Veelvoorkomende koolstofhoudende zouten in waterige oplossingen en hun behandeling
Koolstofhoudende verbindingen komen veel voor in water, maar hun verschijningsvorm hangt af van de pH en de andere opgeloste ionen. Oplosbare carbonaat- en bicarbonaatzouten vallen in water uiteen in ionen; slecht oplosbare carbonaten kunnen voorkomen als mineralen of neergeslagen kalkaanslag in plaats van als opgeloste zoutmoleculen.
Belangrijk onderscheid: ‘Koolstof in water’ kan verwijzen naar anorganische koolstof (CO2, bicarbonaat en carbonaat) of organische koolstof (zoals DOC en TOC). Deze pagina richt zich op veelvoorkomende carbonaat- en bicarbonaatverbindingen; zij behandelt niet het volledige spectrum van organische koolstof in water.
Veelvoorkomende koolstofhoudende zouten en verbindingen in waterige systemen
| Carbonaat- of bicarbonaatverbinding | Formule | Typische toepassing / bedrijfstak / gebruik | Typische waterstromen waarin de verbinding voorkomt |
|---|---|---|---|
| Calciumcarbonaat (calciet, aragoniet, kalksteen) | CaCO3 | Bouw en mineraalverwerking; ontharding met kalk en neutralisatie; veelvoorkomend mineraal in kalkaanslag. | Grondwater en proceswater in contact met carbonaatgesteente; onthardingsslib, water uit mineraalverwerking en carbonaatkalkaanslag. |
| Calciumbicarbonaat (calcium en bicarbonaat in waterige oplossing) | Ca2+ + 2HCO3− (vaak geschreven als Ca(HCO3)2) | Een bruikbare weergave van carbonaathardheid in de chemie van natuurlijk water, doorgaans geen geïsoleerd, stabiel zout dat als droog product wordt verwerkt. | Grond- en oppervlaktewater waarin CO2-houdend water kalksteen of andere carbonaatmineralen heeft opgelost. |
| Magnesiumcarbonaat (magnesiet en verwante fasen) | MgCO3 | Mineraalverwerking, vuurvaste materialen en de productie van specialistische chemicaliën. | Water uit carbonaatmineraalhoudende gebieden en stromen uit de mineraalverwerking; opgelost magnesium gaat vaak samen met bicarbonaat, terwijl de vorming van vaste magnesiumcarbonaatfasen afhangt van de omstandigheden. |
| Natriumbicarbonaat | NaHCO3 | Voedingsmiddelen- en chemische productie, buffering en bepaalde toepassingen in de waterbehandeling. | Natuurlijk water met bicarbonaatalkaliniteit, doseer- en spoelstromen en geconcentreerd proceswater. |
| Natriumcarbonaat (soda) | Na2CO3 | Glas- en wasmiddelenproductie, pH-correctie en waterontharding. | Procesoplossingen en afvalwater waarin soda wordt gebruikt; concentraten en reinigingsstromen. |
| Kaliumbicarbonaat en kaliumcarbonaat | KHCO3, K2CO3 | Toepassingen in voedingsmiddelen, meststoffen, specialistische chemicaliën en pH-regeling. | Relevante proces- en waswaterstromen waarin deze chemicaliën worden gebruikt; de concentraties hangen af van de dosering en de daaropvolgende verdunning of terugwinning. |
| Ammoniumbicarbonaat en ammoniumcarbonaat | NH4HCO3, (NH4)2CO3 | Voedingsmiddelen-, meststoffen- en chemische processen. | Proceswater en afvalwater dat samenhangt met het gebruik van ammoniumzouten; de verdeling tussen ammoniak en ammonium en tussen de verschillende carbonaatvormen verandert met de pH en temperatuur. |
| IJzer(II)carbonaat (sideriet) | FeCO3 | IJzerhoudende mineraalafzettingen en geochemische systemen; kan in reducerende omstandigheden afzettingen vormen. | Bepaalde reducerende grondwateren en mijn- of proceswaterstromen waarin de chemische omstandigheden rond opgelost ijzer en carbonaat neerslag mogelijk maken. |
Oplosbaarheid en verdeling over chemische vormen hangen af van de watersamenstelling
Oplosbare zouten zoals natriumbicarbonaat vallen in water uiteen in ionen. De termen ‘calciumbicarbonaat’ en ‘magnesiumbicarbonaat’ beschrijven doorgaans combinaties van metaalionen en bicarbonaat in waterige oplossing; ze mogen niet worden opgevat als stabiele, ongedissocieerde moleculen in een verdunde oplossing. Carbonaatmineralen zoals calciet en sideriet zijn beperkt oplosbaar en hun vorming hangt af van pH, temperatuur, druk, ionsterkte en de concentraties van de betrokken ionen.
