水の硬度を処理するクラークの方法

クラークの方法は、水に消石灰を加えて硬水を処理する方法の 1 つです。水の硬度は、水中の二価金属カチオンの溶解量として定義できます。クラークの方法では、硬水は Ca(OH)2 で処理されます。この方法は、重炭酸塩を炭酸塩に変換することによって硬度を取り除きます。

水の硬度

カルシウムとマグネシウムは、主に天然水に含まれる重炭酸塩、硫酸塩、または塩化物と相互に関連しています。硬水が蒸発するか、61°C/141°F以上に加熱されると、重炭酸塩は炭酸塩になり、Ca++で沈殿して炭酸カルシウム(CaCO3)スケールを生成します。

水の硬度は通常、CaCO3 換算として mg/l で測定されます。しかし、CaCO3 は水には存在しません。硬さの度合いを示す分類法は他にもあります。しかし、ほとんどの軟水は、CaCO3 が 120 mg/l を超える硬水と比較して、CaCO3 が 60 mg/l 未満です。地元の水源には硬水が含まれている場合があります。特定の場所では、さまざまな水源から汲み上げられた水が硬水です。水の硬さや軟らかさは、水源によって異なります。通常、地面から汲み上げた水は硬水です。

炭酸カルシウムなどの硬水ミネラルも、pH 緩衝剤として機能します。しかし、軟水は最小限に緩衝されています。酸形成化学物質による酸性化の影響を受けやすくなります。軟水にはpHが存在するため、味が良くなります。ほとんどの水源の pH は 6.5 から 8.0 の間です。

水の硬度は、水に溶けているカルシウムとマグネシウムの量によって異なります。硬水にはミネラルイオンが多く含まれています。配管システムが長く設置されているほど、熱にさらされると硬水に大きな影響を与える可能性があります.酸性水は腐食を早め、配管材料の寿命を縮め、器具の汚れや変色を引き起こします。

また、試薬、消毒剤、医薬品などのほとんどの化学物質の効率は、水の pH レベルに依存します。 pH が低い (+0.6) 硬水は、ほとんどの水道施設での使用に適しています。水道に硬水が含まれている場合、配管は非常に慎重に行う必要があります。

重炭酸カルシウムと重炭酸マグネシウムが存在するため、ほぼすべての水源に硬度が存在します。一時硬度または炭酸塩硬度としてよく知られています。二酸化炭素を含んだ酸性の雨水は、石灰岩などの地面に自然に存在するミネラルと反応して、水を硬化させる化学物質を生成します。

例:

CO2 + H2O → H2CO3

H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2

水の硬度はどのように測定できますか?

水の硬度は、水中に存在するカルシウムイオンとマグネシウムイオンの量によって決まります。炭酸カルシウムの濃度からもわかります。電位差法は、水サンプルの pH レベルが 10 に達するまで水サンプルに硬度バッファーを追加することにより、水の硬度を計算するために使用できます。この方法では、エチレンジアミン四酢酸滴定を使用して硬度を測定します。液体イオン交換電極は、二価のマグネシウムイオンとカルシウムイオンに応答するイオン選択電極として使用されます。

どのように硬さを取り除くことができますか?

一時的な硬さは次の 2 つの方法で取り除くことができます:

• 沸騰

• クラークス法

沸騰:水の一時的な硬さは、水を沸騰させることで取り除くことができます。沸騰中、重炭酸塩は水酸化物と重炭酸カルシウムを形成するように処理され、次に炭酸塩を形成するように変換されます。これらの沈殿物をろ過することで、一時的な硬さを取り除くことができます。

クラーク法:トーマス・クラークは、クラーク法として知られる硬水を軟化する方法を導入したことで化学の分野で知られています。彼の方法は、石灰水から炭酸を除去することによって石灰水を軟化させることです。彼の方法は、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムが沈殿するまで石灰乳を硬水に加えることです。

クラーク法による水の硬度の除去

水中のミネラル、塩、金属、陽イオン、陰イオン、およびその他の溶解固形物を除去して、水の硬度を下げることができます。軟水化の一般的な方法の 1 つは、冷たい石灰を使用して水の一時的な硬度を取り除くことができるクラークの方法です。

クラークの方法は、直接冷却塔の構成における水の準備に役立ちます。この方法は、ボイラー補給のためのイオン交換の前の第 1 段階の処理または RO 廃棄水のリサイクルとして使用できます。水（炭酸イオン）を処理するために、石灰または石灰とソーダ灰の組み合わせが追加されます。それらは、水の硬度と自然のアルカリ性と接触すると、不溶性化合物を生成します。沈降または石灰化は、それらを沈殿させることによって水からさらに除去することができます。多くの企業がこの方法を使用して、中程度から高レベルの硬度と約 150-500 ppm のアルカリ度の水を処理しています。

冷石灰軟化とは?

冷石灰軟化とは、室温で石灰を軟化させるプロセスを指します。 Ca(OH)2（消石灰）を水に加えたときに起こる反応は、次の式で表すことができます。

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3¯ + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O

結論

クラークの軟水化プロセスでは、Ca(OH)2 (消石灰) の助けを借りて硬水が軟化されます。クラーク試薬は水酸化カルシウムです。重炭酸塩を炭酸塩に変えて水から硬度を取り除きます。クラークの技術では、水酸化カルシウム (石灰) を使用して水を軟化させます。