Apno ima večnamensko, ekonomično in učinkovito vlogo kemičnega temelja pri čiščenju industrijske odpadne vode, njegova funkcija pa presega preprosto kislo-naravnavanje. Njegova temeljna vrednost je v pretvarjanju raztopljenih onesnaževal v vodi v netopne trdne snovi z nizom kemičnih in fizikalnih procesov, s čimer se doseže ločevanje in čiščenje.
1. Uravnavanje pH in reakcija obarjanja
Glavne sestavine apna so kalcijev oksid (CaO) ali kalcijev hidroksid (Ca(OH)₂), ki tvori močno alkalno okolje, ko se raztopi v vodi. To je osnova vseh njegovih funkcij.
Lahko hitro nevtralizira kislo odpadno vodo v nevtralno ali alkalno stanje, s čimer ustvari potrebne pogoje za naknadno obdelavo in obarjanje kovin.
V alkalnih pogojih lahko reagira z različnimi kovinskimi ioni v vodi in tvori v vodi-netopne hidrokside ali oborine soli. Na primer:
Odstranjevanje težkih kovin (kot so baker, nikelj, cink, krom): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Odstranitev fosforja: Reakcija z ortofosfatom, da nastane oborina hidroksiapatita: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)3(OH)↓
Odstranitev fluorida: Tvorba oborine kalcijevega fluorida: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Koagulacijski-sinergistični učinek koagulanta
Apno ne zagotavlja samo bazičnega okolja, ampak imajo kalcijevi ioni (Ca²⁺), ki jih proizvaja, in sama oborina fizikalno-kemijski sinergistični učinek:
Ca²⁺ lahko stisne električno dvojno plast koloidnih delcev v odpadni vodi, zmanjša njihovo stabilnost in spodbuja koloidno koagulacijo.
Ustvarjene mikrotopne snovi kalcijevega hidroksida in njihovi kosmiči med tvorbo in sedimentacijo delujejo kot fina mreža, ki mehansko inkapsulira, adsorbira in pometa drobne suspendirane delce, organske pigmente in nekatere koloidne snovi v vodi, zaradi česar se usedejo skupaj. Ta postopek znatno izboljša učinkovitost odstranjevanja motnosti in barve.
3. Napredna zmogljivost čiščenja specifičnih onesnaževal
V nekaterih scenarijih industrijske odpadne vode ima apno ključno vlogo:
Deemulgiranje in odstranjevanje olja: Pri zaoljenih in emulgiranih odpadnih vodah lahko okolje z visokim pH poruši stabilno mejo emulgiranih oljnih kapljic, kar spodbuja deemulgiranje in ločevanje olja.
Umiljenje: lahko umili maščobne kisline in druge organske snovi v odpadni vodi, pri čemer nastane netopna kalcijeva mila, ki jih je lažje odstraniti.
Kemijsko strjevanje: za odpadne vode, ki vsebujejo sulfide, arzenate itd., lahko ustvari bolj stabilne oborine kalcijeve soli, kar zmanjša njihovo toksičnost in migracijo.
4. Odstranjevanje trdote
Apno je najbolj učinkovito pri odstranjevanju "karbonatne trdote" (tj. kalcijeve in magnezijeve trdote, vezane na bikarbonatne ione). Glavna reakcija je "alkalizacija obarjanja bikarbonata":
Odstranjevanje kalcijeve trdote: Ca(OH)₂ + Ca(HCO3)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Ta reakcija je ključnega pomena: od zunaj vneseni kalcijevi ioni (iz apna) reagirajo s kalcijevim bikarbonatom v vodi in tvorijo oborino kalcijevega karbonata. Teoretično odstranitev 1 molekule kalcijevega bikarbonata zahteva 1 molekulo apna in proizvede 2 molekuli oborine kalcijevega karbonata.
Odstranjevanje magnezijeve trdote: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Za odstranitev magnezija je potreben višji pH (običajno nad 10,5), ker ima magnezijev hidroksid manjšo topnost. Apno najprej pretvori magnezijev karbonat v oborino magnezijevega hidroksida, hkrati pa pretvori pripadajoče bikarbonatne ione v oborino kalcijevega karbonata.
Pri aplikacijah, ki zahtevajo globoko mehčanje odpadne vode (hkratno odstranjevanje karbonatne in ne-karbonatne trdote), se običajno uporablja »postopek z-apneno sodo«.
Apno (Ca(OH)₂): Odstrani karbonatno trdoto (kot je opisano zgoraj).
Soda (Na₂CO₃): Odstrani ne-karbonatno trdoto. Na primer:
CaCl₂ + Na₂CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl
MgSO₄ + Na₂CO3 + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
Ta kombinirani postopek lahko zmanjša skupno trdoto na nizko raven pri ustreznem pH.