סיד ממלא תפקיד רב תכליתי, חסכוני ויעיל של אבן יסוד כימית בטיפול בשפכים תעשייתיים, תפקידו משתרע הרבה מעבר להתאמה פשוטה של חומצה-בסיס. הערך המרכזי שלו טמון בהמרת מזהמים מומסים במים למוצקים בלתי מסיסים באמצעות סדרה של תהליכים כימיים ופיזיקליים, ובכך להשיג הפרדה וטיהור.
1. התאמת pH ותגובת משקעים
המרכיבים העיקריים של סיד הם תחמוצת סידן (CaO) או סידן הידרוקסיד (Ca(OH)₂), אשר יוצר סביבה בסיסית חזקה כאשר הוא מומס במים. זה הבסיס לכל תפקידיו.
זה יכול לנטרל במהירות מי שפכים חומציים לתנאים ניטרליים או אלקליים, וליצור את התנאים הדרושים לטיפול בהמשך ולמשקעי מתכת.
בתנאים אלקליים, הוא יכול להגיב עם יוני מתכת שונים במים כדי ליצור -הידרוקסידים בלתי מסיסים במים או משקעי מלח. לְדוּגמָה:
הסרת מתכות כבדות (כגון נחושת, ניקל, אבץ, כרום): Cu²⁺ + Ca(OH)₂ → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
סילוק זרחן: תגובה עם אורתופוספט ליצירת משקע הידרוקסיאפטיט: 5Ca²⁺ + 3PO₄³⁻ + OH⁻ → Ca₅(PO₄)₃(OH)↓
הסרת פלואוריד: היווצרות משקעים של סידן פלואוריד: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. אפקט סינרגטי של קרישה-
סיד מספק לא רק סביבה בסיסית, אלא ליוני הסידן (Ca²⁺) שהוא מייצר ולמשקע עצמו יש אפקט סינרגטי פיזיקוכימי:
Ca²⁺ יכול לדחוס את השכבה הכפולה החשמלית של חלקיקים קולואידים בשפכים, להפחית את יציבותם ולקדם קרישה קולואידית.
המסיסים המיקרו-מוססים של סידן הידרוקסיד והצקות שלהם, במהלך היווצרות ושקיעה, פועלים כמו רשת דקה, עוטפת, סופחת וסוחפת באופן מכני חלקיקים מרחפים עדינים, פיגמנטים אורגניים וכמה חומרים קולואידים במים, וגורמים להם להתיישב יחד. תהליך זה משפר משמעותית את יעילות ההסרה של עכירות וצבע.
3. יכולת טיפול מתקדמת למזהמים ספציפיים
בתרחישי שפכים תעשייתיים מסוימים, לסיד תפקיד מכריע:
הדמולסיפיקציה והסרת שמן: עבור שפכים שמנים ומתחלבים, סביבת pH גבוהה יכולה לשבש את הממשק היציב של טיפות שמן מתחלבות, לקדם פירוק והפרדת שמן.
סיבון: הוא יכול לסבן חומצות שומן וחומרים אורגניים אחרים בשפכים, וליצור סבוני סידן בלתי מסיסים, שקל יותר להסירם.
התמצקות כימית: עבור שפכים המכילים סולפידים, ארסנטים וכו', הם יכולים ליצור משקעי מלח סידן יציבים יותר, להפחית את הרעילות והנדידה שלהם.
4. הסרת קשיות
ליים הוא היעיל ביותר בהסרת "קשיות קרבונט" (כלומר קשיות סידן ומגנזיום הקשורים ליוני ביקרבונט). תגובת הליבה היא "משקעי אלקליזציה של ביקרבונט":
הסרת קשיות סידן: Ca(OH)₂ + Ca(HCO₃)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
תגובה זו היא קריטית: יוני סידן המוכנסים מבחוץ (מסיד) מגיבים עם סידן ביקרבונט במים ויוצרים משקעים של סידן פחמתי. תיאורטית, הסרת מולקולה אחת של סידן ביקרבונט דורשת מולקולה אחת של סיד ומייצרת 2 מולקולות של משקע סידן פחמתי.
הסרת קשיות מגנזיום: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
הסרת מגנזיום דורשת pH גבוה יותר (בדרך כלל מעל 10.5) כי למגנזיום הידרוקסיד יש מסיסות נמוכה יותר. סיד הופך תחילה מגנזיום קרבונט למשקע מגנזיום הידרוקסיד, ובו זמנית הופך את יוני הביקרבונט הקשורים למשקעי סידן פחמתי.
ביישומים הדורשים ריכוך עמוק של מי שפכים (בו-זמנית הסרת קשיות קרבונט וגם לא-קרבונט), נעשה שימוש נפוץ ב"תהליך הסיד-סיד".
סיד (Ca(OH)₂): מסיר קשיות קרבונט (כמתואר לעיל).
אפר סודה (Na₂CO₃): מסיר קשיות שאינה-קרבונטית. לְדוּגמָה:
CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl
MgSO4 + Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na₂SO₄
תהליך משולב זה יכול להפחית את הקשיות הכוללת לרמה נמוכה ב-pH מתאים.