Детальніше про жорсткість води - Все найцікавіше!

1. Жорсткість води з точки зору хімії
2. Різновиди жорсткості води.
3. Одиниці виміру жорсткості води.
4. Звідки береться жорсткість води
5. Як впливає жорсткість на якість води
6. Ось ми і дізналися докладніше про жорсткість води. Залишилося визначитися зі способами боротьби 🙂

Продовжуємо розділ « вода »І підрозділ« Теоретичні основи »Статтею Детальніше про жорсткість води. Детальніше - бо тема жорсткості води вже спливала на нашому цікавому і корисному сайті в статті жорстка вода . Жорсткість води згадується в першу чергу з накипом і пом'якшувач води - приладом, який повинен справлятися з жорсткою водою і перешкоджати утворенню накипу.

Детальніше про жорсткість води ми поговоримо про жорсткість води з точки зору хімії, різновиди жорсткості води, одиниці вимірювання жорсткості води (в тому числі в різних країнах). Розглянемо, звідки береться жорсткість води і як впливає жорсткість на якість води.

Для початку трохи про терміни. У статті часто згадуються слова «катіони» і «аніони». Катіони і аніони - це позитивно і негативно заряджені іони. Іон (грец. Ἰόν - йде) - електрично заряджена частинка, що утворюється в результаті втрати або приєднання одного або кількох електронів. Відповідно, якщо втрата - то заряд частинки позитивний. Якщо приєднання - то заряд частинки негативний (оскільки електрон має однозначно негативний заряд).

Жорсткість води з точки зору хімії

Поняття жорсткості води прийнято пов'язувати з катіонами кальцію (Са2 +) і в меншій мірі магнію (Mg2 +). Насправді, все двовалентні катіони в тій чи іншій мірі впливають на жорсткість. Вони взаємодіють з аніонами, утворюючи з'єднання (солі жорсткості) здатні випадати в осад. Одновалентні катіони (наприклад, натрій Na +) такою властивістю не володіють.

У даній таблиці наведені основні катіони металів, що викликають жорсткість, і головні аніони, з якими вони об'єднуються.

Кальцій (Ca2 +) Гидрокарбонат (HCO3-) Магній (Mg2 +) Сульфат (SO42-) Стронцій (Sr2 +) Хлорид (Cl-) Залізо (Fe2 +) Нітрат (NO3-) Марганець (Mn2 +) Силікат (SiO32-)

На практиці стронцій, залізо і марганець надають на жорсткість настільки незначний вплив, що ними, як правило, нехтують. Алюміній (Al3 +) і тривалентне залізо (Fe3 +) також впливають на жорсткість, але при рівнях рН, що зустрічаються в природних водах, їх розчинність і, відповідно, «внесок» в жорсткість мізерно малі. Аналогічно, не враховується і незначний вплив барію (Ва2 +).

Різновиди жорсткості води.

Розрізняють такі різновиди жорсткості води:

Загальна жорсткість. Визначається сумарною концентрацією іонів кальцію і магнію. Являє собою суму карбонатної (тимчасової) і некарбонатних (постійної) жорсткості.

Карбонатна жорсткість. Визначається наявністю в воді гідрокарбонатів і карбонатів (при рН> 8.3) кальцію і магнію. Даний тип жорсткості майже повністю усувається при кип'ятінні води і тому називається тимчасової жорсткістю. При нагріванні води гідрокарбонати розпадаються з утворенням вугільної кислоти і випаданням в осад карбонату кальцію і гідроксиду магнію.

Некарбонатная жорсткість. Обумовлена ​​присутністю кальцієвих і магнієвих солей сильних кислот (сірчаної, азотної, соляної) і при кип'ятінні не зникає (постійна жорсткість).

Одиниці виміру жорсткості води.

У світовій практиці використовується кілька одиниць вимірювання жорсткості, всі вони певним чином співвідносяться один з одним. У Росії Держстандартом в якості одиниці жорсткості води встановлений моль на кубічний метр (моль / м3). На Україні використовується як моль / м3, так і мг-екв / л (міліграмів еквівалент на літр). Чисельно ці значення збігаються. До речі, л і дм3 - це одне і теж, літр і дециметр кубічний.

Крім цього в різних країнах широко використовуються такі одиниці жорсткості, як німецький градус (do, dH), французький градус (fo), американський градус, ppm CaCO3.

Співвідношення цих одиниць жорсткості представлено в наступній таблиці:

Одиниці жорсткості води Моль / м3 (мг-екв / л) Німецький градус, do Французький градус, fo Американський градус ppm (мг / дм3) СаСО3 1.000 2.804 5.005 50.050 50.050

Примітка:

1. Один німецький градус відповідає 10 мг / дм3 СаО або 17.86 мг / дм3 СаСО3 у воді.
2. Один французький градус відповідає 10 мг / дм3 СаСО3 у воді.
3. Один американський градус відповідає 1 мг / дм3 СаСО3 у воді.

Щоб не морочитися перерахунку вручну, можна створити табличку перерахунку одиниць жорсткості. Яку, до речі сказати, ви можете завантажити за посиланням Таблиця перерахунку одиниць вимірювання жорсткості води .

