Що таке жорсткість води та як її визначити

Жорсткість води – це вміст солей, який залежить від складу, фізико-хімічних властивостей, чисельної кількості домішок. Перевищення цього показника однаково шкідливе для питних, побутових та технічних рідин. При доставці гарячих, холодних, виробничих водних розчинів споживачам постачальники зобов'язані дотримуватися нормованих параметрів, встановлених законодавством. Приватні особи, які беруть воду з власних колодязів, повинні самостійно піклуватися про її якість. Читайте далі, що таке жорсткість води, як визначити, чим вона вимірюється, як привести рідину в нормальний стан для безпечного використання.

Жорсткість у питній воді

Під терміном жорсткість води розуміється кількість розчинених та нерозчинених солей, присутніх у природних водних покладах. Водиця може бути надто м'якою або надто жорсткою. Шкідливі обидва варіанти. Нестача солей порушує водно-лужний баланс в організмі, надлишок викликає множинні захворювання важливих органів: серця, нирок, шкіри, печінки. При надлишку солей рідина має гіркувато-металевий смак, може бути каламутною, з різними відтінками кольору.

Дотримання норми жорсткості питної води дуже важливе для споживачів. Солями можна отруїтися, вони викликають розлад шлунка, пожовтіння шкіри, інші неприємності. Висока концентрація солей жорсткості негативно позначається на роботі побутових приладів - домішки утворюють накип, що важко-очищається, кам'янисті вапняні відкладення. Через них утворюються шлаки в системі водопостачання, швидко виходять з ладу побутові/промислові прилади, сантехніка, гідрообладнання.

Які солі зумовлюють жорсткість природної води, звідки вони беруться

Основні солі жорсткості, присутні у воді – це різні сполуки:

• нітрати, хлориди, карбонати магнію;
• бікарбонати, сульфати, сульфіди кальцію.

Після природного випаровування або після примусового випаровування водного розчину солі стають видимими, залишаються в посудині. напоїв смак гіркоти.

Від чого залежить присутність солі твердості у воді

Ступінь жорсткості для питної води визначається типом і кількістю водних солей. У різній місцевості показники різні.

Показники жорсткості води є змінними змінами, вони залежать від різних факторів:

• процесів, що відбуваються у земній корі;
• пластів покладів копалин, якими проходять водні потоки;
• інтенсивності розчинення піщано-кам'янистих порід;
• зміни сезонів.

У вод, що лежать близько до поверхні і залягають на глибині, вони різні там, де водний потік проходить через шари вапняків. .Взимку концентрація вище.

Класифікація води із солями жорсткості

Які солі жорсткості присутні у воді?

1. Карбонатна (тимчасова) ЖК - лужний розчин з рН>8.3 містить бікарбонати, які при нагріванні випадають в осад, утворюючи накип.
2. Некарбонатна (постійна) ЖНК – характеризується присутністю аніонів (хлоридів, нітратів, сульфатів), які зберігаються навіть при кип'ятінні рідини.
3. Загальна Жо - це сумована концентрація присутності магнію та кальцію у вигляді іонних сполук. Сума виходить від складання тимчасової та постійної величин: Жо=Жк+Жнк.

При очищенні беруться до уваги всі типи: Жо, ЖК, ЖНК. Гранично допустима концентрація питної води за жорсткістю (коротко: ГДК) зазвичай встановлюється для загальної Жо.

Норми жорсткості для води

Нормування визначається документами стандартизації: ГОСТ, СанПіН, ТУ. Точні дані одержують, проводячи випробування проб у акредитованих лабораторіях, у санепідстанціях. Для фіксування лабораторних показань прийнято міжнародні одиниці вимірювання жорсткості води:

• моль/м 3 – кількість молей на кубічний метр рідини;
• мг-екв/л – міліграм-еквіваленти на кубічний дециметр (на 1 літр);
• °Ж - градус жорсткості.

Вимірювана одиниця жорсткості води 1°Ж дорівнює 1 мг-екв/л і дорівнює 1/2 мл на літр. Допустимі значення для іонів кальцію та магнію різні: для Ca2+1°Ж=20,04, для Mg2+1°Ж=12,16 мг/л (примітка: ці показники вставляють у розрахункову формулу, див. далі за текстом*) .

