Жесткость воды единицы измерения


Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Умягчение воды. Как убрать жесткость воды.





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Инженерное ремесло / / Жесткость воды. Умягчение воды. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Накипь - отложения в трубах и на стенках емкостей.  / / Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Умягчение воды. Как убрать жесткость воды.

Поделиться:   

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Умягчение воды. Как убрать жесткость воды.

  • жёсткой называется вода с большим содержанием солей ,
  • мягкой с малым содержанием 
"Жёсткая" вода - исторически: ткань, постиранная с использованием мыла на основе жирных кислот в жёсткой воде - более жёсткая на ощупь. Этот факт объясняется, с одной стороны, отложением на ткани кальциевых и магниевых солей жирных кислот, образующихся в процессе стирки. С другой стороны, волокна ткани обладают ионообменными свойствами, и, как следствие, свойством сорбировать многовалентные катионы — на молекулярном уровне.
  • временная (карбонатная) жёсткость,  - обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2,
  • постоянная (некарбонатная) жёсткость - вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).
С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует конце

Жёсткость воды - единицы измерения, методы устранения и последствия для здоровья

На чтение 8 мин. Просмотров 1.3k. Обновлено

Обычная вода состоит не только из атомов водорода и кислорода, в ней так же присутствует большое количество различных примесей. Именно наличие примесей определяет жесткость воды, а единицы измерения (°Ж – градус жёсткости) показывает, насколько этот показатель превышает допустимые нормы.

Жёсткость воды требуется определять не только инженерам, которые занимаются прокладкой коммуникаций, но и обычной людям в быту. Если мы используем электрический чайник или стиральную машину с функцией нагрева воды, то все это может выйти из строя, если данный показатель будет слишком высок. Даже хорошо растворить мыло в такой воде у вас вряд ли получится.

О том, как определить уровень жесткости водопроводной воды, а также о методах борьбы с большим содержанием примесей будет подробно рассказано в данной статье.

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.

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.

Рассмотрим разновидности жёсткости

Этот показатель принято разделять на следующие категории.

  • Постоянная – является неизменным показателем, который зависит от содержания сульфатов и хлоридов.
  • Временная – обусловлена содержанием бикарбонатов кальция и магния. Название этот вид жёсткости получил за способность практически полностью нейтрализоваться в результате кипячения.
  • Жёсткость общая – получается в результате сложения показателей постоянной и временной.

Для того чтобы точно определить этот показатель, необходимо знать какими единицами измерения это можно сделать.

Единицы измерения жёсткости

Для правильного подсчёта уровня жёсткости необходимо определить концентрацию катионов кальция и магния. В настоящее время этот показатель определяется в следующих единицах измерения:

  • Моль/м3 (моль на кубический метр) – применялся в России до 2014 г.
  • °Ж (градус жёсткости) – данная единица измерения используется в России с 2014 г.
  • dH (немецкий градус) – единица измерения используется в странах Европы.
  • fo (французский градус) – также применяется в европейский странах.
  • ppm CaCO3 (американский градус) – единица измерения используется в североамериканских штатах.

Следует отметить, что в нашей стране выражение общей жёсткости моль/м3 стало использоваться только с 1952 года. До этого времени расчёты осуществлялись в градусах, которые были равны современному немецкому градусу.

С 2014 года в России действует международный стандарт подсчёта жёсткости, который выражается в градусах (°Ж). Один градус равен 1/2 миллимоля на литр жидкости, поэтому подсчитать уровень концентрации вещества в жидкости не составит большого труда.

Причины появления жёсткости воды

При круговороте воды в природе жидкость превращается в пар и поднимается в верхние слои атмосферы. После конденсации она выпадает в виде осадков и не содержит примесей влияющих на жёсткость, но проходя через слой земной коры, жидкость растворяет различные породы, в которых содержатся калий и магний. Насыщаясь этими элементами вода увеличивает свою жёсткость. В море она всегда жёсткая по причине большой концентрации хлорида натрия.

При необходимости снизить концентрацию ионов калия и магния, можно применить различные методы уменьшения количества солевых примесей.

Методы устранения жёсткости

Для борьбы с чрезмерным содержанием солей применяются следующие методы:

  • Кипячение – полностью устраняет временную жёсткость. Данный процесс сопровождается обильным выпадением осадка на дне и стенках резервуара, где происходит кипячение.
  • Химическим путём – уменьшить количество солей можно с помощью гашённой извести. Если к извести будет добавлена сода, то можно избавиться и от постоянной жёсткости
  • Заморозка – данный метод позволяет легко справиться с постоянной жёсткостью. Чтобы смягчить воду достаточно заморозить её до такого состояния, когда будет не более 10% воды, а 90% льда. Затем незамерзшая жидкость сливается, а вода в твёрдом состоянии растапливается и используется по назначению.
  • Перегонка – все соли являются нелетучими веществами, поэтому достаточно воду сначала превратить в пар с помощью нагрева, а затем конденсировать.
  • Электромагнитный способ – для смягчения жидкости используется электромагнитное поле. Данный способ уменьшения солей в воде применяется наиболее часто в котельных установках.
  • Катионный обмен – высокоэффективный способ очистки воды от избыточного количество солей. Очищение происходит при пропускании воды через слой катионита.

Любой из предложенных способов умягчения воды позволяет справиться с высоким уровнем этого показателя, но для очистки от солей питьевой воды химический способ обычно не применяется.

Как влияет жёсткость на качество воды

Жёсткость питьевой воды влияет, прежде всего, на её вкусовые качества. Порог вкуса ионов кальция находящихся в питьевой воде составляет 2-6 мг-экв/л. Порог вкуса для ионов магния значительно ниже, поэтому самой приятной на вкус питьевой водой считается та, в которой этот показатель равен от 1,6 до 3 мг-экв/л.

В некоторых случаях вода с жёсткостью до 10 мг-экв/л может использоваться в качестве питьевой, но длительное её употребление может негативно влиять на здоровье человека. Слишком жёсткая вода нежелательна для применения в устройствах нагрева жидкости. Электрические чайники, бойлеры, стиральные и посудомоечные машины обязательно имеют в своей конструкции ТЭН, который в кратчайшие сроки “обрастает” отложениями, и процесс нагрева жидкости осуществляется менее эффективно.

Длительная эксплуатация электро нагревателя со значительным слоем накипи приводит к перегреву элемента и выходу его из строя. К счастью, для очистки от накипи достаточно растворить 2 пакетика лимонной кислоты в 1 литре воды и хорошо прокипятить чайник или любой другой водонагреватель. После чего следует тщательно промыть прибор и использовать его далее по назначению.

Смотреть видео

Негативно влияет высокое содержание солей воды и на процесс стирки. Растворение моющего вещества в воде богатой ионами калия и магния приводит к чрезмерному образованию пены. Пена способствует образованию налёта на элементах стиральной машины, который также может негативно влиять на работоспособность некоторых узлов этого бытового прибора.

Последствия для здоровья человека

При длительном употреблении жёсткой воды в организме человека наблюдаются серьёзные отклонения от нормы, которые прежде всего проявляются в работе следующих органов:

  1. Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) – при соединении солей входящих в состав жёсткой воды с животными жирами образуются соли жирных кислот, которые обволакивая стенки желудка и кишечника, препятствуя нормальной ферментации и значительно затормаживают перистальтику. В результате в организме накапливаются вредные вещества и шлаки, развивается дисбактериоз.
  2. Работа суставов – некоторые виды солей попадая в организм человека образуют неорганические вещества, которые со временем вытесняют синовиальную жидкость из суставов. В результате такого замещения происходит обрастание суставов кристаллами, которые вызывают сильную боль при движении. Длительное употребление жёсткой воды может привести к заболеванию артритом и полиартритом.
  3. Сердечно-сосудистая система – при значительном увеличении показателя жесткости питьевой воды, работа сердца ухудшается, вплоть до проявления выраженной аритмии.
  4. Состояние кожных покровов – жёсткая вода приводит к преждевременному старению кожи. Негативное воздействие наблюдается как при приёме жидкости внутрь, так и при мытье посуды. При контакте средства для мытья посуды с жёсткой водой образуется плёнка, которая при оседании на кожу долгое время оказывает негативное влияние на верхние слои эпидермиса.
  5. Образование камней в почках – данное утверждение является мифом, который развенчан благодаря работе учёных. Процесс камнеобразования не зависит от качества питьевой воды. Камни в почках образуются в основном из-за нехватки кальция в организме. В результате дефицита этого элемента происходит вымывание его из костей с оседанием в мочевыводящей системе.

Смотреть видео

Всех перечисленных недугов и болезненных состояний можно избежать, если использовать многоступенчатую фильтрацию воды. Применение таких устройств не будет стоить слишком дорого, а вот лечение различных патологий может обойтись в значительные суммы денег.

Методы определения жёсткости воды

Чтобы избежать негативного влияния на здоровье жёсткой воды, а также продлить срок эксплуатации нагревающим приборам, необходимо определить примерное количество солей калия и магния растворённых в жидкости. Сделать это на вкус довольно проблематично, ведь изменения могут быть выявлены таким способом только в случае превышения определённого значения.

Чтобы определить в домашних условиях большое содержание солей калия, магния и натрия можно воспользоваться следующими методами:

  • Попытаться растворить мыло в воде, если пена не образуется, то вода очень жёсткая и употреблять её не следует.
  • Если в чайнике и других приборах образуется большое количество накипи в течение небольшого промежутка времени, то вода, однозначно, превышает безопасные показатели этого значения.
  • С помощью индикаторных полосок можно более точно определить количество солей в жидкости, но такой метод потребует небольших финансовых расходов. Для проведения опыта достаточно опустить индикаторную полоску в воду на несколько секунд, а через минуту сравнить её цвет с имеющейся в инструкции таблицей.

Смотреть видео

Заключение

Очень важно знать какой жёсткости вода используется для питья, а так же в котлах отопления и в других водонагревательных приборах. Необходимость применения точных единиц измерения для проведения вычислений в домашних условиях не всегда обязательно.

В химической промышленности и на других высокотехничных производствах, наоборот потребуется знать количество растворённых в воде солей до миллиграмма, поэтому можно использовать любые единицы измерения этого показателя, предложенные в данной статье, чтобы определить и, при необходимости, снизить количество солей в воде.

Смотреть видео


что это такое, как определить вид общей жесткости и в чем она измеряется, таблица определения норм в единицах измерения, какой вред человеку наносит и как устранить


Сегодня мы расскажем о понятии «жесткость воды», что это такое, ее виды, в каких единицах измерения ее определяют, есть ли допустимые нормы для питья, а также чем она плоха и какой вред для человека она может нанести. С данным термином мы сталкиваемся практически ежедневно при просмотре рекламы, а также при использовании порошка или моющего средства для посудомоечной машины, при установке фильтра. Но зачастую мы не подозреваем, какой показатель именно у нас – общий по городу или индивидуальный.

