Какими свойствами обладает жесткая вода

Жесткость воды – это показатель, говорящий о растворенных в ней солях кальция и магния. На вкус мягкая и жесткая вода немного отличаются из-за различного содержания посторонних примесей, обеспечивающих жесткость. Но свойства таких жидкостей очень различаются.

В каких единицах измеряется жесткость

В России и многих странах постсоветского пространства значение жесткости измеряется в градусах жесткости. Но может измеряться этот параметр также в массовом числе и объемной доле. Официально принятая единица измерения жесткости, которая используется в Международной системе единиц – моль на куб. метр. Но на практике измерение обычно производится в других единицах – в мг-экв/л (миллиэквивалент на литр).

Самостоятельно узнать, что жидкость в вашем кране течет слишком жесткая, не сложно. Признаками этого могут стать такие наблюдения и факторы:

после выстирывания белье становится жестким, быстро линяет и теряет цвет;
на поверхности чая, кофе и других напитков, требующих заливания кипятком, образуется мутная или белесая пленочка;
мыло, порошки, шампуни плохо пенятся и слишком быстро расходуются;
аромат блюд и напитков не яркий;
фильтры быстро выходят из строя, ломается техника, использующая водонагревательные элементы;
на стенках кастрюль и чайников после кипячения есть налет.

Вкус жесткая вода имеет немного горьковатый. Но заметить это можно только в случае, если вы долгое время пили лишь мягкую или очищенную водичку. Также измерить уровень жесткости можно с помощью экспресс-теста (купить можно в аптеке или в зоомагазине) или солемера (приобретается там, где продается все для аквариумов).

К сведению. Нормы Всемирной организации здравоохранения предупреждают, что жесткость воды, безопасной для здоровья, находится в диапазоне 1-2 градусов. Остальная, как слишком мягкая, так и слишком жесткая опасна.

Типы жесткой воды

Показатели жесткости позволяют разделить всю воду на четыре основных вида:

мягкая, где находится примесей мене, чем 2 мг-экв/л;
нормальная, в которой 2-4 мг-экв/л;
жесткая, где 4-6 мг-экв/л;
очень жесткая, в которой 6 и более мг-экв/л.

Для оценки жесткости эта квалификация используется сегодня во многих странах мира. Если брать во внимание измерение в градусах, принятое в России, то всю воду можно поделить на 3 группы:

мягкая (меньше 2 градусов жесткости);
средней жесткости (2-10 градусов);
крайне жесткая (10 и более градусов).

Сама жесткость бывает нескольких типов в зависимости от преобладающих в ней веществ:

Карбонатная (временная). Она образуется солями магния, кальция, железа. Устранить ее просто в домашних условиях при помощи кипячения.
Некарбонатная (постоянная). В такой воде присутствуют кальциевые и магниевые соли сильных кислот. Устранить ее гораздо сложнее.
Общая жесткость. Это значение высчитывается путем прибавления показателей некарбонатной и карбонатной жесткости. Именно этот параметр и используется в расчетах и определении типа воды.

В глубинных источниках (колодцах, артезианских скважинах) вода жестче, чем в открытых водоемах. В поверхностных источниках (ручьях, реках) жесткость не является постоянной величиной, так как зависит от внешних факторов: времени года, погоды, температуры воздуха.

Вред, наносимый такой водой

Специалисты называют несколько десятков примеров того, чем вредна жесткая вода. Причем отражается это и на здоровье человека с его домашними питомцами, и на состоянии техники. Чем жестче жидкость и длительнее ее воздействие, тем явнее и сильнее негативное влияние ее на все, с чем она контактирует.

