Какие свойства имеет жесткая вода

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 июня 2020; проверки требуют 2 правки.

У этого термина существуют и другие значения, см. Жёсткость.

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых солей жёсткости).

Жесткая и мягкая вода[править | править код]

Вода с большим содержанием солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Термин «жёсткая» по отношению к воде исторически сложился из-за свойств тканей после их стирки с использованием мыла на основе жирных кислот — ткань, постиранная в жёсткой воде, более жёсткая на ощупь. Этот феномен объясняется, с одной стороны, сорбцией тканью кальциевых и магниевых солей жирных кислот, образующихся в процессе стирки на макроуровне. С другой стороны, волокна ткани обладают ионообменными свойствами, и, как следствие, свойством сорбировать многовалентные катионы — на молекулярном уровне.
Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2, и постоянную (некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).

Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. В то же время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная) жёсткость. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для здоровья, однако есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.[источник не указан 627 дней] Вкус природной питьевой воды, например, воды родников, обусловлен именно присутствием солей жёсткости.

Жёсткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна. Увеличивается жёсткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда.

Единицы измерения[править | править код]

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица СИ для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости используются градусы жёсткости и миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л).

В СССР до 1952 года использовали градусы жёсткости, совпадавшие с немецкими. В России для измерения жёсткости иногда использовалась нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса делённая на валентность).

С 1 января 2014 года в России введён межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жёсткости»[1]. По новому ГОСТу жёсткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л).

Иногда указывают концентрацию, отнесённую к единице массы, а не объёма, особенно, если температура воды может изменяться или если вода может содержать пар, что приводит к существенным изменениям плотности.

В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

Градус	Обозначение	Определение	Величина
Градус	Обозначение	Определение	°Ж	ммоль/л
Немецкий	°dH (deutsche Härte), °dGH (degrees of general hardness), °dKH (для карбонатной жёсткости)	1 часть оксида кальция (СаО) или 0,719 частей оксида магния (MgO) на 100 000 частей воды	0,3566	0,1783
Английский	°e	1 гран CaCO3 на 1 английский галлон воды	0,2848	0,1424
Французский	°TH	1 часть CaCO3 на 100 000 частей воды	0,1998	0,0999
Американский	ppm	1 часть CaCO3 на 1 000 000 частей воды	0,0200	0,0100

По величине общей жёсткости различают воду мягкую (до 2 °Ж), средней жёсткости (2-10 °Ж) и жёсткую (более 10 °Ж).

Жёсткость воды поверхностных источников существенно колеблется в течение года; она максимальна в конце зимы, минимальна — в период паводка (например, жёсткость волжской воды в марте — 4,3 °Ж, в мае — 0,5 °Ж[2]). В подземных водах жёсткость обычно выше (до 8-10, реже до 15-20 °Ж) и меньше изменяется в течение года.

Методы устранения[править | править код]

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

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:

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

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, отдаёт 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 %.

Различают нанофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам нанометров) и пикофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам пикометров). В качестве недостатков данного метода следует отметить:

необходимость предварительной подготовки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану;
относительно высокая стоимость 1 л получаемой воды (дорогое оборудование, дорогие мембраны);
низкую минерализацию получаемой воды (особенно при пикофильтрации). Вода становится практически дистиллированной.

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.

Клиническое значение[править | править код]

Постоянное употребление жесткой воды может вызвать нарушение минерального баланса организма (например, моче- или почечнокаменную болезнь)[источник не указан 2061 день].
Использование жесткой воды для питания и купания новорожденных увеличивает риск атопического дерматита и/или экземы у детей. Средний возраст первых симптомов — 3 мес. Причем появление экземы запускает механизм развития аутоаллергии по цепочке «атопический марш»: от экземы к пищевой аллергии и астме.[3]

Ссылки[править | править код]

Единицы концентрации
Пересчёт градусов жесткости воды
Водоподготовка

Примечания[править | править код]

Источник

Это вода, в которой в большом количестве находятся растворенные соли, щелочноземельных металлов. В основном на жесткость воды влияют кальций и магний, соединения которых и являются основными солями жесткости.

