Жёсткость воды – это… Что такое Жёсткость воды?

Независимый испытательный центр рассказывает о жесткости воды, ее видах, основных способах устранения и классификации вод по жесткости.

Жесткость в питьевой воде

Под термином жесткость воды понимается количество растворенных и нерастворенных солей, присутствующих в природных водных залежах. Водица может быть слишком мягкой или слишком жесткой. Вредны оба варианта. Недостаток солей нарушает водно-щелочной баланс в организме, избыток вызывает множественные заболевания важных органов: сердца, почек, кожи, печени. При переизбытке солей жидкость имеет горьковато-металлический вкус, может быть мутной, с разными цветовыми оттенками.

Соблюдение нормы жесткости питьевой воды очень важно для потребителей. Солями можно отравиться, они вызывают расстройство желудка, пожелтение кожи, иные неприятности. Высокая концентрация солей жесткости отрицательно сказывается на работе бытовых приборов – примеси образуют трудно-очищающуюся накипь, каменистые известковые отложения. Из-за них образуются шлаки в системе водоснабжения, быстро выходят из строя бытовые/промышленные приборы, сантехника, гидрооборудование.

Жёсткая и мягкая вода – в чём разница

На количество соли в воде влияет наличия растворённых в ней элементов кальция и магния. Значительно повысить этот показатель может также наличие гидрата железа, содержание которого в артезианских водах бывает избыточным.

В том случае, когда таких примесей содержится незначительное количество, её называют “мягкой”. Этот показатель обычно разделяется на 3 категории:

  • Мягкая.
  • Средняя.
  • Жёсткая.

Фото – бочка с дождевой водичкой.Мягкая – это дождевая или полученная в результате перегонки жидкость. В такой воде практически отсутствуют минеральные примеси.

В большинстве случаев она может получиться и в результате длительного кипячения или добавления специальных химических реагентов.

Средняя – встречается наиболее часто в водопроводных системах, а также в родниковой и артезианской воде.

Жёсткая – к данной категории относится морская, океанская, а также вода вытекающая из пластов породы богатой минеральными отложениями. В ней может быть растворено большое количество солей. Если брать в процентном соотношении, то соленость может достигать до 33% от общего объема.

Влияние на здоровье человека:

Как же влияет жесткая вода на наш организм? Медики связывают появление мочекаменной болезни именно с этой особенностью воды. Но на данный момент официального подтверждения этой гипотезе нет. Но мы знаем, что слишком жесткая вода неблагоприятно влияет на органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус. Также жесткая вода сушит нашу кожу и волосы. Однако, полностью переходить на мягкую воду не рекомендуется. Наш организм нуждается в солях кальция и магния для укрепления сердечно-сосудистой системы. А вот комнатные растения лучше поливать мягкой или талой водой.

Классификация воды с солями жесткости

Какие соли жесткости присутствуют в воде? Различают общую, постоянную и временную жёсткость:

  1. Карбонатная (временная) Жк – щелочной раствор с рН>8.3 содержит бикарбонаты, которые при нагревании выпадают в осадок, образуя накипь.
  2. Некарбонатная (постоянная) Жнк – характеризуется присутствием анионов (хлоридов, нитратов, сульфатов), которые сохраняются даже при кипячении жидкости.
  3. Общая Жо – это суммированная концентрация присутствия магния и кальция в виде ионных соединений. Сумма получается от сложения временной и постоянной величин: Жо=Жк+Жнк.

При очистке принимаются во внимание все типы: Жо, Жк, Жнк. Предельно допустимая концентрация питьевой воды по жесткости (кратко: ПДК) обычно устанавливается для общей Жо.

Методы устранения

Термоумягчение. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:

Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O.

Кипячение устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту.

Реагентное умягчение. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O

Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4, входящий в состав большинства препаратов бытового и промышленного назначения:

3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaHCO33MgSO4 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2↓ + 3Na2SO4

Ортофосфаты кальция и магния очень плохо растворимы в воде, поэтому легко отделяются механическим фильтрованием. Этот метод оправдан при относительно больших расходах воды, поскольку связан с решением ряда специфических проблем: фильтрации осадка, точной дозировки реагента.