Вред для человека

На людей и их домашних любимцев такая вода по результатам многочисленных исследований оказывает следующее негативное влияние:

Способствует мочекаменной болезни. Это связано с тем, что в организме накапливается много вредных примесей, содержащихся в напитках, происходит застой солей, которые не успевают выводиться с мочой, а это приводит к росту камней.
Провоцирует ускорение процессов старения. Связано это с тем, что она очень сильно сушит кожу и лишает ее необходимой влаги. К тому же, если вы используете при умывании мыло, его частички не могут полностью раствориться, а значит, не вымываются до конца с кожи. Еще одна проблема, которую приносит такая жидкость эпидермису – различные высыпания, раздражения, прыщи, гнойники.
Повреждает тонкий защитный слой – естественную жировую плёнку на коже головы и волосах. Это приводит к их ломкости, истончению и выпадению. К тому же, локоны теряют упругость и здоровый блеск, приобретают блеклость и тусклость. Может также возникнуть зуд. Страдают от такой жидкости и ногти.
Переваривание пищи замедляется, а всасываемость полезных веществ из нее – снижается. Жесткая вода может вызвать различные заболевания ЖКТ.

На домашних животных вода повышенной жесткости сказывается практически так же неблагоприятно, как и на их хозяев. Все они рискуют столкнуться с проблемами в пищеварении, с развитием мочекаменной болезни. Страдает шерсть, когти, зубы, кожа, особенно если питомец часто купается или питается сухими кормами.

Вред для приборов и предметов быта

Вредна такая вода и для бытовых приборов:

Мыло и другие чистящие средства становятся менее эффективными и наносятся в большем количестве. Они хуже пенятся и отмывают грязь, а также плохо вымываются с различных поверхностей.
Жесткая вода приводит к тому, что в результате химической реакции после чистки мебели, окон и различных бытовых приборов, на их поверхности остаются разводы. Порой этот налет становится твердым и очень сложно смывается при повторной обработке. Остаются следы и на посуде, и на сантехнике. На приведение вещей в порядок требуется больше времени и сил, да и приходят в негодность они значительно раньше обычного.
Портятся не только предметы быта, но и наша одежда. Вещи при частой стирке теряют свой яркий цвет, получают разводы и пятна, а рисунки на них перестают быть красочными. Причем, одежда, полотенца и другие текстильные принадлежности теряют не только привлекательный внешний вид, но и становятся грубыми и неэластичными.
Страдает от жесткости все, что нагревается. Это кастрюли, стиральные машины, обычные и электрочайники, мультиварки, кофеварки, бойлеры, посудомойки, утюги и парогенераторы. При нагревании и кипячении воды с повышенной жесткостью соли, содержащиеся в ней, превращаются в кристаллы и выпадают в осадок, значительно сокращая срок эксплуатации техники.
Из-за отложения солей выходят из строя трубы, батареи, отопительные установки. Значительно падает теплоотдача радиаторов. Пропадает напор в кране.

Важно! Разработчики бытовых приборов в инструкции по их использованию всегда пишут, как продлить срок их действия при использовании жесткой воды. Например, в емкость утюга желательно наливать специально приобретенную дистиллированную, из которой выпарены посторонние примеси. А производители стиральных машин рекомендуют людям добавлять вместе с порошком при стирке специальное средство для смягчения.

Очистка

Очистка воды от солей железа, магния, кальция и других примесей, влияющих на общую жесткость может производится в домашних условиях несколькими способами:

кипячение (устранит лишь временную жесткость);
применение фильтров, например, фильтра-кувшина;
специальные таблетки и порошки для стиральных и посудомоечных машин;
специальные фильтры, предназначенные для очищения всей воды, котора поступает к вам в дом из кранов;
использование пищевой соды (четверть чайной ложки на литр);
настои трав для умывания и мытья головы.

Как видите, существуют различные способы и системы очистки воды, избавляющие ее от излишней жесткости. Но помните, что слишком мягкая вода тоже пользы не принесет: из-за нее повышается риск заболеваний сердца и сосудов, появляется дефицит минералов, может развиться рахит и проблемы с опорно-двигательным аппаратом. А в приборах и коммуникациях она вызывает коррозию.

Источник

Жесткость воды — это содержание солей, которое зависит от состава, физико-химических свойств, численного количества примесей. Превышение этого показателя одинаково вредно для питьевых, бытовых и технических жидкостей. При доставке горячих, холодных, производственных водных растворов потребителям поставщики обязаны соблюдать нормированные параметры, установленные законодательством. Частные лица, берущие водичку из личных колодцев, должны самостоятельно заботиться о её качестве. Читайте далее, что такое жесткость воды, как ее определить, чем она измеряется, как привести жидкость в нормальное состояние для безопасного использования.