Вторая распространенная проблема, когда сталкиваются с данной характеристикой, – при монтаже собственной, индивидуальной точки доступа к скважине или колодцу. Обычно требуется произвести химический анализ, чтобы определить, какая фильтрационная система необходима. И при высоком содержании примесей (кальция и магния) требуется специальное оборудование для устранения данных солей. Но если вам не подскажет это специалист, необходимо самостоятельно разобраться в теме. Давайте это и сделаем.

Жесткость воды – что это такое


Это совокупное физико-химическое свойство жидкости, которое предопределяет ее использование и возможности эксплуатации в различных условиях, питьевое качество. Согласно второму определению, это уровень содержания в водном растворе примесей – солей щелочноземельных металлов (они в мельчайших фракциях находятся в подземных слоях), магния, кальция, а также других элементов, которые полностью не растворяются. Для этого следует понять, что Н2О – это только в учебниках химии, а в жизни химический состав гораздо более разнообразен.

Как понять, что вода жесткая, и что это значит? Легко определить повышенную жесткость можно в домашних условиях обычным кипячением. Если по краям после такого теста остался белый след, который красится как меловая крошка, то, скорее всего, это кальциевые отложения.


Данное свойство очень важно с точки зрения хозяйственного значения и потребительских качеств. Особенно это значимо с двух сторон:

  • для здоровья потребителей при употреблении в качестве напитка, а также при использовании в гигиенических процедурах, ведь волосы после мытья такой водой могут стать безжизненными и сухими, а кожа грубой;

  • для долговечности работы нагревательных элементов в стиральной и посудомоечной машинах (ТЭНы), чайниках и иных нагревателях – на них образуется накипь и они быстро выходят из строя.

Также это оказывает негативное воздействие на качество стирки, поскольку химические элементы препятствуют протеканию нормальной реакции стирального порошка, он может слабо вспениваться или недостаточно хорошо проникать в структуру ткани и избавлять ее от загрязнений.

Окружающая природа, горные породы и залежи различных полезных минералов совершенно разные на каждом участке гидродобычи (это зависит от почвы, близлежащих предприятий, глубины пролегания источника), поэтому в разных водоемах и жесткость различная. Именно по этой причине перед использованием обязательно берут пробы, делают химический анализ образца на наличие вредных веществ. Угадать наверняка без этого очень сложно, но можно указать на такую закономерность – чем глубже пролегают грунтовые воды, тем они более жесткие, на поверхности они мягче, поскольку протекают через меньшее количество различных земельных слоев.


Вторая тенденция характерна для природных, естественных водоемов и связана с таянием снегов и дождями. Максимальный показатель зимой, а минимальный – весной сразу после схода льда.

Дадим еще один простой вариант определения, каких примесей больше – магния или кальция. Магниевые соли хуже растворяются, поэтому дают осадок, также они имеют горький привкус.

А теперь посмотрим на сравнительную таблицу:

Градусы dH

Характеристика воды

Жесткость в мг. х экв/л
Аналог в ppm
13 – 22
Жесткая
8 – 12
210 – 320
9 – 12
Средняя
4 – 8
140 – 210
5 – 8Мягкая1,4 – 4 70 – 140


Шкала жесткости воды или как определить параметр по таблице

Сперва дадим график, согласно которому любую жидкость можно разделить на классы:


Alkaline – щелочная, она же карбонатная. Степень определяется наличием и концентрацией карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния. Особенность в том, что данные микроэлементы выпадают в осадок сразу после кипячения, поэтому такие водные растворы также называют непостоянными или временными.

Вторая часть шкалы Acidic – то есть, кислотосодержащая или некарбонатная. В ее составе не карбонаты и гидрокарбонаты, а кислотные соли на основе вышеперечисленных химических веществ. И они более устойчивые.

И есть также общая – она включает суммарное количество примесей. Чаще всего в бытовых ситуациях определяется именно последняя, то есть итоговая сумма микроэлементов. Но в ряде ситуаций имеет наибольшее значение именно одно состояние магниевых и кальциевых солей, их соединения. Если в анализе жидкости или в иной ситуации вы видите такую шкалу, то можно ориентироваться по цветам и картинке выше. То есть от 0 до 7 вы имеете дело с кислотными солями, а с 7 до 14 – с гидрокарбонатами.

Единицы измерения

Мы объяснили, какую воду называют жесткой, чем обусловлена общая жесткость и какие виды различают, теперь обсудим, в чем измеряется показатель и что на него влияет.

К сожалению, нет мирового стандарта, поэтому, используя аппаратуру европейского изготовления, будьте готовы к непонятным на первый взгляд обозначениям. Российскими учеными были установлены следующие единицы – моль на кубический метр. А перед этим ставится число, которое соответствует значению перевоплощения в миллиграммы на литр. А что можно встретить еще:

  • d° или dH – придумали в Германии, но применяют на всей территории Запада;

  • f° – пишут во Франции;

  • ppm CaCO3 – используют в США.

Жесткость: виды

По количеству примесей можно разделить воду на:

  • Мягкую. Она соответствует небольшой доли микроэлементов в составе. Получить ее можно после многочисленной обработки – специальной фильтрации, перегонки или многоразового кипячения, когда из-за термального воздействия карбонаты выпадают в осадок. Наибольшая мягкость у дождевой воды. Стоит отметить, что она благотворно воздействует на кожу, волосы, а также на здоровье в целом.

  • Среднюю. Это самый распространенный вариант, который считается приемлемым для бытовых и промышленных нужд. Именно поэтому такого качества жидкость идет по городскому и, вероятнее всего, по частному трубопроводу. Она вполне пригодна для приготовления пищи. В большинстве открытых природных водоемов вода тоже преимущественно средней жесткости.

  • Жесткую. В ней либо искусственным путем растворяют примеси, либо влага проходит через такие слои почвы, что сама быстро приобретает высокую концентрацию веществ. Самым распространенным вариантом можно считать морскую воду.

Как измерить и понять, допустимая или повышенная жесткость – способы


Представляем три варианта:

  • Наиболее точный – заказать лабораторный анализ. Во время пристального изучения будет произведен разбор на химические вещества, поэтому справка не только покажет общий показатель, но и конкретное содержание микроэлементов – какие и в каком объеме присутствуют в образце. Необходимо делать такую экспертизу владельцам частных домов при оборудовании скважины или колодца и заказе фильтрационной системы.

  • Быстрый и доступный каждому. Для этого стоит приобрести тестер в виде бумажной полоски. Его нужно опустить в жидкость, подождать указанный период, а затем определить цвет индикатора. Дело в том, что на активную части нанесен реагент, который вступает в реакцию и показывает количество примесей. Минус в сложности интерпретации и достаточно неточных результатах.

 

  • Домашний химический опыт. В два одинаковых мерных стакана следует нарезать по одному грамму хозяйственного мыла 72%. Затем залейте их подогретой водой – в одну емкость дистиллированной, во вторую водопроводной. В первом бокале будет уровень 7 см. А во втором – остановитесь вливать жидкость в тот момент, когда появится мыльная пена. Затем измерьте разницу влитой влаги. Каждый 1 см раствора соответствует двум °dH.

Какая должна быть оптимальная жесткость воды – норма

Как и единиц измерения, так и стандартов для всего мира общих нет. Зато в России в 2014 году появились жесткие нормативы, закрепленные ГОСТ 31865-2012. В нормативном документе показатель указывается в градусах и обозначается как °Ж. Он соответствует одному мг-экв/л. Посмотрим на таблицу нормативов, принятых у нас и в Америке:

Качество жидкости

Границы в России, в мг-экв/л

Пределы в США, в мг-экв/л
Мягкая (Soft)
<2
<1,2
Средняя (Moderate hardness)
От 2 до 10
От 1,2 до 2,4
Жесткая (Hard hardness)
>10От 2,4 до 3,6
Очень жесткая (Very Hard hardness)Нет нормы>3,6


Как видим, российские требования гораздо более мягкие. Именно по этой причине бытовая техника, произведенная в Америке, служит гораздо меньше в контакте с нашим трубопроводом, чем у себя на родине.

Сравнивая европейские показатели, на примере Германии, мы сталкиваемся с такой же проблемой – у нас слишком гибкие рамки среднего качества. Таким образом, фактически любая водопроводная вода подходит под норматив.


Но употреблять такую жидкость попросту небезопасно, поэтому не стоит надеяться на государственные нормы, берегите здоровье своих домочадцев самостоятельно. Для этого устанавливайте системы фильтрации – обратитесь в компанию «Вода Отечества» для комплексной услуги установки фильтрационной системы на вашем участке.

Нормы для питьевой воды

Данный показатель регулирует не столько ГОСТ, сколько Всемирная Организация Здравоохранения и СанПиН. По рекомендации ВОЗ в одном литре жидкости для питья не может быть растворено более 30 мг магния и 80 мг кальция. А СанПиН 2.1.4.1074-01 предопределяет до 50 мг на магниевые отложение, кальциевые соли не регламентируются. Зато указана общая жесткость – до 7 градусов.

Влияние жесткой и мягкой воды – как отличить, рекомендации


ВОЗ утверждает, что употреблять необходимо только жидкость низкой или средней жесткости с установленными границами для примесей. Не всегда водопроводный ресурс, к сожалению, соответствует этим нормативам. Негативные последствия использования воды с повышенной жесткостью приводят к:

  • скорым поломкам бытовой техники – часто приходится заменять нагревательный элемент;

  • неисправностям инженерных систем – стенки труб постепенно разрушаются из-за образования отложений, а также засоряются;

  • испорченному здоровью;

  • мелким неприятностям – например, меняется вкус еды или качество постиранных вещей (моющий состав хуже пенится), мягкость вымытых волос.

Рекомендуем не дожидаться негативного воздействия и установить мощную систему фильтрации. Также стоит использовать не водопроводную, а специально подготовленную для питья жидкость, а при стирке или во время запуска посудомоечной машины добавлять специальные средства от накипи.

Вред для человека

Если соли поступают в чрезмерном количестве, они не успевают выводиться естественным образом и скапливаются в мочевых протоках и пузыре, почках – так начинается мочекаменная болезнь.

При умывании кожа становится более сухой, может образоваться раздражение. А на волосах появляется корочка, которая препятствует их естественному увлажнению и питанию подкожным жиром. Они становятся безжизненными.

Мясо, приготовленное в водном растворе с большим содержанием кальция, хуже усваивается организмом.

Как избавиться от жесткости воды и от чего она зависит


Если перед вами стоит вопрос что делать непосредственно с водопроводной жесткой водой, то выходов из ситуации не много:

  • поставить фильтр внутри квартиры, регулярно проверять систему и менять кассеты;

  • кипячение – стоит учесть, что данным способом можно убрать только карбонатный осадок, он останется внизу чайника или на его стенках, но если примесь в виде магниевых и кальциевых солей, способ не подходит;

  • заморозка – емкость следует проморозить так, чтобы на 90% образовался лед, а остальные 10% – слить, ведь именно концентрированный раствор замораживается медленнее всего.