Катионирование. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдавая ионы натрия или водорода. Эти методы соответственно называются Na-катионирование и Н-катионирование. При правильно подобранной ионообменной загрузке жёсткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 °Ж, при двухступенчатом — до 0,01 °Ж. В промышленности с помощью ионообменных фильтров заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия и калия, получая мягкую воду.

Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %. Этот метод нашёл наибольшее применение в бытовых системах подготовки питьевой воды. В качестве недостатка данного метода следует отметить необходимость предварительной подготовки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану.

Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости.

Полностью очистить воду от солей жёсткости можно дистилляцией.

Повышение жесткости

Можно смешивать воду с более жесткой, а можно добавить в аквариум твердый известняк, который будет постепенно растворяться.

Нормы жесткости для воды

Нормирование определяется документами стандартизации: ГОСТ, СанПиН, ТУ. Точные данные получают, проводя испытания проб в аккредитованных лабораториях, в санэпидстанциях. Для фиксирования лабораторных показаний приняты международные единицы измерения жесткости воды:

  • моль/м3 – количество молей на кубический метр жидкости;
  • мг-экв/л – миллиграмм-эквиваленты на кубический дециметр (на 1 литр);
  • °Ж – градус жесткости.

Измеряемая единица жесткости воды 1°Ж равна 1 мг-экв/л и равна 1/2 миллимоля на литр. Допустимые значения для ионов кальция и магния разные: для Ca2+1°Ж=20,04, для Mg2+1°Ж=12,16 мг/л (примечание: эти показатели вставляются в расчетную формулу, см. далее по тексту*).

По структуре вода может быть мягкой, средней, жесткой. Мягкой считается дистиллированная, кипяченая, дождевая, талая водичка. Жидкость средней жёсткости поступает из централизованных водопроводов. Артезианская и родниковая водица тоже отличаются средними показателями. К сильножесткой относится вододобыча из соленых водоемов, нуждающаяся в опреснении. В таблице показаны концентрации солей в разных размерных единицах.

Предельно допустимое содержание солей жесткости в воде

Нормы жесткости для питьевой воды

В СанПиН указаны вариативные величины, в зависимости от применения водных растворов. Жесткость воды по ГОСТУ также регламентируется в зависимости от типа и назначения жидкостей:

  • Для обычной сетевой водицы определяется концентрация магния (до 50 мг/л).
  • В бутилированной учитываются показатели Ca = 25-130 и Mg = 5-65 мг/л.
  • Для воды, использующейся в хозяйственно-питьевых целях ПДК питьевой воды по жесткости не должно превышать 350 мг/л (7-10 мг-экв/л или 1-1,5 грамма на литр).
  • Для напитков высшей категории нормой является Жо=1,5-7, для первой не более 7 мг-экв/л.
  • По ВОЗ-нормативам в питьевой водице допустимо 10-30 мг магния и 20-80 мг кальция на 1 литр.
  • Общая жесткость для питьевой воды по EC не выше 1,2 мг-экв/л.

Нормативно установлены нижние пределы показателей жесткости питьевой воды. В нормальной водичке обязательно должно присутствовать небольшое количество солей. Кальций полезен для организма, из напитков его микроэлементы усваивается лучше, чем из продуктов. Массовая концентрация кальция в питьевой воде не должна быть ниже 0,12, магния меньше 0,04, сульфатов и хлоридов менее 2 мг/дм3. Мягкая водичка вымывает из тела кальций, вызывая неприятные последствия – разрушаются кости и зубы. Слишком жесткая вызывает образование камней в организме, нарушает работу системы выделения. Соленая вода разрушительно действует на оборудование гидросистем, засоряет отложениями стенки трубопроводов, увеличивает расходы на нагрев.

Если в воде солей жесткости больше, чем предписано стандартами, нужно её очистить до допустимых показателей. В табличке указаны степени солевой концентрации по шкале жёсткости с показателями в промилле.

Шкала жесткости

См. также

  1. Кислые соли
  2. Щелочи
  3. Сульфаты
  4. Хлораты

Как измерить жесткость?

