饮用水钙硬度去除中CaCO3的均相与非均相结晶行为

为改善化学沉淀法对饮用水中钙硬度的去除效能,开展均相与非均相结晶去除钙硬度研究。通过投加高岭土,构建CaCO_3非均相结晶体系,对比均相与非均相结晶体系物化特性变化、结晶产物晶型和形态,探讨结晶模式对CaCO_3结晶行为的影响。结果表明:饮用水硬度去除中CaCO_3的均相结晶产物以斜方六面体方解石为主,含少量球霰石,非均相结晶产物主要是球形方解石。在较高的C/Ca值条件下,非均相结晶过程同时也伴随着均相结晶过程。非均相结晶过程可以降低CaCO_3结晶临界过饱和度S~*,加快结晶反应速率,提高Ca~(2+)去除率,但提高效果会随着C/Ca值的增加而降低。均相与非均相结晶体系的上清液pH和浊度无显著差异。水厂采用非均相结晶去除Ca硬度时,可以通过适当降低C/Ca值和采用粒径较大的矿物质作为诱导剂,分别达到降低出水pH和浊度的效果。     

饮用水钙硬度去除中C/Ca值对CaCO3结晶的影响

饮用水中钙硬度去除效能主要受CaCO3结晶过程影响。通过改变C/Ca值模拟饮用水钙硬度去除,考察不同C/Ca值条件下,溶液体系pH值和Ca^2+浓度变化、上清液浊度变化以及结晶产物颗粒粒径分布、晶型和形态,以阐明钙硬度去除过程中CaCO3结晶行为。结果表明:试验条件下结晶产物均为方解石;溶液体系中加入的CO3^2-首先发生质子化,提高体系pH值,然后与Ca^2+结晶反应降低体系pH值;C/Ca值的增大提高了pH值,有助于Ca^2+的去除,但同时也会提高结晶产物颗粒数量、密度和减小结晶产物颗粒粒径,导致上清液浊度增大。饮用水钙硬度去除中要综合考虑残余Ca^2+浓度、出水pH值和浊度以及混凝剂用量等来优化确定C/Ca值。