Жесткость в питьевой воде

Под термином жесткость воды понимается количество растворенных и нерастворенных солей, присутствующих в природных водных залежах. Водица может быть слишком мягкой или слишком жесткой. Вредны оба варианта. Недостаток солей нарушает водно-щелочной баланс в организме, избыток вызывает множественные заболевания важных органов: сердца, почек, кожи, печени. При переизбытке солей жидкость имеет горьковато-металлический вкус, может быть мутной, с разными цветовыми оттенками.

Соблюдение нормы жесткости питьевой воды очень важно для потребителей. Солями можно отравиться, они вызывают расстройство желудка, пожелтение кожи, иные неприятности. Высокая концентрация солей жесткости отрицательно сказывается на работе бытовых приборов — примеси образуют трудно-очищающуюся накипь, каменистые известковые отложения. Из-за них образуются шлаки в системе водоснабжения, быстро выходят из строя бытовые/промышленные приборы, сантехника, гидрооборудование.

Какие соли обуславливают жесткость природной воды, откуда они берутся

Основные соли жесткости, присутствующие в воде — это разные соединения:

нитраты, хлориды, карбонаты магния;
бикарбонаты, сульфаты, сульфиды кальция.

После естественного испарения или после принудительного выпаривания водного раствора соли становятся видимыми, остаются в сосуде. Именно они образуют отложения на дне и стенках посуды, чайников, санприборов. По жесткости воды легко определить, какая соль в ней явственнее присутствует. Примеси магния труднее растворяются, придают напиткам вкус горечи.

От чего зависит присутствие соли жесткости в воде

Степень жёсткости для питьевой воды определяется типом и количеством водных солей. В разной местности показатели различные. Соли проникают в водоносные пласты, вымываясь из залежей горных пород: известняков, гипсов, доломитов.

Показатели жёсткости воды являются величинами переменными, они зависят от разных факторов:

процессов, происходящих в земной коре;
пластов залежей ископаемых, через которые проходят водные потоки;
интенсивности растворения песчано-каменистых пород;
смены сезонов.

У вод, лежащих близко к поверхности и залегающих на глубине, параметры разные. Они выше там, где водный поток проходит через слои известняков. Весной, при обилии талых потоков, при их попадании в водоемы и при просачивании в подземные водные пласты, количество солей снижается. Зимой концентрация выше.

Классификация воды с солями жесткости

Какие соли жесткости присутствуют в воде? Различают общую, постоянную и временную жёсткость:

Карбонатная (временная) Жк — щелочной раствор с рН>8.3 содержит бикарбонаты, которые при нагревании выпадают в осадок, образуя накипь.
Некарбонатная (постоянная) Жнк — характеризуется присутствием анионов (хлоридов, нитратов, сульфатов), которые сохраняются даже при кипячении жидкости.
Общая Жо — это суммированная концентрация присутствия магния и кальция в виде ионных соединений. Сумма получается от сложения временной и постоянной величин: Жо=Жк+Жнк.

При очистке принимаются во внимание все типы: Жо, Жк, Жнк. Предельно допустимая концентрация питьевой воды по жесткости (кратко: ПДК) обычно устанавливается для общей Жо.

Нормы жесткости для воды

Нормирование определяется документами стандартизации: ГОСТ, СанПиН, ТУ. Точные данные получают, проводя испытания проб в аккредитованных лабораториях, в санэпидстанциях. Для фиксирования лабораторных показаний приняты международные единицы измерения жесткости воды:

моль/м3 — количество молей на кубический метр жидкости;
мг-экв/л — миллиграмм-эквиваленты на кубический дециметр (на 1 литр);
°Ж — градус жесткости.

Измеряемая единица жесткости воды 1°Ж равна 1 мг-экв/л и равна 1/2 миллимоля на литр. Допустимые значения для ионов кальция и магния разные: для Ca2+1°Ж=20,04, для Mg2+1°Ж=12,16 мг/л (примечание: эти показатели вставляются в расчетную формулу, см. далее по тексту*).