Звідки береться жорсткість води

Іони кальцію (Ca2 +) і магнію (Mg2 +), а також інших лужноземельних металів, які обумовлюють жорсткість, присутні у всіх мінералізованих водах. Їх джерелом є природні поклади вапняків, гіпсу і доломіту. Іони кальцію і магнію надходять у воду в результаті взаємодії розчиненого діоксиду вуглецю з мінералами і при інших процесах розчинення і хімічного вивітрювання гірських порід. Джерелом цих іонів можуть служити також мікробіологічні процеси, що протікають в грунтах на площі водозбору, в донних відкладеннях, а також стічні води різних підприємств.

Жорсткість води коливається в широких межах і існує безліч типів класифікацій води за ступенем її жорсткості. Нижче в таблиці наведені цілих чотири приклади класифікації. Дві класифікації з російських джерел - з довідника «гідрохімічні показники стану навколишнього середовища» та підручника для вузів «Водопостачання». A дві - з іноземних: норми жорсткості німецького інституту стандартизації (DIN 19643) та класифікація, прийнята Агентством з охорони навколишнього середовища США (USEPA) в 1986.

Таблиця наочно ілюструє набагато більш «жорсткий» підхід до проблеми жорсткості за кордоном. І не без причини, про що - нижче.

Зазвичай в мінералізованих водах переважає (до 70% -80%) жорсткість, обумовлена ​​іонами кальцію (хоча в окремих рідкісних випадках магнієва жорсткість може досягати 50-60%). Зі збільшенням ступеня мінералізації води вміст іонів кальцію (Са2 +) швидко падає і рідко перевищує 1 г / л. А зміст іонів магнію (Mg2 +) у високомінералізованих водах може досягати декількох грамів, а в солоних озерах - десятків грамів на один літр води.

В цілому, жорсткість поверхневих вод, як правило, менше жорсткості вод підземних. Жорсткість поверхневих вод схильна до помітних сезонних коливань, досягаючи зазвичай найбільшого значення в кінці зими і найменшого в період повені, коли рясно розбавляється м'якою дощовою і талою водою. Морська і океанська вода мають дуже високу твердість (десятки і сотні мг-екв / дм3).

Як впливає жорсткість на якість води

З точки зору застосування води для питних потреб, її прийнятність за ступенем жорсткості може істотно варіюватися залежно від місцевих умов. Поріг смаку для іона кальцію лежить (в перерахунку на мг-еквівалент) в діапазоні 2-6 мг-екв / л, в залежності від відповідного аніону, а поріг смаку для магнію і того нижче. У деяких випадках для споживачів прийнятна вода з жорсткістю вище 10 мг-екв / л. Висока жорсткість погіршує органолептичні властивості води, надаючи їй гіркуватий смак і надаючи негативний вплив на органи травлення.

Всесвітня Організація Охорони здоров'я не пропонує будь-якої рекомендованої величини жорсткості за показниками впливу на здоров'я. У матеріалах ВООЗ йдеться про те, що хоча ряд досліджень і виявив статистично зворотну залежність між жорсткістю питної води і серцево-судинними захворюваннями, наявні дані не достатні для висновку про причинному характері зв'язку з цим. Аналогічним чином, однозначно не доведено, що м'яка вода надає негативний ефект на баланс мінеральних речовин в організмі людини.

Разом з тим, в залежності від рН і лужності, вода з жорсткістю вище 4 мг-екв / л може викликати в розподільній системі водопроводу відкладення шлаків і накипу (карбонату кальцію), особливо при нагріванні. Саме тому нормами Котлонагляду вводяться дуже жорсткі вимоги до величини жорсткості води, використовуваної для живлення котлів (0.05-0.1 мг-екв / л).

Крім того, при взаємодії солей жорсткості з миючими речовинами (мило, пральні порошки, шампуні) відбувається утворення "мильних шлаків» у вигляді піни. Це призводить не тільки до значних перевитрат миючих засобів. Така піна після висихання залишається у вигляді нальоту на сантехніці, білизна, людській шкірі, на волоссі (неприємне відчуття "жорстких" волосся добре відоме багатьом). Головним негативним впливом цих шлаків на людину є те, що вони руйнують природну жирову плівку, якою завжди покрита нормальна шкіра і забивають її пори.

Ознакою такого негативного впливу є характерний «скрип» чисто вимитої шкіри або волосся. Виявляється, що викликає у деяких роздратування почуття «милкості» після користування м'якою водою є ознакою того, що захисна жирова плівка на шкірі ціла і неушкоджена. Саме вона і ковзає. В іншому випадку, доводиться витрачатися на лосьйони, зм'якшуючим і зволожуючі креми та інші хитрощі для відновлення тієї захисту шкіри, якої нас і так забезпечила природа.

Разом з тим, необхідно згадати і про інший бік медалі. М'яка вода з жорсткістю менше 2 мг-екв / л має низьку буферну ємність (лужність) і може, в залежності від рівня рН і ряду інших факторів, надавати підвищений корозійний вплив на водопровідні труби. Тому, в ряді застосувань (особливо в теплотехніці) іноді доводиться проводити спеціальну обробку води з метою досягнення оптимального співвідношення між жорсткістю води і її корозійної активністю.

Ось ми і дізналися докладніше про жорсткість води. Залишилося визначитися зі способами боротьби 🙂

За матеріалами http://dino-trade.ru/index.php/2010-01-21-11-16-24/205-2010-10-31-16-41-39