanțe coloidale din apă, făcându-le să se depună împreună. Acest proces îmbunătățește semnificativ eficiența de îndepărtare a turbidității și a culorii.
3. Capacitate avansată de tratare a poluanților specifici
În anumite scenarii de ape uzate industriale, varul joacă un rol crucial:
Demulsionare și îndepărtare a uleiului: Pentru apele reziduale uleioase și emulsionate, un mediu cu pH ridicat poate perturba interfața stabilă a picăturilor de ulei emulsionat, promovând demulsificarea și separarea uleiului.
Saponificare: Poate saponifica acizii grași și alte materii organice din apele uzate, generând săpunuri de calciu insolubile, care sunt mai ușor de îndepărtat.
Solidificare chimică: Pentru apele uzate care conțin sulfuri, arseniați etc., poate genera precipitate de sare de calciu mai stabile, reducând toxicitatea și migrarea acestora.
4. Îndepărtarea durității
Varul este cel mai eficient la îndepărtarea „durității carbonatice” (adică, duritatea calciului și magneziului legată de ionii de bicarbonat). Reacția de bază este „precipitarea de alcalinizare a bicarbonatului”:
Îndepărtarea durității calciului: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Această reacție este crucială: ionii de calciu introduși extern (din var) reacționează cu bicarbonatul de calciu din apă pentru a forma precipitat de carbonat de calciu. Teoretic, îndepărtarea a 1 moleculă de bicarbonat de calciu necesită 1 moleculă de var și produce 2 molecule de precipitat de carbonat de calciu.
Îndepărtarea durității magneziului: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Îndepărtarea magneziului necesită un pH mai mare (de obicei peste 10,5) deoarece hidroxidul de magneziu are o solubilitate mai mică. Varul transformă mai întâi carbonatul de magneziu în precipitat de hidroxid de magneziu, transformând simultan ionii de bicarbonat asociați în precipitat de carbonat de calciu.
În aplicațiile care necesită dedurizarea în profunzime a apei uzate (înlăturând simultan atât duritatea carbonatată, cât și cea ne{0}}carbonată), „procedeul cu sifon-de var” este utilizat în mod obișnuit.
Var (Ca(OH)₂): Îndepărtează duritatea carbonatului (așa cum este descris mai sus).
Soda sodică (Na₂CO₃): Îndepărtează duritatea non-carbonatică. De exemplu:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
Acest proces combinat poate reduce duritatea totală la un nivel scăzut la un pH adecvat.