Как повысить и понизить жесткость в аквариуме


Аквариумные рыбки – очень прихотливые создания, даже морские виды. У них всегда есть пределы, родной ареал обитания. Если вы хотите, чтобы они жили и размножались, следует воссоздать все необходимые условия.

Если нужно увеличить показатель солей, на дно можно положить известняк или мрамор, добавить хлористый кальций или магнезию.

В обратном случае придется прибегнуть к одному из вышеперечисленных трех способов. Чем больше объем резервуара, тем выгоднее будет создание фильтрационной системы.

Как избавиться от примесей в скважине

При бурении индивидуальной точки доступа к ресурсу просто необходимо делать предварительный анализ. Очень часто от этого зависит выбор расположения, а также глубина пролегания труб и насоса. Но если на участке испорченные грунтовые воды, поскольку они протекают через многочисленные солесодержащие почвенные слои, то и выбор места особенно не поможет, нужно производить фильтрацию. Обратитесь в компанию «Вода Отечества», чтобы специалисты выбрали для вас индивидуальное комплексное решение.

Методы устранения жесткости

Их несколько, все – эффективные. Выбирать следует, ориентируясь на конкретные показатели и степень эксплуатации – постоянно или сезонно.

Термоумягчение

Иными словами, это обычное кипячение. Следует немного приоткрыть крышку и ждать полного осадка примесей. Но если концентрация превышает 4 мл на литр, то способ не эффективен, поскольку испарение влаги произойдет быстрее, чем полное осаждение частиц.

Реагентное умягчение

В качестве реагентов чаще всего выступает обычная пищевая сода и известь. Они поочередно вводятся в раствор, отдельные химические элементы вступают с ними в реакцию с высвобождением Н2О и выпадают в осадок.

Катионирование

Это обессоливание с использованием катионов натрия или водорода. В первом случае это добавление обычной поваренной соли – что недорого, а также просто в утилизации продуктов регенерации.

Обратный осмос

В качестве фильтра выступает мембрана из ацетилцеллюлозы. С ее помощью достигается практически дистиллированная чистота. Такие установки небольшие, они хорошо берегут энергию. Но есть и минус – из раствора убираются практически все микроэлементы, а они важны для жизнедеятельности.

Электродиализ

Экологичный способ обессоливания. Он основывается на том, что вещества (положительные и отрицательные ионы) притягиваются к электродам под воздействием электрического заряда.

Дистилляция

Это промышленная перегонка жидкости. В ходе нагрева образуется водяной пар. Он впоследствии охлаждается и собирается как конденсат.

Вместо заключения

Мы рассказали, от чего зависит жесткость воды, чем она опасна и как ее устранить. Завершая тему, посмотрим видео:

Перевод единиц измерения Жесткости (градусов) воды.





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Алфавиты, номиналы, единицы / / Перевод единиц измерения величин. Перевод единиц измерения физических величин. Таблицы перевода единиц величин. Перевод химических и технических единиц измерения величин. Величины измерения. Таблицы соответствия величин.  / / Перевод единиц измерения Жесткости (градусов) воды.

Поделиться:   

Перевод единиц измерения Жесткости (градусов) воды. Перевод единиц (градусов) жесткости воды.

Перевод единиц жесткости воды в пересчете по кальцию. Вполне можно пользоваться вне зависимости от реального состава жесткости.
°Ж
= 1 мг-экв/л
mmol/L ppm, mg/L dGH, °dH gpg °e, °Clark °fH
1 русский °Ж = 1 мг-экв/л это: 1 0,5 50,05 2,804 2,924 3,511 5,005
1 ммоль/л = mmol/L это: 2 1 100.1 5.608

Жесткость воды что это такое

Проблемы водоподготовки в быту и на производстве решаются путем применения различных методик и специального оборудования. Ответ на вопрос, что такое жесткость в воде и как ее уменьшить до приемлемых величин - один из самых сложных и трудно решаемых даже при наличии доступных систем фильтрации. Вместе с тем высокое содержание растворимых солей негативно сказываются на состоянии здоровья человека, бытовых приборов и технологического оборудования.

Жесткость воды - это показатель качества, во многом определяющий ее физико-химические свойства и возможности применения. В предлагаемой статье рассматриваются причины этого явления, устанавливаются различия параметров жидкости в зависимости от концентрации солей. Также приводятся требования к жидкости и разбираются существующие бытовые и профессиональные методы ее умягчения.

Что такое жесткость воды

Оксид водорода (вода) - самая распространенная жидкость на земле, обладающая уникальными свойствами растворять в себе многие химические элементы и соединения. Понятие жесткости воды в определении трактуется как количественный показатель концентрации солей щелочноземельных и иных металлов. Преимущественно это соединения кальция и магния.

Термин общая жесткость воды возник в результате наблюдений за состоянием тканей после стирки. Особая структура материала, состоящего из отдельных нитей, способствует накоплению упомянутых солей металлов. При большом их содержании ткань, становится жесткой и грубой. Позже было замечено, что высокая концентрация таких соединений существенно снижает эффективность моющих средств.

Жесткость воды - это соли кальция и магния, образующие накипь на внутренних поверхностях нагревательных приборов и теплообменников. Это в свою очередь приводит к ухудшению эксплуатационных и экономических характеристик нагревательного оборудования. В отдельных случаях трубопроводы в буквальном смысле закупориваются, что делает невозможным их использование по назначению. Определить есть ли в воде жесткость можно даже в домашних условиях!

Основные причины образования жесткости воды

Фактически эта жидкость является универсальным растворителем, который при контакте с почвой и минералами насыщается содержащимися в ней веществами и химическими соединениями. Отвечая на вопрос о жесткости воды, и чем она обусловлена, необходимо выделить основные источники солей щелочноземельных металлов:

  • Для подземных источников - это пласты известняка, сквозь которые просачивается жидкость.
  • Для открытых водоемов и приповерхностных слоев - это геологические породы: природный гипс, доломит и другие.
  • Ионы кальция и магния насыщают воду в результате химических реакции диоксида углерода и некоторых минералов.
  • Микробиологические процессы в грунтах и на сельскохозяйственных угодьях в районах водосбора.

Помимо естественных причин повышенное содержание ионов жесткости в воды обусловлено также и техногенными. В составе стоков промышленных, строительных и коммунальных предприятий имеется большое количество примесей. В результате происходит вторичное загрязнение водоемов и водоносных слоев.

Естественные процессы химического выветривания горных пород и техногенные факторы определяют параметры жесткости воды питьевой или технической. Эти показатели неодинаковы для различных источников и постоянно изменяются:

  • Повышаются в результате испарения влаги с открытых поверхностей водоемов.
  • Снижаются при выпадении атмосферных осадков, таянии льдов и снега.

Значительное содержание извести в воде - это жесткость преимущественно естественного происхождения, характерная для подземных источников, в том числе и для артезианских скважин. Минерал вымывается из геологических пластов потоками жидкости при просачивании вглубь земной коры. Затем этот раствор через родники и ключи пополняет водный баланс открытых источников.

Происходит постоянный кругооборот, и жесткость воды в некоторой степени зависит от времени года. Весной в ходе таяния снегов и активных осадков он существенно уменьшается в другие периоды и, особенно при засухах - увеличивается.

Виды жесткости воды

Уровень содержания солей и их состав для разных источников водоснабжения как открытых, так и закрытых различаются и существенно. Возникает закономерный вопрос, а какова жесткость воды, и какой она может быть в зависимости от происхождения. Существует классификация по уровню насыщенности химическими веществами и соединениями, для удобства сведенная в таблицу:

Приведенная шкала наглядно показывает уровни жесткости воды, и в чем она измеряется в системах, принятых в разных государствах. Данная классификация отображает методические подходы к определению означенного показателя в соответствии с нормативными документами следующих стран:

  1. Россия. Государственный стандарт.
  2. Германия. Институт стандартизации - DIN.
  3. США. Агентства по охране окружающей среды Соединенных Штатов Америки - USERA.

Упомянутый градус жесткости воды - это единица измерения, принятая в западных странах. Этот показатель соответствует следующим значениям:

  • В Германии (°dH). Одна часть CaO или 0,719 части MgO на 100 тыс. частей воды.
  • В Британии (°e). 1 гран CaCO3 на один галлон жидкости.
  • В США (ppm) и Франции (°TH). Одна часть CaCO3 на 100 тыс. частей воды.

При сравнительно невысоком уровне жесткости воды содержание ионов кальция в ней может достигать 70-80%, в тоже время насыщенность ионами магния редко превышает 50-60%. При увеличении уровня минерализации картина резко меняется: концентрация первых сильно уменьшается и редко доходит до 1 г/л; содержание же ионов магния часто превышает показатель 10 г/л. Такое соотношение особенно характерно для соленых озер, не имеющих стока.

Классификация вод осуществляется не только по уровню жесткости, но и с учетом ее гидрохимического состава. По данному признаку различают следующие разновидности:

  • Общая.
  • Временная (карбонатная).
  • Постоянная (не карбонатная).

Для каждого типа характерно определенное соотношение содержания солей кальция, магния и других. Соответственно методы уменьшения жесткости воды зависят от ее вида, и состав оборудования для конкретного случая определяется с учетом реальных показателей. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Общая жесткость воды

Исследуемый показатель в значительной мере зависит от гидрохимического состава жидкости и уровня насыщения солями кальция и магния. Общая жесткость - это свойство воды, определяемое суммарным содержанием гидрокарбонатов и других соединений названных элементов. Данная характеристика имеет две составляющие:

  1. Карбонатная (временная). Связана с наличием в жидкости гидрокарбонатов кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), которые при нагревании и кипячении образуют CaCO3 и Mg(OH)2 с выделением углекислого газа (CO2).
  2. Некарбонатная (постоянная). Определяется присутствием фосфатов, хлоридов, сульфатов, силикатов и нитратов этих щелочноземельных металлов.

Перечисленные соли, определяющие общую жесткость воды, при кипячении не разлагаются и их удаление из жидкости требует иных методов. Для численного выражения этого показателя используют специальную физическую единицу 1 ммоль-экв./л, которая соответствует содержанию 20,04 мг/л катионов кальция либо 12,16 мг/л катионов магния.

Общая жесткость подземных вод (в некоторых регионах), а также морских и океанских может достигать 80 и даже 100 ммоль-экв/л, что делает их непригодными для использования. В тоже время в реках и озерах, находящихся в таежных районах данный показатель находится на уровне от 0,1 до 0,2 ммоль-экв/л. Такой водой практически невозможно смыть мыльный раствор.

Временная жесткость (карбонатная)

Природная вода содержит значительное количество катионов щелочноземельных металлов. Временная (магниевая и кальциевая) жесткость воды - это показатель присутствия в жидкости гидрокарбонатов названных химических элементов. При нагревании растворимость этих соединений (при уровне pH превышающем 8,3 единицы) существенно уменьшается, и они переходят в следующие формы:

  • осадок хлопьевидный;
  • беловатая пленка на поверхности;
  • кристаллическая накипь.