Жесткость определяет не только возможность использования воды в питьевых целях, но и ее применение в бытовых или промышленных нуждах.

По вкусу жесткую воду отличить очень легко – он крайне горькая. Иногда встречающийся горький вкус родниковой воды обусловлен именно наличием солей жесткости.

По внешнему виду можно узнать после кипячения. В этом случае соли выпадают в осадок, которой легко виден на дне любого сосуда.

Классификация воды по жетскости

В России жесткость воды измеряют в градусах жесткости, но она так же может быть выражена в объемной доле или массовым числом.

Официально принятая единица измерения, которая используется в системе СИ (международная система единиц) – моль на кубический метр. Но на практике не используют перечисленные единицы измерения, предпочитая миллиэквивалент на литр (мг-экв./л).

По уровню жесткости воду делят на четыре типа:

Мягкая вода (менее 2 миллиэквивалентов на литр);
Нормальная вода (от 2 до 4 миллиэквивалентов на литр);
Жесткая вода (от 4 до 6 миллиэквивалентов на литр);
Очень жесткая вода (6 и более миллиэквивалентов на литр).

Эта классификация называется американской и при оценке жесткости воды используется чаще всего.

Подобная классификация есть и в градусах жесткости, но представляет она только 3 типа воды:

Мягкая вода (менее 2 градусов жесткости);
Вода средней жесткости (от 2 до 10 градусов жесткости);
Крайне жесткая вода (от 10 градусов жесткости и больше).

Нормы жесткости воды

Нормы жесткости воды в России и мире сильно отличаются друг от друга. В России разрешена вода, жесткость которой не превышает порог в 7 миллиэквивалентов на литр, то есть, не запрещается подавать населению очень жесткую воду.

Те же показатели в Европе не могут быть больше 1,2 миллиэквивалентов на литр. Это значит, что европейцы пьют мягкую воду, жесткость которой почти в шесть раз меньше установленной в России.

Типы жесткости воды по восприимчивости к термообработке.

Первый тип – временная жесткость, когда помимо кальция и магния, в воде обнаруживаются гидрокарбонатные анионы. Ее так же называют карбонатной. Она легко удаляется при кипячении воды и никак не влияет на организм человека.

Второй тип – постоянная жесткость, еще называемая некарбонатной жесткостью. Она обусловлена наличием соединений кальция и магния, образованных в результате взаимодействия с сильными кислотами, например, серной или азотной. Такая жесткость не удаляется при кипячении воды, потому что не соли подобного типа не распадаются под воздействием температуры.

Общая жесткость воды вычисляется путем суммирования показателей карбонатной и некарбонатной жесткости.

Самые высокие показатели жесткости из-за обилия растворенных солей определяют в морской и океанической воде. Жесткость поверхностных вод обычно в несколько раз меньше грунтовых вод и влаги из подземных источников.

Вред, наносимый жесткой водой

Рассмотрем негативное воздействие чрезмерно жесткой воды на организм человека, бытовую технику и коммуникации. Чем выше параметр жесткости, тем сильнее будет значение каждого вида вредного воздействия.

Вред для здоровья человека и домашних питомцев

Высокая жесткость способствует росту мочевых камней и развитию мочекаменной болезни. Это связано с накоплением солей, которые просто не успевают выводиться из организма.
При умывании жесткая вода сушит кожу. Это происходит из-за появления «мыльных шлаков» образованных из мыла, которое не способно мылиться и растворяться в жесткой воде. Эти мыльные шлаки закупоривают поры, не давая им свободно дышать, вследствие чего могут развиваться кожные воспаления, не давать покоя зуд и жжение кожи.
Образование тонкой корке на волосах разрушает естественную жировую пленку. Происходит это так же, как и на коже рук – «мыльные шлаки» не вымываются и постепенной накапливаются. Это может вызвать зуд кожи головы, перхоть и даже выпадение волос.
Влияние сильно жесткой воды на здоровье животных не отличается от воздействия на человеческий организм. Существует высокий риск развития мочекаменной болезни. У питомцев, питающихся сухими кормами, этот риск возрастает в несколько раз. Возможно появление проблем с шерстью и кожей, как у собак, так и у кошек при их регулярном купании.
Замедляется процесс приготовления пищи, из-за многочисленных солей плохо разваривается мясо. Это приводит к плохому усвоению белка и может вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