Wanneer de pH verandert, verschuift de verhouding tussen opgelost CO2, bicarbonaat en carbonaat. Calcium- of magnesiumcarbonaat kan neerslaan wanneer het water oververzadigd raakt. In geconcentreerde pekel verschillen de activiteiten van en interacties tussen ionen van die in verdund zuiver water. Eenvoudige oplosbaarheidstabellen kunnen daarom op zichzelf geen neerslag of afzettingen in een operationele installatie voorspellen.
Mogelijke behandelingsmethoden
Het geschikte proces hangt ervan af of het doel is opgeloste ionen te verwijderen, alkaliniteit of afzettingen te beheersen, organische koolstof te verminderen of een concentraat terug te winnen en te beheren. De onderstaande methoden zijn voorbeelden die kunnen worden beoordeeld, geen algemeen geldende aanbevelingen.
| Doel van de waterbehandeling | Mogelijke technologieën | Belangrijke selectiecriteria |
|---|---|---|
| Hardheid verminderen of neerslag van calciumcarbonaat beheersen | Ontharding met kalk, pH-/alkaliniteitscorrectie, precipitatie en scheiding van vaste stoffen | Hardheid, alkaliniteit, pH, temperatuur, slibverwerking en gewenste restconcentratie. |
| Opgeloste carbonaat- en bicarbonaationen en de totale hoeveelheid opgeloste zouten verminderen | Omgekeerde osmose (RO), nanofiltratie (NF) of elektrodialyse (ED/EDR) | Membraanscheiding is afhankelijk van de aanwezige stoffen, de samenstelling van het voedingswater, de voorbehandeling, de terugwinning en het beheer van het concentraat. De scheiding door NF verschilt per ion en membraan; toets de prestaties aan de beoogde doelstelling. |
| Vrij opgelost koolstofdioxide beheersen | Beluchting of ontgassing, soms gecombineerd met pH-aanpassing of een nabehandeling | Gasoverdracht, alkaliniteit, pH, temperatuur en de vereiste uiteindelijke waterkwaliteit. |
| Bepaalde organische verbindingen of biologisch afbreekbare organische stof verminderen | Biologische behandeling of adsorptie aan actieve kool | Actieve kool is gericht op adsorbeerbare organische verbindingen, niet op bicarbonaat- of carbonaationen; de prestaties hangen af van de doelstof en concurrerende stoffen. |
| Een carbonaathoudende reststroom concentreren of beheren | Membraanconcentratie, precipitatie/kristallisatie en, indien gerechtvaardigd, nullozing van vloeibare afvalstromen (ZLD) | Beheersing van kalkaanslag, energieverbruik, zoutzuiverheid, verwerking van reststromen en de totale waterbalans. |
Meer achtergrondinformatie: koolstof in water, alkaliniteit en water, carbonaat en bicarbonaat in irrigatiewater, en adsorptie aan actieve kool.
Bespreek een vraagstuk rond carbonaat of koolstof bij waterbehandeling
Deel de behandeldoelstelling en de relevante wateranalyse met Lenntech om mogelijke opties voor scheiding, ontharding, ontgassing of behandeling van organische koolstof te bespreken.
Bespreek een waterbehandelingsvraagstuk
Neem contact op met Lenntech via info@lenntech.com.
Laatst gecontroleerd: door Lenntech.