По структуре вода может быть мягкой, средней, жесткой. Мягкой считается дистиллированная, кипяченая, дождевая, талая водичка. Жидкость средней жёсткости поступает из централизованных водопроводов. Артезианская и родниковая водица тоже отличаются средними показателями. К сильножесткой относится вододобыча из соленых водоемов, нуждающаяся в опреснении. В таблице показаны концентрации солей в разных размерных единицах.

Предельно допустимое содержание солей жесткости в воде

Нормы жесткости для питьевой воды

В СанПиН указаны вариативные величины, в зависимости от применения водных растворов. Жесткость воды по ГОСТУ также регламентируется в зависимости от типа и назначения жидкостей:

Для обычной сетевой водицы определяется концентрация магния (до 50 мг/л).
В бутилированной учитываются показатели Ca = 25-130 и Mg = 5-65 мг/л.
Для воды, использующейся в хозяйственно-питьевых целях ПДК питьевой воды по жесткости не должно превышать 350 мг/л (7-10 мг-экв/л или 1-1,5 грамма на литр).
Для напитков высшей категории нормой является Жо=1,5-7, для первой не более 7 мг-экв/л.
По ВОЗ-нормативам в питьевой водице допустимо 10-30 мг магния и 20-80 мг кальция на 1 литр.
Общая жесткость для питьевой воды по EC не выше 1,2 мг-экв/л.

Нормативно установлены нижние пределы показателей жесткости питьевой воды. В нормальной водичке обязательно должно присутствовать небольшое количество солей. Кальций полезен для организма, из напитков его микроэлементы усваивается лучше, чем из продуктов. Массовая концентрация кальция в питьевой воде не должна быть ниже 0,12, магния меньше 0,04, сульфатов и хлоридов менее 2 мг/дм3. Мягкая водичка вымывает из тела кальций, вызывая неприятные последствия — разрушаются кости и зубы. Слишком жесткая вызывает образование камней в организме, нарушает работу системы выделения. Соленая вода разрушительно действует на оборудование гидросистем, засоряет отложениями стенки трубопроводов, увеличивает расходы на нагрев.

Если в воде солей жесткости больше, чем предписано стандартами, нужно её очистить до допустимых показателей. В табличке указаны степени солевой концентрации по шкале жёсткости с показателями в промилле.

Шкала жесткости

Нормы жесткости для технической воды

Какой должна быть жесткость котловой воды — норма устанавливается отдельно для котлов с разным давлением:

до 1,4 МПа (14 кгс/см2) = 15-20;
2,4 МПа (24 кгс/см2) = 10-15;
3,9 Мпа (40 кгс/см2)= 4-10 мкмоль/дм3(мкг-экв/дм3).

Первая (меньшая) цифра указывается для котлов, работающих на жидком топливе при тепловом потоке свыше 350 кВт на кв. метр. Вторая (большая) цифра — для котлов, работающих на иных видах топлива при тепловом потоке до 350 кВт/м2.

ГОСТ по определению жесткости в воде подскажет, какие параметры допустимы:

для электронного производства,
для гальваники,
для энергетики,
для медицинских процессов,
для подпиточной и добавочной воды для котлов.

Раздельно нормируется питьевая вода по жесткости разных категорий: дистиллированная, сетевая, разливная. Для солей железа показатели рассчитываются отдельно.

Как определить жесткость воды

Очень сложно определить на ощупь, какая вода — жесткая или мягкая. Термин «жёсткость» возник потому, что после стирки ткани теряют мягкость, шерстистость или шелковистость, становятся неприятно жесткими на ощупь. Ткацкие или трикотажные переплетения, независимо от плотности, имеют пористую структуру. К волокнам присоединяются соли, что делает вещи после стирки более грубыми, жесткими, плотными.

Определить жесткость воды в можно как в лаборатории, так и в домашних условиях. Наличие солей жесткости можно определить визуально:

Напитки имеют неприятный горчащий вкус.
Чаи завариваются дольше обычного.
Мясо при варке становится неприятно жестким.
На стенках посуды заметны солевые отложения.
На приборах образуется обильная накипь.
На волосах после мытья и на расческе остается белесый налет.
Мыло и порошок плохо пенятся, при стирке увеличивается их расход.

