Какие ионы содержатся в жесткой воде
Жесткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).
Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их и начали разделять.
Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.
Сульфаты, хлориды и нитраты магния и кальция, растворенные в воде, образуют постоянную (или некарбонатную) жесткость. Они выпадают в осадок исключительно при полном испарении воды.
Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-).
При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:
Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑
Общая жесткость складывается из постоянной и временной.
В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются.
Катионы | Анионы |
Кальций (Ca2+) | Гидрокарбонат (HCO3-) |
Магний (Mg2+) | Сульфат (SO42-) |
Стронций (Sr2+) | Хлорид (Cl-) |
Железо (Fe2+) | Нитрат (NO3-) |
Марганец (Mn2+) | Силикат (SiO32-) |
На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, «вклад» в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).
Жёсткость воды — происхождение
Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.
Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах — десятков граммов на один литр воды.
В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3).
Жесткость воды — единицы измерения
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 концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л). В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.
За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды, соотношение этих единиц представлено в таблице:
1°Ж = 20,04 мг Ca2+ или 12,15 Mg2+ в 1 дм3 воды;
1°DH = 10 мг CaO в 1 дм3 воды;
1°Clark = 10 мг CaCO3 в 0,7 дм3 воды;
1°F = 10 мг CaCO3 в 1 дм3 воды;
1 ppm = 1 мг CaCO3 в 1 дм3 воды.
Численные значения жесткости измеренные в мг-экв/л, моль/м3, и °Ж, несмотря на различия в обозначении, равны между собой.
По значению общей жесткости природные воды делят на группы:
- очень мягкая вода (0–1,5 мг-экв/л)
- мягкая вода (1,5–4 мг-экв/л)
- вода средней жесткости (4–8 мг-экв/л)
- жесткая вода (8–12 мг-экв/л)
- очень жесткая вода (более 12 мг-экв/л).
Нормативные требования и рекомендации
Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается.
Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют:
кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость — не более 7°Ж.
Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02):
кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж.
По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории ничем не лучше воды из-под крана!
Вредна ли она для здоровья человека?
Жесткость — свойство воды, обусловленное наличием в ней солей кальция и магния иногда в сочетании с солями железа. Жесткость воды подразделяется на временную и постоянную.
Временная жесткость
Временную жесткость воды вызывает содержание в ней гидрокарбонатов кальция и магния. При кипячении они оседают в виде накипи.
Под термином
«жесткая вода» подразумевают именно временную жесткость.
Временная или гидрокарбонатная жесткость воды, если она достаточно высокая, вызывает нарушение кислотно-щелочного баланса в сторону увеличения содержания в организме щелочных соединений. РН такой воды более 7 (щелочная реакция) и это заставляет желудок вырабатывать дополнительное количество кислоты и провоцирует разного рода нарушения жизнедеятельности. Кроме того, «связывая» полезные вещества, содержащиеся в пище, такая вода просто нагружает балластом органы пищеварения.
В
«жесткой» воде хуже развариваются все продукты, многие полезные вещества образуют с этими солями не усваиваемые организмом соединения.
Такая вода создает дополнительную нагрузку на почки и, в некоторых случаях, может служить причиной камнеобразования в них.
Поэтому
«жесткую» воду крайне нежелательно использовать для приготовления пищи, особенно грудным детям, так как даже длительное кипячение не приводит к полному разрушению этих солей.
Постоянная жесткость
Постоянная жесткость не вредна для человека. Постоянная жесткость- это свойство внутренней структуры воды. Она обусловлена наличием в воде таких солей кальция и магния, как нитраты, сульфаты и т.д., и является источником получения организмом таких ценных микроэлементов, как кальций и магний.
Жёсткость воды, совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде ионов Са2+ и Mg2+. Суммарная концентрация ионов Ca2+ (кальциевая Ж. в.) и Mg2+ (магниевая Ж. в.) называется общей Ж. в. Различают Ж. в. карбонатную и некарбонатную. Карбонатная Ж. в. соответствует той части ионов Ca2+ и Mg2+, которая эквивалентна содержащимся в воде гидрокарбонат-ионам
В СССР величину жёсткости природных вод выражают в миллиграмм-эквивалентах на 1 л (мг-экв/л), а жёсткость вод умягченных, обессоленных и т. п. — в микрограмм-эквивалентах на 1 кг (мкг-экв/кг). До 1952 в СССР Ж. в. выражали в градусах жёсткости (1° соответствует 0,357 мкг-экв/л).