Временная жесткость воды по кальцию и магнию при этом полностью устраняется - отсюда собственно и название. Помимо кипячения уменьшить означенный показатель возможно используя ионообменные методы и технологии обратного осмоса.

Постоянная жесткость (некарбонатная) воды

Помимо гидрокарбонатов кальция и магния в источниках водоснабжения присутствуют в значительных количествах соли азотной, серной и соляной кислоты. Под некарбонатной жесткостью воды подразумевается суммарное содержание этих химических соединений. Последние при нагревании остаются в растворенном состоянии и не выпадают в осадок.

Некарбонатная жесткость воды именно поэтому и называется постоянной, а для ее устранения необходимо специальное оборудование. Существенно уменьшить концентрацию этих растворимых соединений возможно при использовании ионообменных технологий и деминерализации. Особенно высока эффективность у современных систем умягчения.

Действующие нормативы жесткости воды

Нормы жесткости, характеризующие качество источников водоснабжения, регламентируются во всех развитых странах. В Российской Федерации принят ГОСТ 31954-2012, которым устанавливаются предельные значения общей жесткости воды и определяются способы ее вычисления. Этим документов утверждены два метода: комплексонометрический - основной и атомной спектрометрии - арбитражный.

Жесткость общая воды в части гигиенических норм устанавливается требованиями СанПиН 2.1.4.1075-01, утвержденным Постановление от 26.09.2001 года. Суммарный показатель содержания солей щелочноземельных металлов не должен превышать предельно-допустимых концентраций, которые определены в размере 7,0 и 10,0 мг-экв./л. Второе значение может быть установлено только по решению главного санитарного врача с учетом используемой технологии водоподготовки для конкретного населенного пункта.

Расчет жесткости воды

При определении общей жесткости воды допускается применение вычислительных методов. Этот показатель измеряется в ммоль/дм3 или моль/м3 и описывается следующей формулой:

ЖО = [Ca2+] + [Mg2+] = ЖК + ЖНК;

Данное уравнение позволяет вычислить среднюю жесткость воды, в ней приняты следующие обозначения:

ЖО - общая.

ЖК - карбонатная (временная).

ЖНК - некарбонатная (постоянная).

Для того чтобы рассчитать общую жесткость воды необходимо знать молярную масса катионов кальция и магния, а также анионов сернистой кислоты. Результаты вычислений могут быть использованы для определения наиболее подходящего метода ее очистки. Подобные расчеты проводятся специалистами профильных лабораторий на основании опытных данных.

Методы определения уровня жесткости воды

Как определить жесткость воды? Точная оценка количественных параметров содержания солей производится специализированными лабораториями. В соответствии с ГОСТ 31954-2012 общая жесткость воды определяется комплексонометрическим методом в такой последовательности:

  1. Проба разделяется на две равные части.
  2. В химическую колбу наливают 100 мл исследуемой воды, добавляют к нему 5 мл буферного раствора и сухой индикаторной смеси в количестве 0,06-0,10 г. Получившийся состав титруется трилоном Б.
  3. Аналогичные действия выполняются в отношении второй части пробы в другой лабораторной посуде. Добавление трилона Б осуществляется в два приема: сначала - на 0,5 см3 меньше, чем при исследовании первого образца. После тщательного перемешивания вводится остаток.

Обработка результатов, полученных с использованием описанного метода определения общей жесткости воды, выполняется по следующей формуле:

Ж = M•K•Vтp/Vnp,

где M - коэффициент пересчета;

K - коэффициент поправочный;

Vтp - объем трилона Б, использованного для титрования;

Vnp - количество исследуемой воды из пробы.

Результат испытаний согласно данному методу определения общей жесткости в питьевой воде, а также технической, вычисляется как среднеарифметическое от двух полученных значений. Это позволяет минимизировать погрешность расчетов.

Бытовые способы умягчения воды

Высокая соленость и жесткость воды, используемой в пищу и в хозяйственно-бытовых целях, может принести вред здоровью и привести к выходу из строя бытовой техники. В домашних условиях уменьшить этот показатель можно путем термической и химической обработки исходной жидкости.

Устранимая жесткость воды - карбонатная (временная) снижается при длительном кипячении. В процессе нагрева гидрокарбонатные соединения кальция и магния распадаются и переходят в твердое состояние. Они образуют накипь на стенках посуды, хлопьевидный осадок и поверхностный налет. Последние легко удаляются фильтрованием или отстаиванием.

Химическая обработка в целях снижения жесткости исходной воды выполняется при помощи извести и соды. Первый реагент обеспечивает умягчение жидкости с незначительным содержанием некарбонатных и высокой насыщенностью карбонатными соединениями. Для повышения эффективности данного метода дополнительно применяются реагенты коагулянты.

Комбинирование извести и пищевой соды позволяет уменьшить общую жесткость речной или колодезной воды до значений 1,4-1,8 мг экв./л. Химическая обработка обеспечивает улучшение качества жидкости по данному показателю, но требует очень точной дозировки реагентов. Кроме того она непригодна для приготовления пищи и питья.

Профессиональные методы снижения жесткости воды

Качественное умягчение исходной воды до требуемого уровня возможно только при использовании специального оборудования - фильтров от жесткости воды. Довести показатели жесткости до соответствия требованиям упомянутого СанПиН и "ГОСТ вода питьевая" позволяют следующие технические устройства:

  1. Фильтры умягчения.
  2. Ионообменные фильтры.
  3. Системы обратного осмоса.

При выборе установки для снижения жесткости воды, прибором для ее определения устанавливают точный гидрохимический состав и количественное содержание солей. Оборудование подбирается по результатам испытаний и с учетом требований заказчика к качеству обработанной воды.

Фильтры умягчения

Процесс уменьшения общей жесткости воды должен быть достаточно эффективным и недорогим. В настоящее время основным способом умягчения является метод натрий-катионирования (фильтры умягчения), который применяется и в быту, и в промышленных масштабах. Поток воды пропускается через ионообменные колонны, где происходит замещение кальция и магния катионами натрия. На поверхности полимерных смол происходят следующие химические реакции:

Ca2+ + 2RNa = 2Na+ + R2Ca

Mg2+ + 2RNa = 2Na+ + R2Mg

В результате общая жесткость доводится до уровня питьевой воды по ГОСТу, что делает возможным ее применение для приготовления пищи и хозяйственно-бытовых нужд.

Такие фильтрующие колонны применяются в составе многоступенчатых систем, в которых вода сначала очищается от механических примесей и железа. Это позволяет повысить ресурс основных картриджей, который естественным образом уменьшается в процессе расходования ионов натрия и накопления ионов жесткости. Для восстановления свойств ионообменных смол в системе предусмотрены баки с раствором поваренной соли, клапаны и блоки управления.

Когда датчик фиксирует повышение жесткости воды в ppm, подача ее перекрывается и производится обратная промывка содержимого колонны солевым раствором. После восстановления характеристик полимерных гранул, подача реагента прекращается. Открывается клапан и возобновляется процесс умягчения.

Управление работой такого фильтра, обеспечивающего уменьшение общей жесткости природной воды, в зависимости от комплектности осуществляется в автоматическом или в ручном режиме. В первом варианте используются электронные датчики и электроклапаны. Во втором случае переключение установки в режим регенерации выполняется человеком по истечении определенного периода времени.

Ионообменные фильтры

Данный метод умягчения по принципу действия в значительной мере аналогичен описанному выше. Замещение ионов, обуславливающих жесткость воды, в них происходит с помощью многокомпонентных смол типа Ecomix или Ecotar. В состав этих фильтрующих загрузок входят следующие материалы:

  • Смола инертная обеспечивает обезжелезивание воды.
  • FerroSorb удаляет соединения железа и марганца.
  • HumiSorb нейтрализация органических примесей.
  • Смола ионообменная для умягчения воды.
  • Песок кварцевый в виде подложки, обеспечивающей равномерное распределение потоков жидкости.

Применение многокомпонентных составов для фильтрующих установок позволяет снизить общую жесткость воды за счет реакции замещения катионов кальция и магния. Данная технология более универсальна в сравнении с фильтрами умягчения, однако и менее эффективна. При этом финансовые затраты на ее приобретение и содержание выше нежели у специализированных элементов.

Обратный осмос

Использование полупроницаемых мембран обеспечивает высочайший уровень очистки жидкости от всех видов примесей. В современных системах обратного осмоса показатели общей жесткости воды после кондиционирования на мембранах типа DRO-4040 или DRO-8040 снижаются более чем на порядок. Такие установки применяются для опреснения соленых воды (океанских, морских, озерных и подземных).

Мембраны имеют пористую структур, пропускающую только молекулы воды и задерживающую соединения кальция и магния (гидрокарбонатные и соли кислот). В результате происходит снижение общей жесткости воды до значений, делающих возможным ее применение в фармацевтике и микроэлектронике. Пермеат практически не содержит микроэлементов и нуждается в минерализации для питья и приготовления пищи.

Такие показатели, существенно превосходящие ГОСТ для питьевой воды по общей жесткости, явно избыточны. С учетом высоких начальных затрат на приобретение, монтаж и последующее обслуживание использовать установки обратного осмоса в быту экономически невыгодно. Гораздо эффективнее для таких целей применять традиционные фильтры умягчения.

Что такое общая жесткость воды

Получив представление о жесткости воды, и как она влияет на организм, а также на бытовую технику и другое оборудование, приходим к выводу о необходимости ее нормализации. Кустарные методы (кипячение или химобработка) не обеспечивают надлежащего качества воды. Кардинальное решение проблемы возможно только при использовании современных фильтрационных установок.

Компания Diasel Enginereeng предлагает высокоэффективные системы водоподготовки: фильтры умягчения и ионообменные, а также обратноосмотические. Мы предоставляем полный комплекс услуг по проектированию установок, подбору, монтажу и запуску оборудования. Наши специалисты обеспечивают их сервисное и гарантийное обслуживание. Перейти в раздел "Контакты".

Рассказываем о жесткости воды. - VodaLab

Жесткая вода чаще всего ассоциируется с накипью на дне чайника или ощущением мыла на руках после мытья рук, некоторые испытывают ощущение «жестких волос». По этому критерию люди обычно оценивают качество воды. В этой статье мы рассмотрим жесткость со стороны физики и химии, изучим ее свойства, разновидности, влияние на здоровье человека и способы ее устранения жесткости воды.

Соли жесткости

 Эффект жесткой воды

Жесткость воды — это концентрация растворённых в ней солей магния (Mg) и кальция (Ca): гидрокарбонатов, хлоридов и сульфатов. Проще говоря, жесткой называется вода, содержащая в себе большое количество солей. Почему воду назвали «жесткой»? Женщины в старину стирали вещи на берегу рек и озер, в воде которых содержат кальций, отчего ткань становилась жесткой на ощупь.