Читайте также: Какое свойство у чайника

Вред, наносимый жесткой водой технике и предметам быта

Мыльные средства из-за наличия большого количества солей в воде крайне плохо пенятся и отмывают загрязнения. Поэтому количество порошков, средств, предназначенных для мытья посуды и прочих предметов бытовой химии, придется резко увеличить.
Кроме плохого вспенивания мыльных средств, из-за контакта жесткой воды с ними образуются разводы и твердый налет на сантехнике и поверхности посуды, так как выпадает солевой осадок. Такой налет тяжело отмывается с посуды, а так же негативно влияет на сантехнику, постепенно разрушая ее поверхности.
В процессе нагревания воды в электроприборах соли не просто выпадают в осадок, а кристаллизуются и выпадают в виде накипи. Именно накипь является основной причиной быстрой поломки водонагревательных приборов.
Жесткая вода оставляет пятна, разводы и грязные налеты на свежевыстиранных вещах, цвет тускнеет, принты и рисунки становятся серыми. От них избавиться очень сложно и это, опять же, требует повышенных затрат моющих средств. Ткань, постиранная в жесткой воде, становится грубой и неэластичной, потому что соли забивают в ней все свободное пространство. Уменьшается прочность одежды и белья.

Вредные последствия воды с повышенной жесткостью для коммуникаций

Соли жесткости так же, как и на бытовых приборах, выпадают в осадок или кристаллизуются, образуя на поверхности коммуникационных путей и крупных приборов и установок накипь. Накипь истончает стенки коммуникаций, впоследствии полностью разрушая их.
Обилие выпадающих в осадок или накипь солей жесткости, приводит к частым выходом из строя крупных водонагревательных установок, типа бойлеров.
В системах оборотного водоснабжения, образующиеся накипные отложения, водные камни и шлам из солей уменьшают проходимость труб, при этом падает теплоотдача. Падает напор воды, уменьшается количество воды в радиаторах, закупориваются входы и выходы воды из домов, что может привести к полному закупориванию коммуникационных сетей. Все это увеличивает энергозатраты.

В домашних условиях наиболее рациональный способ уменьшение жесткости воды – использование фильтров, которые очистят воду для питья и приготовления пищи от избытка солей. В идеале, воду для любого использования дома нужно фильтровать.

Но при этом, не нужно забывать, что показатель жесткости должен равняться определенному среднему значению. Слишком мягкая вода также не несет никакой пользы. Она повышает риск развития сердечно сосудистых заболеваний у человека, вымывает соли из организма, вызывая быстрое развитие рахита и истончение костей. В коммуникационных системах мягкая вода вызывает коррозию металлических труб.

Сохраните статью в соцсети:

Alex,
28 апреля 2016.

Источник

Можем ли мы пить жесткую воду без забот? Вредна ли жесткая вода? Что делать, чтобы избавиться от жесткости воды? Как ее смягчить?

Соли кальция и магния, растворенные в воде, несут основную ответственность за жесткость воды, а также, в меньшей степени, соли других элементов, таких как железо, марганец, алюминий. Чем больше воды, тем сложнее. С одной стороны, кальций и магний желательны в питьевой воде по состоянию здоровья. С другой стороны — оказывается, что их высокое содержание в воде может вызвать много проблем в эксплуатации и утилизации.

Что вызывает жесткую воду

Жесткость воды можно точно узнать, проверив ее в лаборатории . Что касается водопроводной воды, информация о качестве воды обычно регулярно размещается на сайте местной компании, поставляющей дом. Другой способ заключается в проведении испытания на твердость с использованием коммерчески доступных тестеров (например, тестера жесткости воды).