Жёсткость природных вод колеблется в очень широких пределах — от 0,1—0,2 мг-экв/л в водах рек и озёр, расположенных в зонах тайги и тундры, до 80—100 мг-экв/л в некоторых подземных водах и водах морей и океанов. Повышенная Ж. в. природных источников обусловлена преимущественно контактом воды с горными породами, содержащими карбонаты и сульфаты Ca и Mg.
Использование жёсткой воды недопустимо в теплоэнергетике, производстве искусственного волокна и ряде др. отраслей. Ж. в. ведёт к усиленному образованию накипи в котлах и отопительных приборах, что ухудшает теплообмен. Ж. в. увеличивает расход мыла при стирке, т. к. часть его образует с ионами Ca2+ нерастворимый осадок. В жёсткой воде плохо развариваются овощи и мясо, т. к. ионы Ca2+ образуют с белками пищевых продуктов нерастворимые соединения; ухудшается вкус чая. Высокая Ж. в. способствует образованию мочевых камней у человека.
Допустимый предел Ж. в., используемой для централизованного водоснабжения, — 7 мг-экв/л; в исключительных случаях по согласованию с органами санитарного надзора может быть допущена большая Ж. в. — до 14 мг-экв/л. При необходимости использования водоисточника с высокой Ж. в. применяют специальные методы умягчения воды.
Измеряется общая жесткость в разных странах в своих единицах:
— ppm (или мг/литр) CaCO3;
— dH (немецкий градус жесткости) — Германия;
— f (французский градус жесткости) — Франция;
— A (американский градус жесткости) — Америка;
— мг-экв/л.
При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой;
от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости,
от 8 до 12 мг-экв/л — жесткой;
свыше 12 мг-экв/л — особо жесткой.
Соотношения между единицами жесткости воды приняты следующие:
1 dH = 17.8 ppm
1 f = 10 ppm
1 A = 50.05 ppm
1 мг-экв/л = 50.05 ppm
Негативное воздействие на ткани:
Жёсткая вода плохо подходит для стирки и мытья. Почему? При контакте мыла или порошка с жесткой водой катионы солей жесткости (Ca2+, Mg2+, Fe2+) реагируют с анионами жирных кислот, входящими в состав мыла, и образуют малорастворимые соединения, например стеарат кальция Ca(C17H35COO)2. Эти осадки постепенно забивают поры ткани и она перестает пропускать воздух и влагу, волокна становятся грубыми и неэластичными. Цвета изделия тускнеют и приобретают серо-желтый оттенок. Осевшие на ткани «известковые мыла» лишают ее прочности.
Раздражение кожи:
При попадании «хлопьев жесткости» на кожу человека происходит разрушение естественной жировой плёнки, которая защищает кожу от неблагоприятного влияния окружающей среды, а также забиваются поры. Признаком такого негативного воздействия является появляющийся после принятия душа характерный «скрип» кожи или волос. На самом деле, вызывающая у некоторых раздражение «мылкость» кожи после пользования мягкой водой – верный признак того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. Либо пользоваться жёсткой водой и компенсировать нарушение покрытия лосьонами, умягчающими и увлажняющими кремами и прочими хитростями для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила природа.
Влияние на здоровье: 
Всемирная Организация Здравоохранения регламентирует значения жесткости воды по показаниям влияния на здоровье. В материалах организации говорится, что хотя ряд статистических исследований и выявил обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и заболеваниями сердечно-сосудистой системы, полученных данных всё же не достаточно для определения причинно-следственной связи между этими явлениями. Так же, не доказательств, что мягкая вода оказывает негативное влияние на баланс микроэлементов в организме человека. Ряд исследований говорит о том, что усвояемость человеком важных минеральных веществ из воды крайне низка, и основную часть их он получает из пищи.
В зависимости от местных условий приемлемая жёсткость для использования воды в качестве питьевой может несколько варьироваться. В некоторых случаях для потребителя приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Порог вкуса для иона кальция (в пересчете на мг-эквивалент) находится в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. Так, у воды с высокой жёсткостью может наблюдаться горьковатый привкус. А длительное употребление жёсткой воды (как правило сопровождающейся высокой общей минерализацией) приводит к проблемам желудочно-кишечного тракта.