Для оценки показателей градусов жесткости воды применяются следующие способы:

  1. Комплексонометрическое титрование трилоном Б. Метод сложный, но самый точный.
  2. Покупные тесты. Не на 100% точные, зато простые и недорогие.
  3. Измерение электропроводности при помощи кондуктометра.
  4. При помощи ионометра и ионоселективных электродов.
  5. Применение методики титрования соляной кислотой проб воды. Сложный и не очень точный способ.
  6. Тесты с использованием хозяйственного мыла. Простой, но не эффективный метод.

Под титрованием имеется в виду растворение в воде реагента необходимой концентрации. Содержание солей показывает реакция реагента с жидкостью. Изготовить реактив легко — необходимо лишь соединить кислоту с дистиллированной водой в установленных пропорциях. Приготовленный раствор угрозы не представляет.

Намного проще пользоваться готовыми тестами. Для этого нужно налить 5 мл воды в стакан, затем по каплям добавить в сосуд содержимое теста, после каждой капли жидкость требуется перемешивать. Продолжать добавлять реактив, пока цвет жидкости не станет зеленым вместо розового. Результаты сверить по таблице, которая продается вместе с тестами.

Как примерно оценить уровень жесткости воды?

Чтобы получить некоторое представление о жесткости воды, можно обратиться к статистическим данным, которые отражают среднюю жесткость по определенному населенному пункту. Такой вариант можно использовать применительно как к городскому водопроводу, так и к индивидуальным скважинам, у которых нужно обязательно еще учитывать глубину.

Ообычно, водопроводная вода в городе имеет жесткость до 7 мг-экв/л, так как если этот показатель будет выше, то накипь быстро забивает трубы горячей воды. Такой вариант определения уровня жесткости весьма простой, но неточный, так как в городах может быть несколько источников воды, а скважинная вода может отличаться от дома к дому в широких пределах.

Подробная информация об услуге в разделеАнализ воды

Какая жесткость воды нужна рыбам

Таблица подходящей жесткости воды для пресноводных рыб:

Рыбы амазонского региона (дискус) 1-4 dGH
Цихлиды из западной Африки (криб) 5-12 dGH
Харациновые и барбусы 5-12 dGH
Лабиринтовые (гурами) 5-10 dGH
Центрально-американские цихлиды (акара, северум) 10-20 dGH
Живородящие (гуппи, меченосцы) 15-25 dGH
Моллинезии 20-30 dGH
Африканские цихлиды из озера Малави 10-15 dGH
Африканские цихлиды из озера Танганика 10-15 dGH

Как понизить жесткость в питьевой воде

Понизить жесткость питьевой воды можно бытовыми способами и с помощью профессионального оборудования. Для умягчения водных составов в быту применяют простые и доступные методы: кипячение, отстаивание, заморозка с оттаиванием. Используют дистилляты и бытовые фильтры.

Длительным кипячением (20-30 минут) можно устранить карбонатную жёсткость – гидрокарбонаты разлагаются, выделяя углекислый газ и отложения накипи:

Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+H2O+CO2↑(стрелками показаны: ↓ – осадок, ↑ – улетучивание);

Mg2++2HCO3-=MgCO3↓+H2O+CO2↑.

Для загородных домов и промышленного умягчения используют профессиональные установки солеочистки:

  1. Фильтры умягчения, их работа основана на натрий-катионировании – замещении ионов присутствующих солей катионами натрия.
  2. Ионообменные фильтры с многокомпонентными смолами (Экотар, Экомикс) сразу производят обессоливание и обезжелезивание.
  3. Обратный осмос – лучший вариант очистки с помощью мембран. При его использовании обеспечена допустимая норма жесткости воды без прочих дополнительных систем фильтрации.

На сайте компании Diasel можно купить любые фильтры для удаления из воды солей жесткости. Мы продаем комплектующие к установкам обратного осмоса, соберем для вас комплексные линии очистки, предоставим реагенты для снижения уровня безопасности основного жизненного напитка. Гарантируем консультации по любым вопросам, помощь по монтажным работам, текущему и сервисному обслуживанию. С нашими профессиональными установками жесткость воды всегда будет в норме.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...