Що надає жорсткості воді

Вода — найпоширеніша хімічна речовина Землі. Вона є основою життя на Землі і є невід'ємним аспектом нашого повсякденного життя. Щоб вода була безпечна, особливо для харчових цілей, параметри, що характеризують її якість, повинні бути в певних межах. Одним із показників якості води є її жорсткість, яка, зокрема, призводить до утворення білого осаду на посуді або виходу з ладу побутової техніки.

Чому вода тверда?

Жорсткість води визначається кількістю міліграмів іонів Ca 2+ і Mg 2+ . Та частина жорсткості, яка дорівнює загальній лужності (ще один показник якості води), називається карбонатною жорсткістю, інакше - жорсткістю, що проходить. Кількісне перевищення по відношенню до загальної лужності називається некарбонатною (постійною) жорсткістю. Сумарне значення карбонатної та некарбонатної жорсткості становить загальну (повну) жорсткість. Чим вищий вміст у воді іонів кальцію і магнію, тим вища її жорсткість. Крім того, непрямий вплив на величину цього показника надають іони заліза та марганцю. Вода стає жорсткою тому, що в процесі циркуляції вона контактує з багатьма речовинами, наприклад, з гірськими породами або ґрунтом, з яких у воду потрапляють іони елементів тієї чи іншої концентрації. У природних водах зазвичай міститься до 10 мг/л. У поодиноких випадках вміст іонів магнію перевищує 100 мг на літр. У природних джерелах води зазвичай переважає жорсткість, зумовлена ​​високим вмістом іонів кальцію, тобто кальцієва жорсткість.

В аналітичних лабораторіях та лабораторіях контролю якості загальну жорсткість визначають за допомогою комплексометричного версенатного методу. Для визначення карбонатної жорсткості (відповідної загальної лужності), як і раніше, застосовується алкациметричний метод з візуальним (або потенціометричним) способом визначення кінцевої точки титрування. Принцип версенатного методу полягає у визначенні загального вмісту іонів кальцію та магнію. Аналізовану пробу титрують розчином едетату динатрію (натрієвої солі етилендіамінтетраоцтової кислоти) при pH 9-10 у присутності індикатора - ериохрому чорного Т. У кінцевій точці титрування спостерігається зміна кольору із червоного на синій. Титрант, який застосовується при цьому визначенні, позначається буквеною абревіатурою EDTA. Едетат динатрію у водних розчинах піддається електролітичної дисоціації, а іон едетату динатрію, що утворюється при цьому, утворює комплекс з визначеними іонами. Зразкову жорсткість води можна перевірити і самостійно (на додаток до замовлення аналізу води). Для цього слід придбати відповідні смугові чи крапельні тести. При їх використанні необхідно дотримуватись інструкцій, що додаються до вищевказаних тестів.

Наслідки підвищеної жорсткості води:

• Погіршення фізико-хімічних властивостей води.



• Руйнування телерадіо- та іншої побутової та господарської техніки, в якій застосовується вода підвищеної жорсткості. Опади, які завжди вдається повністю видалити з приладів. Згодом це призводить до пошкодження та руйнування обладнання.



• Поява накипу. Вона проявляється у вигляді білого нальоту з карбонату кальцію та карбонату магнію.Випадає в осад при термічній обробці води, тому найчастіше зустрічається, наприклад, у чайниках. Утворення накипу призводить до значних втрат енергії.



• Збільшення поверхневого натягу води, що є причиною, наприклад, зниження змочуваності. Це призводить до необхідності використання значно більшої кількості миючих засобів, наприклад, призначених для прання тканин.



• Руйнування опалювальних установок. Особливо вразливі опалювальні котли, які знаходяться у безпосередньому контакті з твердою водою. Накопичення нерозчинного осаду, крім іншого, призводить до засмічення труб, що спричиняє значне збільшення витрат на опалення.

Класифікація жорсткості води

У випадку жорсткість підрозділяється такі виды:

• Карбонатна жорсткість саме цей тип жорсткості легко помітний, зокрема, на посуді або в чайнику. Карбонатна жорсткість обумовлена ​​карбонатами та гідрокарбонатами кальцію та магнію. Однак вони легко видаляються з води, наприклад, при тепловій обробці, тому таку жорсткість часто називають проходить. Ці сполуки випадають із гарячої води як білого осаду, який накопичується в ємності.



• Некарбонатна жорсткість також відома як постійна жорсткість. Її важко видалити із води. Якщо за карбонатну жорсткість відповідають солі нестійкої карбонової кислоти, то у разі некарбонатної жорсткості це солі інших кислот, наприклад сірчаної (VI), хлористоводневої або азотної (V). Вони утворюють стійкі сульфати (VI), хлориди та нітрати (V), які залишаються у воді навіть після кип'ятіння.



• Загальна жорсткість води - це сума карбонатної та некарбонатної жорсткості.

Як можна виразити рівень жорсткості води?

Ступінь жорсткості води можна виразити у різних одиницях. Найчастіше застосовуються німецькі градуси, французькі градуси, англійські градуси або вираз вмісту солей, що викликають жорсткість води, в мілімолях на літр за об'ємом або в мілівалентах на літр. У лабораторіях прийнято наводити значення жорсткості в німецьких градусах (n). Вода з жорсткістю в один німецький градус містить 1 дм 3 кількість солей кальцію і магнію, що відповідає 10 мг CaO.

Знаючи значення жорсткості води, можна класифікувати її за результатом, представленим у німецьких градусах:

• дуже м'яка вода: менше 5,6,



• м'яка вода: 5,6-11,2,



• вода середньої жорсткості: 11,2-19,6,



• жорстка вода: 19,6-30,8,



• дуже тверда вода: понад 30,8.

Як знизити жорсткість води?

Висока жорсткість води може виявитися досить серйозною перешкодою у повсякденному житті. Якщо ви не знаєте якість води, що застосовується, або у вас є підозра, що її фізико-хімічні параметри не відповідають нормам, доцільно провести аналіз такої води в компетентній лабораторії.

Основним способом усунення жорсткості води є термічний метод. Він ефективний тільки у разі жорсткості, що проходить. Термічний метод передбачає нагрівання води до температури близько 80 o C. При підвищенні температури гідрокарбонати кальцію та магнію випадають в осад у вигляді нерозчинних карбонату кальцію та карбонату магнію. Осад, що утворився, можна видалити, наприклад, шляхом фільтрації. Термічний метод часто є першим кроком у подальшому зниженні жорсткості води.

Крім того, іони кальцію та магнію можуть бути обложені і хімічним методом. І тому у воду додаються спеціальні пом'якшувачі, тобто.хімічні сполуки, функція яких полягає у випаданні відповідних опадів або утворенні комплексних сполук. Обложені іони кальцію та магнію у вигляді солей відокремлюються шляхом фільтрації або декантації. Пом'якшувачі можуть застосовуватись і в побутових умовах. Сьогодні багато виробників нагрівальних котлів пропонують послугу зі встановлення центральних пом'якшувачів води, які працюють за принципом іонообмінників.

Особливим способом пом'якшення води є застосування фільтрів-глечиків, які стали дуже популярними в останні роки. Вода, що наливається в них, проходить через спеціальний сорбційний шар, що працює за принципом іонообмінника. Вибір фільтруючих картриджів для таких глечиків великий, і в магазинах можна придбати, наприклад, ті, які збагатять відразу відфільтровану воду необхідними мінеральними інгредієнтами.