Есть также ряд признаков, которые помогают нам понять, что мы имеем дело с жесткой водой. К ним относится, например, тот факт, что мыло, шампунь, стиральный порошок и ополаскиватель не хорошо пенятся в жесткой воде. Это связано с высоким поверхностным натяжением жесткой воды. Это затрудняет полоскание и очистку поверхностей, а чистящие средства не хотят растворяться или пениться в ней.

В жесткой воде некоторые виды чая могут завариваться гораздо хуже, и, кроме того, очень жесткая вода будет иметь горькое послевкусие.

Изменения в свойствах жесткой воды также можно увидеть при ее нагревании. В результате повышения температуры ионы кальция в воде осаждаются на поверхности в виде осадка и со временем образуют камень. Это легче всего увидеть, посмотрев в чайник. При кипячении жесткой воды образуются отложения, образующие темно-коричневый камень на дне и стенках чайника.

Можно ли пить жесткую воду без беспокойства?

Жесткая вода не считается вредной для здоровья. Более того, кальций и магний необходимы в рационе каждого человека. Поэтому они должны быть в воде, которую мы потребляем. Питьевая деминерализованная вода может вызвать нарушения обменных процессов в нашем организме.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Видеодомофон: выбираем домофон с камерой для дома

В случае воды, предназначенной для потребления человеком, у нас есть строгие стандарты, которым она должна соответствовать. Индикатор, который показывает, является ли вода жесткой или мягкой, представляет собой так называемую общую жесткость , также называемую общей жесткостью воды . Это сумма концентрации всех ионов кальция и магния в воде в различных формах. В соответствии с законодательными нормами допустимая величина считается в пределах 60-500 мг CaCO 3 / дм 3 . Даже если общая жесткость исследуемой воды ниже минимального значения, нет необходимости обрабатывать воду в этом отношении.

Приемлемый диапазон общей жесткости очень широк, учитывая, что считается, что очень мягкая вода имеет жесткость ниже 100, а очень жесткая вода — выше 550. Это подтверждает тот факт, что жесткость воды не является признаком, который считается вредным для здоровья человека. ,

Смягчение воды может быть необходимо в случае современных отопительных установок и оборудования, чтобы защитить их от образования накипи

ЭТО СТОИТ ЗНАТЬ

Степени жесткости воды

В РФ для оценки жесткости воды используют мг карбоната кальция на литр. Принято:

менее 100 мг CaCO 3 / дм 3 — очень мягкая вода,
от 100 до 200 мг CaCO 3 / дм 3 — мягкая вода,
от 200 до 350 мг CaCO 3 / дм 3 — вода средней жесткости,
в пределах 350-550 мг CaCO 3 / дм 3 — жесткая вода,
выше 550 мг CaCO 3 / дм 3 — очень жесткая вода.

Жесткая вода в домах и сооружениях

Хотя жесткая вода не вредна для здоровья, она может привести к различным проблемам при эксплуатации установок и оборудования. Прежде всего, это связано с так называемой переходной твердостью. Под воздействием нагревающей и кипящей воды из нее выпадают в основном ионы кальция в виде накипи и осадков. Было отмечено, что чем выше температура воды, тем быстрее происходят эти явления.

Осаждение отложений на стенках труб уменьшает поток света и со временем может привести к снижению их пропускной способности. При нагревании воды камень также образуется на нагревателях и других элементах оборудования, препятствуя теплообмену, и тем самым ухудшая эффективность их работы.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Проводные и беспроводные системы домашней автоматизации. Какие выбрать?

Стоит отметить, что повреждению подвержены не только нагревательные приборы, но и все остальные, через которые протекает вода. В струю воды могут быть перенесены частицы камня, которые были оторваны от поверхности труб или элементов водонагревательных устройств. В результате это может, например, заблокировать рабочие колеса насоса, через которые протекает вода.

Избранная статья:Фильтры для воды. Какой фильтр для воды выбрать? Как установить его на водяной установке?