Жесткость воды делится на 3 вида:

  • Карбонатная, т.е. временная. Она ликвидируется с помощью обычного кипячения воды и обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2.
  • Некарбонатная, т.е. постоянная. Возникает из-за присутствия других солей, например CaSO4, Ca(Cl)2, MgSO4, Mg(Cl)2. При кипячении воды не устраняется.
  • Общая. Представляет собой суммарную концентрацию ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной и некарбонатной жесткости.

Единицы измерения жесткости:

Не существует единой единицы измерения жесткости. В России, в соответствии с Госстандартом, в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3). В Германии — 2.8DH°; во Франции — 5F°; в Америке — 50.05 ppm CaCO3.

Классификация воды по жесткости:
Характеристика Жесткость, мг-экв/л
 очень мягкая вода до 1,5 мг-экв/л
 мягкая вода от 1,5 до 4 мг-экв/л
 вода средней жесткости от 4 до 8 мг-экв/л
 жесткая вода от 8 до 12 мг-экв/л
 очень жесткая вода более 12 мг-экв/л

Согласно требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 жесткость питьевой воды должна быть не выше 7 мг-экв/л.

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.

Способы борьбы с жесткой водой:

Для смягчения жесткости воды специалисты рекомендуют приобрести умягчители, которые являются самыми эффективными в борьбе с солями жидкости. Также существует несколько способов смягчения воды в домашних условиях, самым простым и привычным из которых является кипячение воды.

Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда примерно 90% жидкости превратится в лед, нужно разморозить его обратно, а соли останутся в оставшейся незамороженной жидкости.

При выборе степени жесткости воды лучше придерживаться середины. Самым оптимальным является использование воды средней жесткости для приготовления пищи и мягкой воды для гигиенических процедур. А чтобы ваша бытовая техника не страдала от повышенной жесткости, лучше приобрести умягчитель.

Заказать анализ воды на жесткость вы можете на нашем сайте vodalab.ru. Каждый из представленных на сайте анализов содержит исследование воды на жесткость.

О других загрязнителях воды, таких как железомутность и марганец, вы также можете узнать подробнее в нашем блоге.

Жесткость воды

Есть разные типы жесткости воды:

● TH Общая жесткость
● CH Карбонатная жесткость (временная жесткость)
● NCH Негарбонатная жесткость (постоянная твердость)
● PsH Псевдотвердость

Общая жесткость TH

Общая жесткость определяется как молярные концентрации всех мульти- -валентных катионов в воде (т.е.е. все, кроме одновалентных катионов):

(1) Общая жесткость TH = Σ многовалентных катионов

На практике он часто используется как сумма двух наиболее важных пресноводных катионов, кальция и магния:

(1а) TH ≈ [Ca] + [Mg]

Но это только приблизительное значение, хотя и хорошее. Правильная формула (согласно определению в 1 ):

»
(1б) TH = [Ca] + [Mg] + [Sr] + [Ba] + [Fe] + [Mn] + [Al] +…

Существует несколько шкал жесткости воды.Например, она может быть выражена в мэкв / л (единицы СИ), или в ppm CaCO 3 , или в немецких градусах жесткости:

.
(2а) TH, мг-экв / л = 2 × ([Ca в мМ] + [Mg в мМ])
(2б) TH, частей на миллион = 100,1 × ([Ca в мМ] + [Mg в мМ])
(2c) TH дюйм ° d = 0.1339 × [Ca в мг / л] + 0,2307 × [Mg в мг / л]

Правила разговора с другими устройствами приведены в таблице ниже. Общая жесткость TH используется для классификации водных растворов по четырем категориям жесткости воды.

Примечание. Если концентрации ионов Ca и Mg выражены как «ppm CaCO 3 », 1a также отображается в виде:

(3) Общая жесткость TH = жесткость по кальцию + жесткость по магнию

Карбонатная жесткость CH

В то время как общая жесткость в 1 определяется содержанием катионов , существует также противоположная точка зрения, взятая из содержания анионов , которые делят общую жесткость на карбонатную жесткость CH (временную жесткость) и некарбонатную жесткость. NCH ​​(постоянная твердость):

(4) Общая жесткость TH = CH + NCH

Карбонатная жесткость напрямую зависит от щелочности:

(5а) CH в мэкв / л = [Алк в мэкв / л]
(5б) CH, ° dH = 2.809 × [Алк в мэкв / л]

Это означает, что в химии воды термины карбонатная жесткость и щелочность (т. Е. Щелочность M или общая щелочность) являются синонимами:

(6) Карбонатная жесткость CH = Щелочность

Программа вычисляет TH и CH и отображает обе величины в таблицах результатов, как показано здесь.

Нкарбонатная жесткость NCH

И общая жесткость, и щелочность (т.е.е. карбонатная жесткость) - общие параметры анализа воды. Некарбонатная жесткость - согласно 4 - разница обоих величин:

(7) NCH = TH - CH

Карбонатная жесткость называется временной жесткостью , потому что карбонаты Ca и Mg осаждаются в виде минералов при нагревании, тогда как Ca и Mg, связанные с сульфатами, хлоридами или нитратами, не осаждаются при нагревании (поэтому NCH называется постоянной твердостью ) .

Альтернативное толкование. Негарбонатная жесткость - это мера превышения сильных кислот над сильными основаниями:

(8) NCH = сильные кислоты - сильные основания

При анализе воды сильных кислот проявляют себя в присутствии некарбонатных анионов, таких как сульфат, хлорид, нитрат. С другой стороны, сильных оснований обозначены одновалентными катионами (например,г. Na, K, аммоний). Таким образом, 8 преобразуется в

(9) NCH [мэкв / л] ≈ (2 × сульфат + хлорид + нитрат) - (Na + K + аммоний)

, где измеренные концентрации следует вводить в ммоль / л.

Псевдотвердость PsH

Три величины, TH, CH и NCH, образуют стандартную терминологию жесткости воды почти во всех учебниках. Однако проблема возникает, если измеренная щелочность (т.е.е. CH) превышает общую жесткость: CH> TH. В этом частном случае 4 теряет смысл.

Чтобы решить эту проблему, терминология твердости должна быть расширена за счет дополнительной величины - псевдотвердости PsH (или «кажущейся твердости»). Он определяется как «отрицательный NCH» и выражается обратной цифрой 8 :

.
(10) PsH = сильные основания - сильные кислоты = - NCH
(11) PsH [мэкв / л] ≈ (Na + K + аммоний) - (2 × сульфат + хлорид + нитрат)

Другими словами, PsH - это часть карбонатной жесткости, которая принадлежит одновалентным катионам (Na, K, аммоний).

Расширение общего отношения твердости

За счет дополнительного количества PsH мы можем расширить «стандартное уравнение твердости» (4):

(12) Жесткость воды: TH + PsH = CH + NCH

Важно отметить, что PsH и NCH взаимоисключают в приведенной выше формуле: либо сильные основания перевешивают сильные кислоты (тогда NCH = 0), либо наоборот (тогда PsH = 0). Таким образом, 12 становится:

(13а) TH ≥ CH: TH = CH + NCH PsH = 0
(13б) TH TH + PsH = CH NCH = 0

где 13a представляет собой «стандартное» соотношение твердости обычных учебников.

Пример: TH ≥ CH

Случай TH ≥ CH характерен практически для всех природных вод. Для иллюстрации возьмем пример воды C1.sol (кнопка Открыть ) со следующими параметрами:

т 10 ° С
pH 7,34
Алк 2,50 мМ
Ca 1,40 мМ
мг 0.23 мМ
Na 0,30 мМ
К 0,05 мМ
Класс 0,25 мМ
SO4 0,38 мМ
NO3 0,15 мМ

Запустите пробу воды, нажав кнопку Start . Программа жалуется на ненулевой CBE, и мы устанавливаем точный баланс заряда, регулируя DIC (что снижает щелочность с 2.От 50 до 2,45 мэкв / л). Полученные значения твердости (как показано в столбце таблицы Output1 ):

TH = 2,45 мэкв / л
CH = 3,26 мэкв / л

Из разницы получаем: NCH = 0,81 мэкв / л. Псевдотвердости нет (PsH = 0). Общая жесткость определяется суммой Ca и Mg: TH = (2 × 1,40 + 2 × 0,23) мг-экв / л = 3,26 мг-экв / л - как показано на диаграмме выше.

Пример: TH

Мы используем тот же пример вода C1.sol и добавить 2 мМ NaOH (с кнопкой Reac ) .

За счет добавления 2 мэкв / л сильного основания щелочность и, следовательно, CH увеличиваются на * 2 мэкв / л, а общая жесткость остается неизменной:

CH = 4,45 мэкв / л
TH = 3,26 мэкв / л

Здесь разница выражена псевдотвердостью: PsH = 1,19 мэкв / л. Нет НЧ.

Значение PsH также можно рассчитать, подставив молярные концентрации входящей воды в 11 :

(14) PsH = (2.30 + 0,05) - (2 × 0,38 + 0,25 + 0,15) = 1,19 мэкв / л

Обратите внимание, что Na также включает добавку 2 мМ NaOH : Na = (2,0 + 0,3) мэкв / л . Расчетное значение 14 явно показано как «Diff» на приведенной выше диаграмме.

Кальцитовые осадки. Из-за добавления 2 мМ NaOH вода становится перенасыщенной кальцитом. На нижнем графике показаны результаты при осаждении 1,37 мМ кальцита (столбец таблицы Output2 ):

Канал = (4.45 - 2 × 1,37) мэкв / л = 1,71 мэкв / л
TH = (3,26 - 2 × 1,37) мэкв / л = 0,52 мэкв / л
PsH = CH - TH = 1,19 мг-экв / л (без изменений)

Другие примеры

Далее мы добавляем один или два реагента в количестве 1 мМ в чистую воду (H 2 O). Результаты 20 расчетов приведены в таблице ниже; каждая строка относится к одному вычислению. Значения TH, CH, NCH и PsH приведены в последних столбцах.

Примечание: в случаях, когда CaCO 3 (кальцит) становится перенасыщенным (SI> 0), добавляется дополнительная строка для отображения результатов после осаждения кальцита.