Повышенная жесткость питьевой воды может причинить ущерб здоровью и нагревательным приборам. Не зная точных показателей концентрации солей, сложно рассчитать дозу средств от накипи для стирально-сушильных агрегатов или запрограммировать на чистку кофемашину. Трудно обеспечить комфортное обитание рыбкам в аквариуме или правильно выбрать фильтры очистки. Помимо визуальной оценки лучше использовать более точные измерительные методы определения жесткости питьевой и технической воды.

Измерение жесткости воды

Перед употреблением в пищу, перед поливом огорода, перед подачей в трубопроводы или перед техническим применением воды для производственных процессов полезно проверить наличие солей жесткости. Такая проверка снимет претензии потребителей к водоснабжающим компаниям, продлит срок службы дорогого промышленного оборудования.

Для измерения жесткости воды используют бытовые и профессиональные приборы:

Медицинские полоски, продающиеся в аптеках, выдают хороший результат с точностью до 1-2°Ж.
Экспресс-тесты для аквариума позволяют следить за подачей воды в емкости с водными обитателями или проверять растворы, предназначенные для полива растений.
Солемер, спектроанализатор, TDS и EC-метр показывают содержание солей и иные параметры: удельную электропроводность, сопротивление раствора.

Полезно заказать исследование в лаборатории, чтобы получить точные результаты с подтверждающей документацией. Тогда не придется думать, чем определить жесткость воды, не нужно покупать измерительные приборы или рассчитывать показатели по косвенным параметрам, используя формулы.

Как определить жесткость воды по формуле

Определить жесткость воды можно по формуле. Для определения общих показателей нужно выполнить расчет:

Жо = [Ca2+] + [Mg2+] = (m(Ca2+))/(Э(Ca2+) x V(H2O)) + (m(Mg2+))/(Э(Mg2+) x V(H2O)),

где:

[Ca2+]; [Mg2+] — концентрация ионов кальция и магния, в мг-экв/дм3;

m(Ca2+); m(Mg2+) — содержание ионов в мг;

V(H2O) — объем воды, дм3;

Э -эквивалентная масса ионов* (её значения уже приводились в тексте: Ca2+=20,04; Mg2+=12,16 мг/лили г/моль).

Расчетный результат получается в единицах: мг-экв/дм3.

Далее вычисляют временную или постоянную жёсткость. Рассчитанную величину вычитают из Жо и получают значения всех трёх категорий Ж.

Карбонатная Жк вычисляется по формуле:

Жк = [HCO3-] = (m(HCO3))/(Э(HCO3) х V(H2O))

Некарбонатная: Жнк=Жо-Жк.

Как понизить жесткость в питьевой воде

Понизить жесткость питьевой воды можно бытовыми способами и с помощью профессионального оборудования. Для умягчения водных составов в быту применяют простые и доступные методы: кипячение, отстаивание, заморозка с оттаиванием. Используют дистилляты и бытовые фильтры.

Длительным кипячением (20-30 минут) можно устранить карбонатную жёсткость — гидрокарбонаты разлагаются, выделяя углекислый газ и отложения накипи:

Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+H2O+CO2↑(стрелками показаны: ↓ — осадок, ↑ — улетучивание);

Mg2++2HCO3-=MgCO3↓+H2O+CO2↑.

Для загородных домов и промышленного умягчения используют профессиональные установки солеочистки:

Фильтры умягчения, их работа основана на натрий-катионировании — замещении ионов присутствующих солей катионами натрия.
Ионообменные фильтры с многокомпонентными смолами (Экотар, Экомикс) сразу производят обессоливание и обезжелезивание.
Обратный осмос — лучший вариант очистки с помощью мембран. При его использовании обеспечена допустимая норма жесткости воды без прочих дополнительных систем фильтрации.

На сайте компании Diasel можно купить любые фильтры для удаления из воды солей жесткости. Мы продаем комплектующие к установкам обратного осмоса, соберем для вас комплексные линии очистки, предоставим реагенты для снижения уровня безопасности основного жизненного напитка. Гарантируем консультации по любым вопросам, помощь по монтажным работам, текущему и сервисному обслуживанию. С нашими профессиональными установками жесткость воды всегда будет в норме.

Источник