P 2O5 + 3H2O 2H 3O4 [7] Do cĩ ái lực lớn với nước, nên người ta dùng 2O5 làm khơ các chất
3.4.1. Loại bỏ Phospho bằng phương pháp hĩa học
3.4.1.1. Dùng Ca2+
Hợp chất Canxi sử dụng để xử lý nước thải thường được tiến hành với vơi tơi. Đồng thời với sự hình thành các hợp chất của canxi với phosphat xảy ra phản ứng tạo thành CaCO3 từ độ cứng và độ kiềm của nguồn nước. Từ hình 5 cho thấy hiệu quả tách phospho khi kết tủa với canxi phụ thuộc mạnh vào pH, hiệu quả tốt tại vùng pH cao (1), vì vậy nên quá trình được tiến hành ở vùng pH cao.
Hình 5. Nồng độ phosphat dư trong dung dịch sau khi kết tủa với Ca
Khi đưa vơi vào hệ pH sẽ tăng làm dịch chuyển cân bằng về PO43-. Tỷ lệ mol Ca/P nằm trong khoảng 1,33 đến 2. Ion Ca2+ cĩ khả năng loại bỏ phosphat do nĩ tạo với phosphat những hợp chất kém hịa tan.
Apatit Apatit + Calcit Apatit pH 1g (P ) (m m m o l/l )
Hydroxy apatit C10(PO4)6(OH)2 khơng bao giờ xuất hiện ngay trong quá trình hình thành mầm tinh thể cho dù nĩ là thành viên ổn định nhất về mặt nhiệt động và kém hịa tan nhất trong số các kết tủa phosphat canxi.
Bước đầu tiên liên quan đến sự kết tủa của phosphat canxi Ca3(PO10)2
vơ định hình, nĩ cĩ cấu trúc tinh thể khơng ổn định và cĩ độ tan thấp. Các dạng vơ định hình này tái kết tinh nhanh hay chậm đều phải trải qua một số dạng hợp chất trung gian cấu trúc khơng xác định trước khi tạo thành hydroxy apatit. Hợp chất này cĩ thể cĩ thành phần khác vơí cơng thức hĩa học về mặt tỷ lượng và cĩ thể cĩ chứa những ion lạ.
Trong nước tự nhiên, hàm lượng Ca2+cĩ thể lên tới 100mg/l, nếu cho vơi vào trong dung dịch sẽ hình thành CaCO3 kết tủa do HCO3 đã chuyển thành CO32- ở pH cao và nếu như ion Mg2+ cĩ mặt vừa đủ thì sẽ xuất hiện kết tủa Mg(OH)2.
Ca2++ 2HCO3- + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O. [14] Khi cho vơi vào nước thải nĩ sẽ phản ứng với bicacbonat alkalinity tạo thành kết tủa CaCO3 theo phương trình phản ứng [14]. Trong mơi trường pH > 10 các ion Ca2+ sẽ phản ứng với các ion PO43- tạo nên các hydroxylapatit kết tủa. Để khỏi ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học người ta thường dùng vơi ở liều lượng thấp 70, 250mg/l Ca(OH)2 và pH từ 8,5 – 9,5.
10 Ca2+ + 6 PO43- + 2OH- 2 Ca5( PO4)3OH [15] Khả năng loại bỏ phosphat sẽ rất tốt ở giá trị > 10, đặc biệt cĩ hiệu quả ở giá trị pH = 10,5 -11.
• Dùng vơi làm tăng độ kiềm của nước thuận lợi cho phản ứng phân hủy sinh học của NH4+.
• Khơng đưa anion mới vào nước thải (so với dùng muối để kết tủa phosphat).
• Canxi phosphat cĩ thể dùng làm phân.
• Do mơi trường sau kết tủa pH cao khơng phù hợp với quá trình keo tụ và lắng nên nĩ cần được trung hịa (với khí CO2) và đồng thời đáp ứng tiêu chuẩn thải.