Таблица преобразования

Жесткость воды выражается в разных единицах:

(15а) Немецкий язык: 1 ° д = 10 мг / л CaO
(15б) Французский градус: 1 ° f = 10 мг / л CaCO 3
(15c) Английский градус (° Кларк): 1 ° в. Д. = 10 мг CaCO 3 в 0.7 л
(15д) 1 часть на миллион CaCO 3 (норма США): 1 ° а = 1 мг / л CaCO 3

Эти единицы связаны между собой простыми правилами преобразования:


частей на миллион CaCO 3 ° d ° f ° в.д. мэкв / л ммоль / л
1 часть на миллион CaCO 3 = 1 0.06 0,10 0,07 0,02 0,01
1 ° d = 17,8 1 1,78 1,25 0,357 0,178
1 ° = 10,0 0,56 1 0.70 0,2 0,1
1 ° в. Д. = 14,3 0,80 1,43 1 0,285 0,142
1 мэкв / л = 50,04 2,8 5 3,51 1 0.5
1 ммоль / л = 100.09 5,6 10 7,02 2 1

Коэффициенты пересчета в этой таблице вытекают непосредственно из молярных масс карбоната кальция и оксида кальция:

(16а) CaCO 3 : 100.09 г / моль или 1 мг / л CaCO 3 = 0,010 мМ
(16б) CaO: 56,08 г / моль или 10 мг / л CaO = 0,178 мМ

Примечания и сноски

[последнее изменение: 15 декабря 2020 г.]


.

Объяснение жесткости воды | Cropaia

Жесткость воды определяется как сумма ионов двухвалентных металлов в воде. Основными факторами жесткости воды являются кальций и магний. Дополнительные факторы, влияющие на жесткость воды, включают железо (Fe 2+ ), стронций (Sr 2+ ), цинк (Zn 2+ ), марганец (Mn 2+ ) и другие ионы. Однако их концентрации обычно значительно ниже, чем концентрации кальция и магния.

В большинстве случаев сумма кальция и магния в воде дает адекватный показатель жесткости.

КАК ВЛИЯЕТСЯ ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ?

Кроме того, кальций и магний реагируют с мылом с образованием мыльной пены. Жесткая вода увеличивает расход мыла, так как мыло не пенится.

Имеет ли жесткость воды положительное влияние?

Да, в надлежащих концентрациях кальций и магний положительно влияют на здоровье человека, а также на растения.Оба они являются важными питательными веществами, и их недостаток может вызвать проблемы со здоровьем, поэтому для питьевой воды и воды для орошения благоприятен определенный уровень жесткости.

ВРЕМЕННАЯ ЖЕСТКОСТЬ VS. ПОСТОЯННАЯ ТВЕРДОСТЬ

Существует два типа твердости - временная твердость и постоянная твердость.

Временная твердость - также называемая «карбонатной жесткостью». Этот тип жесткости относится к карбонатам и бикарбонатам кальция и магния в воде.Нагревание воды или реакция на нее с известью устраняют эту жесткость. CO2 выделяется в виде газа, и образуются осадки нерастворимого карбоната кальция и / или гидроксида магния.

Ca (HCO 3 ) 2 -> CaCO 3 ↓ + CO 2 ↑ + H 2 O.

Mg (HCO 3 ) 2 -> Mg (OH) 2 ↓ + 2CO 2

Постоянная твердость , также называемая «негарбонатная жесткость»; жесткость из-за присутствия сульфатов, хлоридов и нитратов кальция или магния.Например, сульфат кальция, хлорид магния и т. Д.

Удаление постоянной жесткости производится с помощью извести или извести с кальцинированной содой, в зависимости от химического состава воды.

Узнать больше

В КАКИХ ЕДИНИЦАХ ВЫРАЖАЕТСЯ ЖЕСТКОСТЬ?

Наиболее распространенной единицей измерения уровня жесткости воды является «мг / л как CaCO 3 ».

Концентрации кальция и магния выражены в эквиваленте CaCO 3 .

Следующую формулу можно использовать для расчета жесткости, если известны концентрации кальция и магния в воде:

Жесткость воды = 2,5Ca + 4,1 мг

Где кальций и магний измеряются в ppm (1ppm = 1 мг / Л).

Например, вода с содержанием 50 ppm Ca и 15 ppm магния будет иметь жесткость:

2,5 × 50 + 4,1 × 15 = 186,5 мг / л CaCO 3

Дополнительные единицы включают:

dGH - ' «Степени общей твердости» или «Немецкие градусы».

1 dGH = 17,484 мг / л CaCO 3

Зерна на галлон: 1 г / л = 17,1 мг / л CaCO 3

Французские градусы ⁰ f H:

1 Французские градусы = 10 мг / л CaCO 3

Классификация уровней жесткости воды:

90232 9013 900 60 мг / л

Жесткость в мг / л CaCO3
Уровень жесткости

Мягкий

60–120 мг / л

Среднетвердый

120–180 мг / л 900

Жесткий

> 180 мг / л

Очень жесткий

.

Измерение твердости, проводимости, TDS

Общая жесткость воды связана с растворенными в ней минералами. генеральный твердость - это вводящий в заблуждение термин, который часто путают с карбонатной жесткостью или временной твердостью, которая на самом деле связана с щелочность и относится к «буферной способности» воды (ее способности противостоять изменениям pH). Это означает, что если карбонатная жесткость высока, тогда pH будет чрезвычайно стабильным или, альтернативно, если карбонатная жесткость низкая, pH воды может легко колебаться.Термин общая твердость должен быть заменен более простым термином: твердость.
Жесткость воды - это измерение количества ионов, потерявших два электрона. (двухвалентные катионы) растворены в тестируемой воде и, следовательно, относятся к общему количеству растворенных твердых веществ. Более двухвалентные катионы растворяется в воде тем «жестче» вода. Обычно наиболее распространенными двухвалентными катионами являются кальций и магний, однако другие двухвалентные катионы могут вносить вклад, включая железо, стронций, алюминий и марганец.Обычно другой двухвалентные катионы вносят незначительный вклад в измерение жесткости воды или не вносят заметных изменений в нее. Ручей или река твердость отражает геологию водосборного бассейна и иногда дает меру влияния человеческой деятельности на водораздел. Например, на участках, где поблизости есть действующие или заброшенные шахты, часто наблюдается более высокая концентрация ионов железа в вода с очень высокой степенью жесткости.
Жесткость воды может быть выражена во многих различных единицах, включая французские градусы, немецкие градусы, градусы Кларка, зерна на галлон, мг / л CaCO3 (карбонат кальция) и ppm (части на миллион). Общие преобразования ниже:
1 ppm = 1 мг / л CaCO3
1 ppm = 0,058 гран / галлон США
1 ppm = 0,07 градуса Кларка
1 ppm = 0,10 французского градуса
1 ppm = 0.056 немецких дипломов
1 французский градус = 1 гидротиметрический градус
1 градус Кларка = 1 гран / британский галлон карбоната кальция
1 французский диплом = 1 часть на 100000 карбоната кальция
1 немецкий диплом = 1 часть / 100000 оксида кальция
1 гран / галлон США = 17,1 частей на миллион
1 гран / галлон США = 1,20 градуса Кларка
1 гран / галлон США = 1,71 французского градуса
1 гран / галлон США = 0.958 немецких дипломов
Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) относится к количеству всех неорганических твердых веществ, растворенных в воде. Этот означает, что он будет измерять ионы, которые влияют на жесткость воды, например, кальций, а также ионы, которые не влияют на жесткость воды, например натрий. В Измерение TDS лучше отражает общее содержание минералов в воде, чем измерение жесткости воды. Тем не мение, в целях оценки жесткость воды можно приблизительно рассчитать, разделив значение ppm (частей на миллион) TDS на 10 дает значение твердости с погрешностью всего 2-3 французских градуса.Измерения TDS также могут быть получены из измерение относительной проводимости.
Электропроводность аналогична измерениям TDS. Электропроводность - это мера способности вещество, проводящее электрический ток. Измерения проводимости предлагают быстрый и неразрушающий способ измерения ионов содержание в образце. Измерение проводимости производится электронным датчиком или измерителем в микро / миллисименсах на 1 метр. сантиметр или промилле.Электропроводность увеличивается с увеличением содержания ионов, а это означает, что в большинстве случаев она дает хороший аппроксимация измерения TDS с использованием коэффициента преобразования 1 ppm = 2 мкСм / см. Электропроводность - это температура чувствительны и обычно стандартизированы до 25 ° C. Хотя проводимость - это удобный способ получить приближение жесткость воды у него есть недостаток, заключающийся в объединении всех ионов при измерении, в том числе тех, которые не влияют на жесткость воды.Это приближение твердости дает ошибку, аналогичную измерению TDS в 2-3 французских градуса твердости.
Можете ли вы измерить жесткость воды с помощью датчика проводимости или Датчик TDS? Да, однако это зависит от точности, которую вы хотите измерение. В целом в следующей таблице описывается жесткость воды, измеренная с помощью TDS, проводимости или жесткости. измерение.
.

жесткость воды

Это два типа жесткости воды. Временная и постоянная твердость. Этот калькулятор определяет постоянную общую жесткость. Для получения информации о временной жесткости воды щелкните здесь.

Общая постоянная жесткость воды рассчитывается по следующей формуле:

ОБЩАЯ ПОСТОЯННАЯ ЖЕСТКОСТЬ = КАЛЬЦИЕВАЯ ЖЕСТКОСТЬ + МАГНИЕВАЯ ЖЕСТКОСТЬ

Кальциевая и магниевая жесткость - это концентрация ионов кальция и магния, выраженная в эквиваленте карбоната кальция.Молярная масса CaCO 3 , Ca 2+ и Mg 2+ составляет соответственно 100,1 г / моль, 40,1 г / моль и 24,3 г / моль.
Соотношение молярных масс составляет:

Таким образом, общая постоянная жесткость воды, выраженная в эквиваленте CaCO 3 , может быть рассчитана по следующей формуле:

Следующий калькулятор вычисляет и дает представление об общей жесткости воды.Поля, отмеченные *, обязательны для заполнения.

Следующие значения используются для определения жесткости воды:

Концентрация как CaCO3 Показатель
от 0 до 60 мг / л Мягкая вода
от 60 до 120 мг / л Умеренно жесткая вода
120-180 мг / л Жесткая вода
> 180 мг / л Очень жесткая вода

Другие калькуляторы

Предупреждение: Lenntech BV не может нести ответственность за ошибки в расчетах, самой программе или объяснениях.Если у вас есть вопросы или замечания, свяжитесь с нами.

.

Жесткая вода - wikiwand

Для более быстрой навигации этот iframe предварительно загружает страницу Wikiwand для Hard water .

Подключено к:
{{:: readMoreArticle.title}}

Из Википедии, свободной энциклопедии

{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}} Эта страница основана на статье в Википедии, написанной участники (читать / редактировать).
Текст доступен под Лицензия CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия.
Изображения, видео и аудио доступны по соответствующим лицензиям.
{{current.index + 1}} из {{items.length}}

Спасибо за жалобу на это видео!

Пожалуйста, помогите нам решить эту ошибку, написав нам по адресу support @ wikiwand.com
Сообщите нам, что вы сделали, что вызвало эту ошибку, какой браузер вы используете и установлены ли у вас какие-либо специальные расширения / надстройки.
Спасибо! .

жесткость воды Википедия

Вода с высоким содержанием минералов

Смеситель для ванны с отложениями накипи из-за жесткой воды в Южной Аризоне.