За структурою вода може бути м'якою, середньою, твердою. М'якою вважається дистильована, кип'ячена, дощова, тала вода. Рідина середньої жорсткості надходить із централізованих водопроводів. Артезіанська та джерельна водиця теж відрізняються середніми показниками. До сильножорсткого відноситься водовидобуток із солоних водойм, що потребує опріснення. У таблиці показані концентрації солей у різних розмірних одиницях.

Гранично допустимий вміст солей жорсткості у воді

Норми жорсткості для питної води

У СанПіН вказані варіативні величини, залежно від водних розчинів. Жорсткість води за ГОСТом також регламентується залежно від типу та призначення рідин:

• Для звичайної мережевої води визначається концентрація магнію (до 50 мг/л).
• У бутильованій враховуються показники Ca = 25-130 та Mg = 5-65 мг/л.
• Для води, що використовується в господарсько-питних цілях ГДК питної води за жорсткістю, не повинно перевищувати 350 мг/л (7-10 мг-екв/л або 1-1,5 грама на літр).
• Для напоїв вищої категорії нормою є Жо=1,5-7, першою трохи більше 7 мг-экв/л.
• За ВООЗ-нормативами у питній водиці допустимо 10-30 мг магнію та 20-80 мг кальцію на 1 літр.
• Загальна жорсткість для питної води EC не вище 1,2 мг-екв/л.

Нормативно встановлені нижні межі показників жорсткості питної води. У нормальній воді обов'язково має бути невелика кількість солей. Кальцій корисний організму, з напоїв його мікроелементи засвоюється краще, ніж із продуктів. Масова концентрація кальцію в питній воді не повинна бути нижчою за 0,12, магнію менше 0,04, сульфатів і хлоридів менше 2 мг/дм 3 . М'яка вода вимиває з тіла кальцій, викликаючи неприємні наслідки - руйнуються кістки та зуби. Занадто жорстка викликає утворення каменів в організмі, порушує роботу системи виділення. Солона вода руйнівно діє обладнання гідросистем, засмічує відкладеннями стінки трубопроводів, збільшує витрати на нагрівання.

Якщо у воді солей жорсткості більше, ніж передбачено стандартами, потрібно її очистити до допустимих показників.У табличці вказані ступені сольової концентрації за шкалою жорсткості з показниками проміле.

Шкала жорсткості

Норми жорсткості для технічної води

Якою має бути жорсткість котлової води – норма встановлюється окремо для котлів з різним тиском:

• до 1,4 МПа (14 кгс/см 2 ) = 15-20;
• 2,4 МПа (24 кгс/см 2 ) = 10-15;
• 3,9 МПа (40 кгс/см 2 )= 4-10 мкмоль/дм 3 (мкг-екв/дм 3).

Перша (менша) цифра вказується для котлів, які працюють на рідкому паливі при тепловому потоці понад 350 кВт на кв. метр. Друга (велика) цифра – для котлів, що працюють на інших видах палива при тепловому потоці до 350 кВт/м2.

ГОСТ щодо визначення жорсткості у воді підкаже, які параметри допустимі:

Окремо нормується питна вода за твердістю різних категорій: дистильована, мережева, розливна. Для солей заліза показники розраховуються окремо.

Як визначити жорсткість води

Дуже складно визначити на дотик, яка вода – жорстка чи м'яка. Термін "жорсткість" виник тому, що після прання тканини втрачають м'якість, шерстистість або шовковистість, стають неприємно жорсткими на дотик. Ткацькі або трикотажні переплетення, незалежно від густини, мають пористу структуру. До волокон приєднуються солі, що робить речі після прання грубішими, жорсткішими, щільнішими.

Визначити жорсткість води можна як в лабораторії, так і в домашніх умовах. Наявність солей жорсткості можна визначити візуально:

• Напої мають неприємний гіркий смак.
• Чаї заварюються довше, ніж звичайно.
• М'ясо при варінні стає неприємно твердим.
• На стінках посуду помітні сольові відкладення.
• На приладах утворюється багатий накип.
• На волоссі після миття і на гребінці залишається білястий наліт.
• Мило і порошок погано піняться, при пранні збільшується їхня витрата.