ЭТО СТОИТ ЗНАТЬ

Общая жесткость воды

Это сумма концентрации всех ионов кальция и магния в воде в различных формах. Общую твердость можно разделить на:

— карбонатная жесткость — связана с наличием соединений в виде бикарбонатов, карбонатов и гидроксидов кальция и магния. Это также называют переходной твердостью, потому что это удалено в процессе приготовления;

— некарбонатная жесткость — другие соединения кальция и магния, такие как сульфаты, хлориды, нитраты, силикаты. Не исчезает при нагревании и кипячении воды.

Смягчить воду

На этот вопрос нет однозначного ответа. Обычно стоит смягчить воду, чтобы избежать проблем с работой нагревательных приборов. Воду можно смягчить специальным образом, используя препараты для удаления камней. Это порошки, жидкости или таблетки, которые добавляют, например, в стиральные машины или посудомоечные машины.

Конечно, если мы хотим защитить современные нагревательные устройства и предотвратить образование накипи в системе отопления и горячей воде, мы должны обеспечить, чтобы вода не была жесткой. Иногда производители отопительных приборов (бойлеров, водонагревателей) указывают требования к качеству воды, которая может протекать через конкретное устройство.

Также стоит помнить, что очень мягкая вода не рекомендуется для всех установок. В основном это относится к установкам из меди, на которых мягкая вода агрессивна.

Автоматический смягчитель обычно размещается в котельной на входе в систему водоснабжения в здании. Он будет лечить всю воду для дома

Жесткая вода — как смягчить

Вы можете выбрать автоматический смягчитель воды для очистки воды, поступающей в систему отопления и горячего водоснабжения, и установленных в ней устройств . Смягчитель позволяет очень точно установить параметры воды, которая из него вытекает.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Красивая ванная комната: современная и элегантная

Пластификатор состоит из колонки, заполненной под давлением с подход щим связующей жидкости — ионообменной смолой. Смола содержит ионы натрия (нейтральные для установок), которые обмениваются жесткими и ионами кальция и магния при протекании жесткой воды. После насыщения кровати ее промывают раствором воды и поваренной соли. Во время полоскания ионы кальция и магния вымываются из слоя, они заменяются ионами натрия. Промывочная вода направляется в канализацию.

Автоматический умягчитель воды требует подключения к канализации, а также проводки поблизости. Работа устройства контролируется головкой — в зависимости от типа она может начать процесс полоскания после пропускания определенного объема воды или по истечении определенного времени.

Тип выбирается на основании анализа воды — необходимо проверить не только показатель жесткости, но и другие факторы, которые могут повлиять на метод очистки воды. Например, когда железо и марганец значительно превышают допустимые значения, они могут препятствовать ионному обмену, и может потребоваться отрегулировать железо и водный марганец перед смягчением.

Для смягчения воды также разработаны магниты . Это небольшие устройства, установленные непосредственно на установке. Они не изменяют химический состав воды, а лишь превращают форму карбонатов, присутствующих в воде, в грязный ил вместо твердого камня, оседающего на внутренних стенках труб.

У них столько же противников, сколько и последователей. Нет достоверных исследований, подтверждающих эффективность их работы.

Обратите внимание на различные единицы твердости

Жесткость воды определяется в миллиграммах карбоната кальция (мг CaCO 3 ), но, например, когда мы покупаем французское или немецкое устройство — значения могут быть даны в других единицах, и тогда они имеют совершенно другой порядок величины. Может быть необходимо конвертировать их. Например, 1 французская степень (1 o f) составляет 0,1 мг CaCO 3 , 1 немецкая степень — 0,056; Английская степень 1 степени — 0,07.

Калькуляторы для пересчета единиц жесткости можно найти на сайтах. Это позволяет вам сделать это быстро и правильно.

Редакция канала будет благодарна Вам за комментарии и пожелания. Подписывайтесь на канал и получайте самые свежие интересные статьи. Кликайте на лайк и делитесь с друзьями в социальных сетях.

Спасибо и до новых встреч.

Источник