Жесткая вода - вода с высоким содержанием минералов (в отличие от «мягкой воды»). Жесткая вода образуется, когда вода просачивается через отложения известняка, мела или гипса [1] , которые в основном состоят из карбонатов, бикарбонатов и сульфатов кальция и магния. Оксиды железа или карбонаты железа могут придавать красновато-коричневый цвет отложениям из жесткой воды.

Жесткая питьевая вода может иметь умеренную пользу для здоровья, но может создавать серьезные проблемы в промышленных условиях, где жесткость воды контролируется, чтобы избежать дорогостоящих поломок котлов, градирен и другого оборудования, которое работает с водой.В домашних условиях на жесткую воду часто указывает отсутствие пены при взбалтывании мыла с водой, а также образование накипи в чайниках и водонагревателях. [2] Везде, где жесткость воды вызывает беспокойство, обычно используется умягчение воды для уменьшения неблагоприятного воздействия жесткой воды.

Источники твердости []

Жесткость воды определяется концентрацией многовалентных катионов в воде. Многовалентные катионы представляют собой положительно заряженные комплексы металлов с зарядом более 1+.Обычно катионы имеют заряд 2+. Общие катионы, встречающиеся в жесткой воде, включают Ca 2+ и Mg 2+ . Эти ионы попадают в водоснабжение путем выщелачивания из минералов в водоносном горизонте. Обычные кальцийсодержащие минералы - это кальцит и гипс. Распространенным минералом магния является доломит (который также содержит кальций). Дождевая и дистиллированная вода мягкие, потому что содержат мало ионов. [3]

Следующая равновесная реакция описывает растворение и образование карбоната кальция и бикарбоната кальция (справа):

CaCO 3 (т) + CO 2 (водн.) + H 2 O (л) ⇌ Ca 2+ (водн.) + 2 HCO -
3 (водн.)

Реакция может идти в любом направлении.Дождь, содержащий растворенный диоксид углерода, может реагировать с карбонатом кальция и уносить с собой ионы кальция. Карбонат кальция может повторно осаждаться в виде кальцита, когда диоксид углерода теряется в атмосферу, иногда образуя сталактиты и сталагмиты.

Ионы кальция и магния иногда можно удалить с помощью смягчителей воды. [4]

Временная твердость []

Временная жесткость - это тип жесткости воды, вызванный присутствием растворенных минералов бикарбоната (бикарбоната кальция и бикарбоната магния).При растворении эти минералы дают катионы кальция и магния (Ca 2+ , Mg 2+ ), а также карбонатные и бикарбонатные анионы (CO 2−
3 и HCO -
3 ). . Присутствие катионов металлов делает воду жесткой. Однако, в отличие от постоянной жесткости, вызываемой сульфатными и хлоридными соединениями, эту «временную» жесткость можно уменьшить либо путем кипячения воды, либо путем добавления извести (гидроксида кальция) в процессе умягчения извести. [5] Кипячение способствует образованию карбоната из бикарбоната и осаждению карбоната кальция из раствора, оставляя воду, которая становится более мягкой при охлаждении.

Постоянная твердость []

Постоянную твердость (содержание минералов) обычно трудно удалить кипячением. [6] Если это происходит, это обычно вызвано присутствием в воде сульфата кальция / хлорида кальция и / или сульфата магния / хлорида магния, которые не выпадают в осадок при повышении температуры.Ионы, вызывающие постоянную жесткость воды, можно удалить с помощью смягчителя воды или ионообменной колонки.

постоянная жесткость = постоянная кальциевая жесткость + постоянная магниевая жесткость.

Эффекты []

В жесткой воде мыльные растворы образуют белый осадок (мыльную пену) вместо образования пены, поскольку ионы 2+ разрушают поверхностно-активные свойства мыла, образуя твердый осадок (мыльную пену). Основным компонентом такой накипи является стеарат кальция, который образуется из стеарата натрия, основного компонента мыла:

2 C 17 H 35 COO - (водн.) + Ca 2+ (водн.) → (C 17 H 35 COO) 2 Ca (s)

Твердость Таким образом, ее можно определить как способность пробы воды потреблять мыло или как способность осаждать мыло как характеристическое свойство воды, которое предотвращает пенообразование мыла.Синтетические моющие средства не образуют такой накипи.

Фрагмент древнеримского акведука Эйфель в Германии. После того, как акведук эксплуатировался около 180 лет, вдоль стен были обнаружены минеральные отложения толщиной до 20 см (8 дюймов).

Жесткая вода также образует отложения, забивающие водопровод. Эти отложения, называемые «накипью», состоят в основном из карбоната кальция (CaCO 3 ), гидроксида магния (Mg (OH) 2 ) и сульфата кальция (CaSO 4 ). [3] Карбонаты кальция и магния имеют тенденцию откладываться в виде грязно-белых твердых частиц на внутренних поверхностях труб и теплообменников.Это осаждение (образование нерастворимого твердого вещества) в основном вызвано термическим разложением бикарбонат-ионов, но также происходит в тех случаях, когда карбонат-ион находится в концентрации насыщения. [7] Образовавшийся в результате накипь ограничивает поток воды в трубах. В котлах отложения ухудшают поток тепла в воду, снижая эффективность нагрева и позволяя металлическим компонентам котла перегреваться. В системе под давлением такой перегрев может привести к выходу котла из строя. [8] Повреждения, вызванные отложениями карбоната кальция, варьируются в зависимости от кристаллической формы, например, кальцита или арагонита. [9]

Присутствие ионов в электролите, в данном случае жесткой воде, также может привести к гальванической коррозии, при которой один металл будет предпочтительно корродировать при контакте с другим типом металла, когда оба находятся в контакте. с электролитом. Умягчение жесткой воды ионным обменом не увеличивает ее коррозионную активность как таковая .Точно так же, когда используется свинцовая сантехника, умягченная вода существенно не увеличивает растворяющую способность. [10]

В плавательных бассейнах жесткая вода проявляется в виде мутной или мутной (молочной) воды. Гидроксиды кальция и магния растворимы в воде. Растворимость гидроксидов щелочноземельных металлов, к которым относятся кальций и магний (группа 2 периодической таблицы), увеличивается при движении вниз по столбцу. Водные растворы этих гидроксидов металлов поглощают диоксид углерода из воздуха, образуя нерастворимые карбонаты, вызывая помутнение.Это часто происходит из-за чрезмерно высокого pH (pH> 7,6). Следовательно, обычным решением проблемы является, при поддержании концентрации хлора на должном уровне, снижение pH путем добавления соляной кислоты, оптимальное значение находится в диапазоне от 7,2 до 7,6.

Умягчение []

Часто бывает желательно смягчить жесткую воду. Большинство моющих средств содержат ингредиенты, которые противодействуют воздействию жесткой воды на поверхностно-активные вещества. По этой причине в умягчении воды часто нет необходимости.Там, где применяется умягчение, часто рекомендуется умягчать только воду, направляемую в системы горячего водоснабжения, чтобы предотвратить или отсрочить неэффективность и повреждение из-за образования накипи в водонагревателях. Обычный метод умягчения воды включает использование ионообменных смол, которые заменяют ионы, такие как Ca 2+ , на удвоенное количество монокатионов, таких как ионы натрия или калия.

Стиральная сода (карбонат натрия, Na 2 CO 3 ) легко достается и уже давно используется в качестве смягчителя воды для домашнего белья вместе с обычным мылом или моющими средствами.

Соображения, касающиеся здоровья []

Всемирная организация здравоохранения заявляет, что «не существует убедительных доказательств того, что жесткость воды оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье человека». [2] Фактически, Национальный исследовательский совет США обнаружил, что жесткая вода на самом деле служит пищевой добавкой для кальция и магния. [11]

Некоторые исследования показали слабую обратную зависимость между жесткостью воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями у мужчин, вплоть до уровня 170 мг карбоната кальция на литр воды.Всемирная организация здравоохранения рассмотрела доказательства и пришла к выводу, что данных недостаточно, чтобы дать рекомендацию по уровню жесткости. [2]

Были сделаны рекомендации для максимального и минимального уровней кальция (40–80 частей на миллион) и магния (20–30 частей на миллион) в питьевой воде, а также общей жесткости, выраженной как сумма кальция и магния. концентрации 2–4 ммоль / л. [12]

Другие исследования показали слабую корреляцию между здоровьем сердечно-сосудистой системы и жесткостью воды. [13] [14] [15]

Некоторые исследования связывают потребление жесткой воды в домашних условиях с повышенной экземой у детей. [16] [17] [18] [19]

Было проведено многоцентровое рандомизированное контролируемое испытание ионообменных смягчителей для лечения детской экземы, «Умягченная вода», (SWET). была проведена в 2008 году. Однако значимой разницы в облегчении симптомов между детьми, имеющими доступ к домашнему смягчителю воды, и детьми, не имеющими этого, не обнаружено. [20]

Размер []

Твердость может быть определена с помощью инструментального анализа. Общая жесткость воды представляет собой сумму молярных концентраций Ca 2+ и Mg 2+ в единицах моль / л или ммоль / л. Хотя жесткость воды обычно измеряет только общие концентрации кальция и магния (двух наиболее распространенных ионов двухвалентных металлов), железо, алюминий и марганец также могут присутствовать в повышенных количествах в некоторых местах. Присутствие железа обычно придает кальцинозу коричневатый (ржавый) цвет, а не белый (цвет большинства других соединений).

Жесткость воды часто выражается не в виде молярной концентрации, а в различных единицах измерения, например в градусах общей жесткости (dGH), немецких градусах (° dH), частях на миллион (ppm, мг / л или американских градусах). , зерна на галлон (gpg), английские градусы (° e, e или ° Clark) или французские градусы (° fH, ° f или ° HF; строчная буква f используется для предотвращения путаницы с градусами Фаренгейта). В таблице ниже показаны коэффициенты пересчета между различными единицами измерения.

Преобразование единиц твердости.
1 ммоль / л 1 частей на миллион, мг / л 1 dGH, ° dH 1 г / г 1 ° в, ° Кларк 1 ° fH
ммоль / л 1 0,009991 0,1783 0,171 0,1424 0,09991
частей на миллион, мг / л 100,1 1 17,85 17,12 14,25 10
dGH, ° dH 5.608 0,05603 1 0,9591 0,7986 0,5603
гпг 5,847 0,05842 1,043 1 0,8327 0,5842
° e, ° Кларк 7.022 0,07016 1,252 1,201 1 0,7016
° fH 10.01 0,1 1.785 1,712 1,425 1

Различные альтернативные единицы представляют собой эквивалентную массу оксида кальция (CaO) или карбоната кальция (CaCO 3 ), которая при растворении в единице объема чистой воды приведет к такой же общей молярной концентрации. из Mg 2+ и Ca 2+ . Различные коэффициенты пересчета возникают из-за того, что эквивалентные массы оксида кальция и карбонатов кальция различаются, и что используются разные единицы массы и объема.Единицы следующие:

  • частей на миллион (ppm) обычно определяется как 1 мг / л CaCO 3 (определение, используемое ниже). [21] Это эквивалентно мг / л без указания химического соединения и американской степени .
  • зерен на галлон (gpg) определяется как 1 зерно (64,8 мг) карбоната кальция на галлон США (3,79 литра), или 17,118 частей на миллион.
  • ммоль / л эквивалентно 100.09 мг / л CaCO 3 или 40,08 мг / л Ca 2+ .
  • Степень общей жесткости (dGH или «Немецкая степень (° dH, deutsche Härte ))» определяется как 10 мг / л CaO или 17,848 ppm.
  • A градусов Кларка (° Кларк) или английских градусов (° e или e) определяется как одно зерно (64,8 мг) CaCO 3 на британский галлон (4,55 литра) воды, что эквивалентно 14,254 ppm.
  • A Французский градус (° fH или ° f) определяется как 10 мг / л CaCO 3 , что эквивалентно 10 ppm.