Підвищена жорсткість питної води може завдати шкоди здоров'ю та нагрівальним приладам. Не знаючи точних показників концентрації солей, складно розрахувати дозу від накипу для прально-сушильних агрегатів або запрограмувати на чищення кавомашини. Важко забезпечити комфортне проживання рибкам в акваріумі або правильно вибрати фільтри очищення. Крім візуальної оцінки краще використовувати точніші вимірювальні методи визначення жорсткості питної та технічної води.

Вимірювання жорсткості води

Перед вживанням в їжу, перед поливом городу, перед подачею в трубопроводи або технічним застосуванням води для виробничих процесів корисно перевірити наявність солей жорсткості. Така перевірка зніме претензії споживачів до водопостачальних компаній, продовжить термін служби дорогого промислового обладнання.

Для вимірювання жорсткості води використовують побутові та професійні прилади:

1. Медичні смужки, що продаються в аптеках, видають добрий результат з точністю до 1-2°Ж.
2. Експрес-тести для акваріума дозволяють стежити за подачею води в ємності з водяними мешканцями або перевіряти розчини, призначені для поливу рослин.
3. Солемір, спектроаналізатор, TDS та EC-метр показують вміст солей та інші параметри: питому електропровідність, опір розчину.

Корисно замовити дослідження в лабораторії, щоб отримати точні результати з документацією, що підтверджує.Тоді не доведеться думати, чим визначити жорсткість води, не потрібно купувати вимірювальні прилади або розраховувати показники за непрямими параметрами, використовуючи формули.

Як визначити жорсткість води за формулою

Визначити жорсткість води можна за такою формулою. Для визначення загальних показників необхідно виконати розрахунок:

Ж = [Ca 2+ ] + [Mg 2+ ] = (m(Ca 2+ ))/(Е(Ca 2+ ) x V(H₂O)) + (m(Mg 2+ ))/(Е(Mg 2+ ) x V(H₂O)),

[Ca 2+]; [Mg 2+ ] - концентрація іонів кальцію та магнію, в мг-екв/дм3;

m(Ca 2+ ); m(Mg 2+ ) - вміст іонів мг;

V(H₂O) - об'єм води, дм 3;

Е -еквівалентна маса іонів* (її значення вже наводилися в тексті: Ca 2+ =20,04; Mg 2+ =12,16 мг/лілі г/моль).

Розрахунковий результат виходить у одиницях: мг-екв/дм 3 .

Далі обчислюють тимчасову чи постійну жорсткість. Розраховану величину віднімають із Жо і набувають значення всіх трьох категорій Ж.

Карбонатна ЖК обчислюється за формулою:

Як знизити жорсткість у питній воді

Зменшити жорсткість питної води можна побутовими методами і за допомогою проф обладнання. Для пом'якшення водних складів у побуті застосовують прості та доступні методи: кип'ятіння, відстоювання, заморожування з відтаванням. Використовують дистиляти та побутові фільтри.

Тривалим кип'ятінням (20-30 хвилин) можна усунути карбонатну жорсткість - гідрокарбонати розкладаються, виділяючи вуглекислий газ та відкладення накипу:

Ca 2+ +2HCO₃-=CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑(стрілками показано: ↓ - осад, ↑ - випаровування);

Для заміських будинків та промислового пом'якшення використовують професійні установки солеочищення:

1. Фільтри пом'якшення, їхня робота заснована на натрій-катіонуванні - заміщенні іонів присутніх солей катіонами натрію.
2. Іонообмінні фільтри з багатокомпонентними смолами (Екотар, Екомікс) відразу роблять знесолення та знезалізнення.
3. Зворотний осмос - найкращий варіант очищення за допомогою мембран. При його використанні забезпечена норма жорсткості води без інших додаткових систем фільтрації.

На сайті компанії Diasel можна купити будь-які фільтри для видалення води солей жорсткості. Ми продаємо комплектуючі до налаштувань зворотного осмосу, зберемо для вас комплексні лінії очищення, надамо реагенти для зниження рівня безпеки основного життєвого напою. Гарантуємо консультації з будь-яких питань, допомогу з монтажних робіт, поточного та сервісного обслуговування. З нашими професійними установками жорсткість води завжди буде гаразд.

Заявка на вибір обладнання