Inti dari pelunakan kapur adalah untuk mengurangi kesadahan air dengan menambahkan kapur, yang bereaksi secara kimia dengan kesadahan sementara dan permanen dalam air membentuk endapan kalsium karbonat dan magnesium hidroksida yang tidak larut.
Reaksi kimia utama menjadi dasar estimasi:
1. Penghapusan kesadahan karbonat (reaksi dengan CO₂ dan Ca(HCO₃)₂):
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O
Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
2. Penghapusan kesadahan magnesium (reaksi dengan Mg(HCO₃)₂ dan Mg²⁺):
Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O
Mg²⁺ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + Ca²⁺ (Reaksi ini menghasilkan ion kalsium dalam jumlah yang sama)
3. Penambahan berlebihan: Kapur tambahan diperlukan untuk menghasilkan OH⁻, yang bereaksi dengan HCO₃⁻ menghasilkan CO₃²⁻, dan untuk menjaga pH di atas 10,3 untuk memastikan pengendapan Mg(OH)₂ secara sempurna.
Mengingat kesadahan total (TH), kesadahan kalsium (Ca-H), kesadahan magnesium (Mg-H), dan kebasaan total (TA), jumlah kapur yang akan ditambahkan (berdasarkan 100% CaO murni) dapat dipecah menjadi beberapa bagian berikut:
1. Kapur yang dibutuhkan untuk menetralkan CO₂ bebas (L₁):
Perbandingan stoikiometri: 1 mol CO₂ : 1 mol CaO
L₁=[CO₂] (Satuannya konsisten; jika semuanya dinyatakan sebagai CaCO₃ mg/L, nilainya sama.)
2. Kapur yang dibutuhkan untuk menghilangkan kesadahan karbonat (L₂):
Bagian ini membahas kekerasan yang berhubungan dengan kebasaan. Perbandingan stoikiometri: 2 mol HCO₃⁻ (yaitu, 1 mol Ca(HCO₃)₂) : 1 mol CaO
L₂=[TA] (Karena keduanya dihitung sebagai CaCO₃, massa molar secara numerik sama setelah konversi.)
Kapur-Perangkat Dosis Karbon Aktif Pelunakan Natrium Karbonat* - Perlindungan Lingkungan Online
3. Jumlah kapur (L₃) yang dibutuhkan untuk menghilangkan kesadahan magnesium:
Pengendapan magnesium membutuhkan dua bagian OH⁻, dan jumlah ion kalsium yang setara memasuki air setelah reaksi. Perbandingan stoikiometri: 1 mol Mg²⁺ : 2 mol CaO
L₃=2 × [Mg - H] (Dengan asumsi CaCO₃, koefisien rasio massa adalah (56/100) × 2 ≈ 1,12, namun lebih umum dihitung secara langsung menggunakan hubungan molar, yaitu menggandakan nilainya. Di sini, [Mg - H] mengacu pada porsi kesadahan magnesium yang perlu dihilangkan, yaitu kesadahan magnesium air asli dikurangi target sisa magnesium yang diijinkan kekerasan.
4. Dosis jeruk nipis berlebih (L₄):
Untuk memastikan reaksi yang sempurna, terutama pengendapan magnesium, biasanya perlu dipertahankan pH 10-11, yang memerlukan penambahan kapur berlebih. Nilai kelebihan biasanya diperkirakan secara empiris sekitar 25~50 mg/L (sebagai CaCO₃). Untuk pelunakan lebih lanjut, nilai kelebihannya mungkin lebih besar.
5. Dosis kapur teoritis (berdasarkan 100%) (Berdasarkan CaO):
L_teoretis=L₁ + L₂ + L₃ + L₄=[CO₂] + [TA] + 2 × [Mg-H yang akan dihilangkan] + Nilai berlebih
Kapur komersil (kapur tohor atau kapur sirih) tidak 100% murni. Dosis sebenarnya (kg/m³ atau g/L)=L_teoretis / Kemurnian kapur komersial (%)
Misalnya, jika L_teoretis adalah 200 mg/L CaO, dan menggunakan kapur tohor komersial dengan kemurnian 85%, maka dosis sebenarnya adalah=200/0,85 ≈ 235 mg/L.