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Рекомендация подбора картриджей по регионам Украины с учетом свойств водопроводной воды:
Картриджи для обычной водопроводной воды
Картриджи для жесткой водопроводной воды
Картриджи для жесткой водопроводной воды с содержанием железа и органики
Существует много способов очистки воды от солей жесткости. Наиболее часто встречающийся способ очистки – фильтрация воды через ионообменную смолу.
Пределы применения ионообменных фильтров определяются тремя параметрами:
ионообменной емкостью (количеством солей жесткости, которое может принять на себя определенный объем смолы до регенерации);
жесткостью исходной воды;
требуемой производительностью фильтра.
Наиболее эффективный способ борьбы с высокой жесткостью воды — применение фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором находящиеся в воде ионы кальция и магния заменяются ионами натрия.
Прочитать статью о том, что влияет на происхождение жеской воды и почему она отличается своими свойствами в разных регионах земли.
АКВАФОР
БАРЬЕР
ГЕЙЗЕР
LEADER
AQUAFILTER
НАША ВОДА
HONEYWELL
Статьи: Все о воде и системах очистки воды Интернет-магазин «ЮВК» .
Вредна ли она для здоровья человека?
Жесткость — свойство воды, обусловленное наличием в ней солей кальция и магния иногда в сочетании с солями железа. Жесткость воды подразделяется на временную и постоянную.
Временная жесткость
Временную жесткость воды вызывает содержание в ней гидрокарбонатов кальция и магния. При кипячении они оседают в виде накипи.
Под термином
«жесткая вода» подразумевают именно временную жесткость.
Временная или гидрокарбонатная жесткость воды, если она достаточно высокая, вызывает нарушение кислотно-щелочного баланса в сторону увеличения содержания в организме щелочных соединений. РН такой воды более 7 (щелочная реакция) и это заставляет желудок вырабатывать дополнительное количество кислоты и провоцирует разного рода нарушения жизнедеятельности. Кроме того, «связывая» полезные вещества, содержащиеся в пище, такая вода просто нагружает балластом органы пищеварения.
В
«жесткой» воде хуже развариваются все продукты, многие полезные вещества образуют с этими солями не усваиваемые организмом соединения.
Такая вода создает дополнительную нагрузку на почки и, в некоторых случаях, может служить причиной камнеобразования в них.
Поэтому
«жесткую» воду крайне нежелательно использовать для приготовления пищи, особенно грудным детям, так как даже длительное кипячение не приводит к полному разрушению этих солей.
Постоянная жесткость
Постоянная жесткость не вредна для человека. Постоянная жесткость- это свойство внутренней структуры воды. Она обусловлена наличием в воде таких солей кальция и магния, как нитраты, сульфаты и т.д., и является источником получения организмом таких ценных микроэлементов, как кальций и магний.
Жёсткость воды, совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде ионов Са2+ и Mg2+. Суммарная концентрация ионов Ca2+ (кальциевая Ж. в.) и Mg2+ (магниевая Ж. в.) называется общей Ж. в. Различают Ж. в. карбонатную и некарбонатную. Карбонатная Ж. в. соответствует той части ионов Ca2+ и Mg2+, которая эквивалентна содержащимся в воде гидрокарбонат-ионам
В СССР величину жёсткости природных вод выражают в миллиграмм-эквивалентах на 1 л (мг-экв/л), а жёсткость вод умягченных, обессоленных и т. п. — в микрограмм-эквивалентах на 1 кг (мкг-экв/кг). До 1952 в СССР Ж. в. выражали в градусах жёсткости (1° соответствует 0,357 мкг-экв/л).
Жёсткость природных вод колеблется в очень широких пределах — от 0,1—0,2 мг-экв/л в водах рек и озёр, расположенных в зонах тайги и тундры, до 80—100 мг-экв/л в некоторых подземных водах и водах морей и океанов. Повышенная Ж. в. природных источников обусловлена преимущественно контактом воды с горными породами, содержащими карбонаты и сульфаты Ca и Mg.
Использование жёсткой воды недопустимо в теплоэнергетике, производстве искусственного волокна и ряде др. отраслей. Ж. в. ведёт к усиленному образованию накипи в котлах и отопительных приборах, что ухудшает теплообмен. Ж. в. увеличивает расход мыла при стирке, т. к. часть его образует с ионами Ca2+ нерастворимый осадок. В жёсткой воде плохо развариваются овощи и мясо, т. к. ионы Ca2+ образуют с белками пищевых продуктов нерастворимые соединения; ухудшается вкус чая. Высокая Ж. в. способствует образованию мочевых камней у человека.