Жесткая / мягкая классификация []

Поскольку именно точная смесь минералов, растворенных в воде, вместе с pH и температурой воды, которые определяют поведение жесткости, шкала с одним числом не может адекватно описать жесткость. Однако Геологическая служба США использует следующую классификацию жесткой и мягкой воды: [22]

Классификация жесткость в мг-CaCO3 / л жесткость в ммоль / л твердость в dGH / ° dH твердость в галлонах на галлон жесткость в ppm
Мягкий 0–60 0–0.60 0–3,37 0–3,50 0–60
Умеренно твердый 61–120 0,61–1,20 3,38–6,74 3,56–7,01 61–120
Жесткий 121–180 1,21–1,80 6,75–10,11 7,06–10,51 121–180
Очень жесткий ≥ 181 ≥ 1,81 ≥ 10,12 ≥ 10,57 ≥ 181

Морская вода считается очень жесткой из-за различных растворенных солей.Обычно жесткость морской воды составляет 6630 частей на миллион (6,63 грамма на литр). Напротив, пресная вода имеет жесткость от 15 до 375 частей на миллион. [23]

Индексы []

Несколько индексов используются для описания поведения карбоната кальция в воде, нефти или газовых смесях. [24]

Индекс насыщения Ланжелье (LSI) []

Индекс насыщения Ланжелье [25] (иногда индекс стабильности Ланжелье) - это расчетное число, используемое для прогнозирования стабильности воды в отношении карбоната кальция. [26] Указывает, будет ли вода осаждаться, растворяться или находиться в равновесии с карбонатом кальция. В 1936 году Уилфред Ланжелье разработал метод прогнозирования pH, при котором вода насыщается карбонатом кальция (названный pH s ). [27] LSI выражается как разница между фактическим pH системы и pH насыщения: [28]

LSI = pH (измерено) - pH s
  • При LSI> 0 вода является перенасыщенной и имеет тенденцию осаждать слой окалины из CaCO 3 .
  • При LSI = 0 вода насыщена (в равновесии) CaCO 3 . Слой окалины из CaCO 3 не осаждается и не растворяется.
  • Для LSI <0 вода недостаточно насыщенная и имеет тенденцию растворять твердый CaCO 3 .

Если фактический pH воды ниже расчетного pH насыщения, LSI отрицательный, и вода имеет очень ограниченный потенциал масштабирования. Если фактический pH превышает pH, LSI положительный и, будучи перенасыщенным CaCO 3 , вода имеет тенденцию к образованию накипи.При увеличении положительных значений индекса потенциал масштабирования увеличивается.

На практике вода с LSI от -0,5 до +0,5 не будет проявлять улучшенных свойств растворения минералов или образования отложений. Вода с LSI ниже -0,5 имеет тенденцию проявлять заметно повышенную растворяющую способность, тогда как вода с LSI выше +0,5 имеет тенденцию проявлять заметно повышенные свойства образования накипи.

БИС чувствительна к температуре. LSI становится более положительной при повышении температуры воды.Это имеет особое значение в ситуациях, когда используется колодезная вода. Температура воды, когда она впервые выходит из колодца, часто значительно ниже, чем температура внутри здания, обслуживаемого колодцем, или в лаборатории, где производится измерение LSI. Это повышение температуры может вызвать образование накипи, особенно в случае водонагревателей. И наоборот, системы, снижающие температуру воды, будут иметь меньше накипи.

Анализ воды:
pH = 7.5
TDS = 320 мг / л
Кальций = 150 мг / л (или частей на миллион) в виде CaCO 3
Щелочность = 34 мг / л (или ppm) в пересчете на CaCO 3
Формула LSI:
LSI = pH - pH с
pH с = (9,3 + A + B) - (C + D), где:
A = лог 10 [TDS] - 1/10 = 0,15
B = -13,12 × log 10 (° C + 273) + 34,55 = 2,09 при 25 ° C и 1,09 при 82 ° C
C = log 10 [Ca 2+ как CaCO 3 ] - 0.4 = 1,78
(Ca 2+ как CaCO 3 также называется кальциевой жесткостью и рассчитывается как 2,5 [Ca 2+ ])
D = log 10 [щелочность по CaCO 3 ] = 1,53
Индекс стабильности Райзнара (RSI) []

Индекс стабильности Райзнара (RSI) [25] : 525 использует базу данных измерений толщины накипи в городских системах водоснабжения для прогнозирования влияния химического состава воды. [26] : 72 [29]

Индекс насыщения Райзнара (RSI) был разработан на основе эмпирических наблюдений скорости коррозии и образования пленки в стальных магистралях. Он определяется как: [30]

RSI = 2 pH с - pH (измеренный)
  • При 6,5
  • Для RSI> 8 вода недостаточно насыщена и, следовательно, будет иметь тенденцию растворять любой существующий твердый CaCO3
  • Для RSI <6.5 вода имеет тенденцию к масштабированию от
Масштабный индекс Пукориуса (PSI) []

Масштабный индекс Пукориуса (PSI) использует несколько иные параметры для количественной оценки взаимосвязи между состоянием насыщения воды и количеством отложений известкового налета.

Другие индексы []

Другие индексы включают индекс Ларсона-Скольда, [31] индекс Стиффа-Дэвиса, [32] и индекс Оддо-Томсона. [33]

Региональная информация []

Жесткость местной воды зависит от источника воды.Вода в ручьях, текущих по вулканическим (магматическим) породам, будет мягкой, тогда как вода из скважин, пробуренных в пористых породах, обычно очень жесткая.

В Австралии []

Анализ жесткости воды в крупных городах Австралии, проведенный Австралийской ассоциацией водных ресурсов, показывает диапазон от очень мягкой (Мельбурн) до жесткой (Аделаида). Общие уровни жесткости карбоната кальция в ppm составляют:

Канберра: 40; [34] Мельбурн: 10–26; [35] Сидней: 39,4–60,1; [36] Перт: 29–226; [37] Брисбен: 100; [38] Аделаида: 134–148; [39] Хобарт: 5.8–34,4; [40] Дарвин: 31. [41]

В Канаде []

Провинции прерий (в основном Саскачеван и Манитоба) содержат большое количество кальция и магния, часто в виде доломита, которые легко растворяются в грунтовых водах, содержащих высокие концентрации захваченного углекислого газа от последнего оледенения. В этих частях Канады общая жесткость в миллионных долях эквивалента карбоната кальция часто превышает 200 миллионных долей, если грунтовые воды являются единственным источником питьевой воды.Западное побережье, напротив, имеет необычно мягкую воду, полученную в основном из горных озер, питаемых ледниками и таянием снегов.

Вот некоторые типичные значения:

Montreal 116 ppm, [42] Calgary 165 ppm, Regina 496 ppm, [43] Saskatoon 160–180 ppm, [44] Winnipeg 77 ppm, [45] Toronto 121 ppm, [ 46] Ванкувер <3 частей на миллион, [47] Шарлоттаун, PEI 140–150 частей на миллион, [48] Ватерлоо, регион 400 частей на миллион, Гвельф 460 частей на миллион, [49] Сент-Джон (Запад) 160–200 частей на миллион, [50] Оттава 30 частей на миллион. [51]

В Англии и Уэльсе []

Информация Британской инспекции по питьевой воде [58] показывает, что питьевая вода в Англии обычно считается «очень жесткой», в большинстве районов Англии, особенно к востоку от линии между устьями Северн и Тис, показывающий более 200 частей на миллион для эквивалента карбоната кальция. Воду в Лондоне, например, в основном получают из рек Темзы и Ли, которые получают значительную часть своего стока в сухую погоду из источников в известняковых и меловых водоносных горизонтах.Уэльс, Девон, Корнуолл и некоторые районы северо-запада Англии - районы с более мягкой водой и колеблются от 0 до 200 частей на миллион. [59] В пивоваренной промышленности Англии и Уэльса воду часто намеренно отверждают гипсом в процессе бертонизации.

Обычно вода жесткая в городских районах Англии, где нет источников мягкой воды. В ряде городов были построены источники водоснабжения в 18 веке, когда произошла промышленная революция и увеличилось городское население. Манчестер был таким заметным городом на северо-западе Англии, и его богатая корпорация построила ряд водохранилищ в Тирлмере и Хосуотере в Озерном крае на севере.В их истоках нет известняка или мела, поэтому вода в Манчестере оценивается как «очень мягкая». [53] Точно так же водопроводная вода в Бирмингеме также мягкая, так как ее получают из водохранилищ долины Элан в Уэльсе, хотя грунтовые воды в этом районе жесткие.

В Ирландии []

EPA опубликовало руководство по стандартам интерпретации качества воды в Ирландии, в котором даны определения жесткости воды. [60] В этом разделе дается ссылка на оригинальную документацию ЕС, которая не устанавливает пределов твердости.В свою очередь, справочник также не дает никаких «рекомендуемых или обязательных предельных значений» твердости. В справочниках действительно указано, что выше средней точки диапазона, определенного как «умеренно жесткая», эффекты проявляются все чаще: «Основные недостатки жесткой воды заключаются в том, что они нейтрализуют пенообразующую способность мыла ... и, что более важно, они может вызвать закупорку труб и серьезное снижение эффективности котла из-за образования накипи, которые будут усиливаться при повышении жесткости до 200 мг / л CaCO3 и выше."

В США []

Сбор данных из Соединенных Штатов показал, что примерно половина протестированных станций водоснабжения имела жесткость более 120 мг на литр эквивалента карбоната кальция, что позволяет отнести их к категории «жесткие» или «очень жесткие». [22] Другая половина была классифицирована как мягкая или умеренно жесткая. Более чем в 85% американских домов вода жесткая. [61] Самые мягкие воды встречаются в некоторых частях Новой Англии, Южной Атлантики, Персидского залива, Тихоокеанского Северо-Запада и Гавайев. «Есть жесткая вода? Вот что о ней нужно знать». Пульс современного дома. 2018-01-22. Проверено 22 сентября 2018.

Внешние ссылки []

.

Смотрите также