氫氧化鈣在水處理中的溶解與混合原理

氫氧化鈣在水處理中主要用于調節pH值、去除重金屬離子、絮凝沉淀等。其溶解與混合效果直接影響處理效率與水質。溶解時，氫氧化鈣與水反應生成氫氧根離子(OH?)和鈣離子(Ca2?)，使水體呈堿性，與酸性物質中和，與重金屬離子形成沉淀。充分混合可加速溶解，確保均勻分散，提高反應效率。

氫氧化鈣的溶解方法

1. 制備石灰乳

將氫氧化鈣粉劑或生石灰(CaO)緩慢加入水中，邊加邊攪拌，形成石灰乳。石灰乳中氫氧化鈣濃度通常為10%-20%。例如，處理酸性廢水時，根據廢水酸度計算所需石灰乳量，緩慢加入并攪拌至pH值達標。

2. 提高溶解度技巧

加熱可提升氫氧化鈣溶解度，但需控制水溫，因其溶解度隨溫度升高而降低。建議水溫不超過60℃。增加攪拌速度可促進溶解，建議轉速100-200r/min。可添加氯化鈉、硫酸鈉等助溶劑，用量為氫氧化鈣質量的5%-10%。超聲波處理(頻率20-40kHz)也可提高溶解度。

氫氧化鈣的混合技術

1. 機械攪拌法

利用攪拌設備使氫氧化鈣與水充分混合。對于中小型水處理系統，使用立式攪拌機，轉速100-200r/min，攪拌時間15-30分鐘。大型系統則采用槳式攪拌器，安裝高度為容器半徑的1/3-1/2，轉速60-100r/min，攪拌時間30-60分鐘。

2. 水力混合法

利用水泵或噴嘴產生的水流紊動混合氫氧化鈣。在泵前注入氫氧化鈣溶液，讓水泵葉輪攪拌，但需防止管道堵塞。或在管道上安裝噴嘴，使溶液與水混合，噴嘴流速控制在10-20m/s，混合管道長度不小于10倍管徑。

3. 靜態混合器法

借助靜態混合器內部的混合元件，使氫氧化鈣與水在無外力下充分混合。混合器安裝在水管線上，利用水流通過混合元件產生的分流、旋轉和混合作用完成混合。水力停留時間30-60秒，壓力降控制在0.1-0.3MPa。

溶解與混合過程的優化與注意事項

1. 原料預處理

氫氧化鈣易吸潮結塊，儲存時需防潮，使用前應檢測含水量，若結塊需烘干粉碎。生石灰需控制活性(350-400)和顆粒度(<5mm)，以確保反應效率。

2. 溶解設備選擇

根據處理規模和要求選擇合適的溶解設備。小型水處理系統可選用帶攪拌功能的溶解罐，體積1-2m3，配備電機功率1.5-3kW的攪拌器。大型系統則采用連續式溶解反應器，如專利CN202210709278中的設備，可連續生產高活性氫氧化鈣懸浮液。

3. 混合過程監控

溶解與混合過程中需實時監測關鍵參數，如pH值、溫度、流量等。pH值可用在線pH計監測，保持7-11;溫度傳感器控制水溫不超過60℃;流量傳感器確保氫氧化鈣溶液與水比例合適。根據監測數據及時調整操作參數，如攪拌速度、加料量等。

4. 安全防護措施

氫氧化鈣具有腐蝕性，操作人員需佩戴防護裝備，如橡膠手套、護目鏡和防護服。設備需定期維護，防止泄漏。設置緊急沖洗裝置和急救箱，以應對意外接觸。

實際應用案例

在某電鍍廢水處理中，廢水含大量重金屬離子和酸性物質，采用氫氧化鈣處理。先將氫氧化鈣粉劑與水按1:10比例制備石灰乳，用計量泵加入廢水池，同時用槳式攪拌器以80r/min速度攪拌45分鐘。廢水pH值從4.5升至7.5，重金屬離子含量顯著降低，達到排放標準。

綜上，掌握氫氧化鈣在水處理中的溶解與混合技術，可提高處理效果，降低運行成本。實際應用中，需根據水質和處理目標選擇合適的方法和設備，并注重優化與安全防護。