氢氧化钙在水处理中的溶解与混合原理

氢氧化钙在水处理中主要用于调节pH值、去除重金属离子、絮凝沉淀等。其溶解与混合效果直接影响处理效率与水质。溶解时，氢氧化钙与水反应生成氢氧根离子(OH⁻)和钙离子(Ca²⁺)，使水体呈碱性，与酸性物质中和，与重金属离子形成沉淀。充分混合可加速溶解，确保均匀分散，提高反应效率。

氢氧化钙的溶解方法

1. 制备石灰乳

将氢氧化钙粉剂或生石灰(CaO)缓慢加入水中，边加边搅拌，形成石灰乳。石灰乳中氢氧化钙浓度通常为10%-20%。例如，处理酸性废水时，根据废水酸度计算所需石灰乳量，缓慢加入并搅拌至pH值达标。

2. 提高溶解度技巧

加热可提升氢氧化钙溶解度，但需控制水温，因其溶解度随温度升高而降低。建议水温不超过60℃。增加搅拌速度可促进溶解，建议转速100-200r/min。可添加氯化钠、硫酸钠等助溶剂，用量为氢氧化钙质量的5%-10%。超声波处理(频率20-40kHz)也可提高溶解度。

氢氧化钙的混合技术

1. 机械搅拌法

利用搅拌设备使氢氧化钙与水充分混合。对于中小型水处理系统，使用立式搅拌机，转速100-200r/min，搅拌时间15-30分钟。大型系统则采用桨式搅拌器，安装高度为容器半径的1/3-1/2，转速60-100r/min，搅拌时间30-60分钟。

2. 水力混合法

利用水泵或喷嘴产生的水流紊动混合氢氧化钙。在泵前注入氢氧化钙溶液，让水泵叶轮搅拌，但需防止管道堵塞。或在管道上安装喷嘴，使溶液与水混合，喷嘴流速控制在10-20m/s，混合管道长度不小于10倍管径。

3. 静态混合器法

借助静态混合器内部的混合元件，使氢氧化钙与水在无外力下充分混合。混合器安装在水管线上，利用水流通过混合元件产生的分流、旋转和混合作用完成混合。水力停留时间30-60秒，压力降控制在0.1-0.3MPa。

溶解与混合过程的优化与注意事项

1. 原料预处理

氢氧化钙易吸潮结块，储存时需防潮，使用前应检测含水量，若结块需烘干粉碎。生石灰需控制活性(350-400)和颗粒度(<5mm)，以确保反应效率。

2. 溶解设备选择

根据处理规模和要求选择合适的溶解设备。小型水处理系统可选用带搅拌功能的溶解罐，体积1-2m³，配备电机功率1.5-3kW的搅拌器。大型系统则采用连续式溶解反应器，如专利CN202210709278中的设备，可连续生产高活性氢氧化钙悬浮液。

3. 混合过程监控

溶解与混合过程中需实时监测关键参数，如pH值、温度、流量等。pH值可用在线pH计监测，保持7-11;温度传感器控制水温不超过60℃;流量传感器确保氢氧化钙溶液与水比例合适。根据监测数据及时调整操作参数，如搅拌速度、加料量等。

4. 安全防护措施

氢氧化钙具有腐蚀性，操作人员需佩戴防护装备，如橡胶手套、护目镜和防护服。设备需定期维护，防止泄漏。设置紧急冲洗装置和急救箱，以应对意外接触。

实际应用案例

在某电镀废水处理中，废水含大量重金属离子和酸性物质，采用氢氧化钙处理。先将氢氧化钙粉剂与水按1:10比例制备石灰乳，用计量泵加入废水池，同时用桨式搅拌器以80r/min速度搅拌45分钟。废水pH值从4.5升至7.5，重金属离子含量显著降低，达到排放标准。

综上，掌握氢氧化钙在水处理中的溶解与混合技术，可提高处理效果，降低运行成本。实际应用中，需根据水质和处理目标选择合适的方法和设备，并注重优化与安全防护。