Kalkin pehmennyksen ydin on vähentää veden kovuutta lisäämällä kalkkia, joka reagoi kemiallisesti veden tilapäisen ja pysyvän kovuuden kanssa muodostaen liukenemattomia kalsiumkarbonaatti- ja magnesiumhydroksidisakkoja.
Tärkeimmät kemialliset reaktiot muodostavat perustan arviolle:
1. Karbonaattikovuuden poistaminen (reaktio CO₂:n ja Ca(HCO3)2:n kanssa):
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H2O
Ca(HC03)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H2O
2. Magnesiumkovuuden poistaminen (reaktio Mg(HCO3)2:n ja Mg2⁺:n kanssa):
Mg(HCO3)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O
Mg²⁺ + Ca(OH)2 → Mg(OH)₂↓ + Ca²+ (Tämä reaktio tuo mukanaan ekvimolaarisen määrän kalsiumioneja)
3. Liiallinen lisäys: Tarvitaan lisää kalkkia OH⁻:n aikaansaamiseksi, joka reagoi HCO⁻:n kanssa tuottaen CO32⁻:ta ja pH:n pitämiseksi yli 10,3:n Mg(OH)2:n täydellisen saostumisen varmistamiseksi.
Kun otetaan huomioon kokonaiskovuus (TH), kalsiumkovuus (Ca-H), magnesiumkovuus (Mg-H) ja kokonaisemäksisyys (TA), lisättävän kalkin määrä (perustuu 100 % puhtaasta CaO:sta) voidaan jakaa seuraaviin osiin:
1. Vapaan CO₂:n neutraloimiseen tarvittava kalkki (L1):
Stökiometrinen suhde: 1 mol CO2: 1 mol CaO
L₁=[CO₂] (Yksiköt ovat yhdenmukaisia; jos kaikki ilmaistaan CaCO₃ mg/L, arvot ovat samat.)
2. Karbonaattikovuuden (L2) poistamiseen tarvittava kalkki:
Tämä osa käsittelee emäksisyyttä vastaavaa kovuutta. Stökiometrinen suhde: 2 mol HCO3⁻ (eli 1 mol Ca(HC03)2) : 1 mol CaO
L₂=[TA] (Koska molemmat lasketaan CaCO3:na, moolimassa on numeerisesti yhtä suuri muuntamisen jälkeen.)
Kalkki-natriumkarbonaattia pehmentävä aktiivihiilen annostelulaite* - Ympäristönsuojelu verkossa
3. Kalkin määrä (L₃) magnesiumkovuuden poistamiseen:
Magnesiumin saostaminen vaatii kaksi osaa OH⁻:a ja vastaava määrä kalsiumioneja tulee veteen reaktion jälkeen. Stökiometrinen suhde: 1 mol Mg2+ : 2 mol CaO
L₃=2 × [Mg - H] (Olettaessaan CaCO₃, massasuhdekerroin on (56/100) × 2 ≈ 1,12, mutta se lasketaan yleisemmin suoraan moolisuhteiden avulla eli arvon kaksinkertaistamalla. Tässä [Mg -}} magnesiumin kovuus tarvitsee vettä. kovuus miinus tavoitesallittu jäännösmagnesiumkovuus.
4. Liiallinen kalkin annostus (L4):
Täydellisen reaktion, erityisesti magnesiumsaostumisen, varmistamiseksi on yleensä tarpeen ylläpitää pH-arvoa 10-11, mikä edellyttää ylimääräisen kalkin lisäämistä. Ylimääräinen arvo on yleensä empiirisesti arvioitu noin 25-50 mg/L (CaCO3:na). Edistyneempää pehmentämistä varten ylimääräinen arvo voi olla suurempi.
5. Teoreettinen kalkin annostus (perustuu 100 %) (perustuu CaO:hen):
L_teoreettinen=L₁ + L₂ + L₃ + L₄=[CO₂] + [TA] + 2 × [Mg-H poistettava] + Ylimääräinen arvo
Kaupallinen kalkki (poltettu kalkki tai sammutettu kalkki) ei ole 100 % puhdasta. Todellinen annos (kg/m³ tai g/l)=L_teoreettinen / Kaupallisen kalkin puhtaus (%)
Esimerkiksi jos L_teoreettinen on 200 mg/l CaO ja käytetään kaupallista poltettua kalkkia, jonka puhtaus on 85 %, niin todellinen annostus=200/0,85 ≈ 235 mg/L.