Допустимый предел Ж. в., используемой для централизованного водоснабжения, — 7 мг-экв/л; в исключительных случаях по согласованию с органами санитарного надзора может быть допущена большая Ж. в. — до 14 мг-экв/л. При необходимости использования водоисточника с высокой Ж. в. применяют специальные методы умягчения воды.
Измеряется общая жесткость в разных странах в своих единицах:
— ppm (или мг/литр) CaCO3;
— dH (немецкий градус жесткости) — Германия;
— f (французский градус жесткости) — Франция;
— A (американский градус жесткости) — Америка;
— мг-экв/л.
При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой;
от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости,
от 8 до 12 мг-экв/л — жесткой;
свыше 12 мг-экв/л — особо жесткой.
Соотношения между единицами жесткости воды приняты следующие:
1 dH = 17.8 ppm
1 f = 10 ppm
1 A = 50.05 ppm
1 мг-экв/л = 50.05 ppm
Негативное воздействие на ткани:
Жёсткая вода плохо подходит для стирки и мытья. Почему? При контакте мыла или порошка с жесткой водой катионы солей жесткости (Ca2+, Mg2+, Fe2+) реагируют с анионами жирных кислот, входящими в состав мыла, и образуют малорастворимые соединения, например стеарат кальция Ca(C17H35COO)2. Эти осадки постепенно забивают поры ткани и она перестает пропускать воздух и влагу, волокна становятся грубыми и неэластичными. Цвета изделия тускнеют и приобретают серо-желтый оттенок. Осевшие на ткани «известковые мыла» лишают ее прочности.
Раздражение кожи:
При попадании «хлопьев жесткости» на кожу человека происходит разрушение естественной жировой плёнки, которая защищает кожу от неблагоприятного влияния окружающей среды, а также забиваются поры. Признаком такого негативного воздействия является появляющийся после принятия душа характерный «скрип» кожи или волос. На самом деле, вызывающая у некоторых раздражение «мылкость» кожи после пользования мягкой водой – верный признак того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. Либо пользоваться жёсткой водой и компенсировать нарушение покрытия лосьонами, умягчающими и увлажняющими кремами и прочими хитростями для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила природа.
Влияние на здоровье:
Всемирная Организация Здравоохранения регламентирует значения жесткости воды по показаниям влияния на здоровье. В материалах организации говорится, что хотя ряд статистических исследований и выявил обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и заболеваниями сердечно-сосудистой системы, полученных данных всё же не достаточно для определения причинно-следственной связи между этими явлениями. Так же, не доказательств, что мягкая вода оказывает негативное влияние на баланс микроэлементов в организме человека. Ряд исследований говорит о том, что усвояемость человеком важных минеральных веществ из воды крайне низка, и основную часть их он получает из пищи.
В зависимости от местных условий приемлемая жёсткость для использования воды в качестве питьевой может несколько варьироваться. В некоторых случаях для потребителя приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Порог вкуса для иона кальция (в пересчете на мг-эквивалент) находится в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. Так, у воды с высокой жёсткостью может наблюдаться горьковатый привкус. А длительное употребление жёсткой воды (как правило сопровождающейся высокой общей минерализацией) приводит к проблемам желудочно-кишечного тракта.
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Рекомендация подбора картриджей по регионам Украины с учетом свойств водопроводной воды:
Картриджи для обычной водопроводной воды
Картриджи для жесткой водопроводной воды
Картриджи для жесткой водопроводной воды с содержанием железа и органики
Существует много способов очистки воды от солей жесткости. Наиболее часто встречающийся способ очистки – фильтрация воды через ионообменную смолу.
Пределы применения ионообменных фильтров определяются тремя параметрами:
ионообменной емкостью (количеством солей жесткости, которое может принять на себя определенный объем смолы до регенерации);
жесткостью исходной воды;
требуемой производительностью фильтра.
Наиболее эффективный способ борьбы с высокой жесткостью воды — применение фильтров-умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором находящиеся в воде ионы кальция и магния заменяются ионами натрия.
Прочитать статью о том, что влияет на происхождение жеской воды и почему она отличается своими свойствами в разных регионах земли.
АКВАФОР
БАРЬЕР
ГЕЙЗЕР
LEADER
AQUAFILTER
НАША ВОДА
HONEYWELL
Статьи: Все о воде и системах очистки воды Интернет-магазин «ЮВК» .