Какова химическая природа жесткости воды кратко

Обновлено: 06.07.2024

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Различают временную жёсткость (карбонатную) , образованную гидрокарбонатами и постоянную жёсткость (некарбонатную) , вызванную присутствием других солей. Временная жёсткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния (Са (НСО3)2; Мg(НСО3)2). Постоянная жесткость воды обусловлена присутствием в воде сульфатов, хлоридов Са и Мg (СаSO4,CaCl2,MgSO4,MgCl2).

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

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

Жесткая вода это которая содержит много солей, вредня для здоровья, нагревательных приборов (чайники, стиральные машины) , устранить можно фильтрацией специальными фильтрами, оптимально система обратного осмоса

Жёсткая вода это та вода которая содержит соли и вредные примиси. Воду на жёсткость проверяют тест полоской (она зелёная) , её опускают в воду если вода жёсткая то она розовеет, если вода нормальная то она остаётся неизменной!
Вред она наносит организму такой что от неё образуются камни в почках, сли для волос то волосы после мытья оченбь жёсткие.
Устранить жёсткость можно с помощью фильтроф для воды!

Вот такой фильтр поставь. Акващит называется.

Общую или карбонатную можно устранить обычным кипячением, в процессе которого карбонаты кальция выпадают в осадок – тот самый белый налет, который остается на стенках посуды и не попадает в наш организм.

Добрый вечер! Пожалуйста, подскажите, какую воду называют жесткой? Какой вред приносит (наносит) жесткая вода человеку и его здоровью? Какова химическая природа? Какие фильтры помогут смягчить жесткую воду? Спасибо за ответы!

Жесткой называют воду с повышенным содержанием химических соединений щелочноземельных металлов. Специфическое название обусловлено уменьшением мягкости белья после стирки. Основная часть вредных примесей – соли кальция и магния. При нагреве эти растворенные соединения преобразуются в твердые частицы, из которых формируется накипь.

По российским санитарным нормам допустимо содержание солей жесткости не более 7 мг-экв/л. Этот уровень определяет порог вкусовых ощущений, при котором жидкость приобретает характерный горький привкус. Чрезмерная концентрация примесей провоцирует аллергические реакции, хронические заболевания. Однако следует не забывать о необходимости минеральных веществ для полноценного здорового питания.

Главные проблемы повышенная жесткость создает для подключенного оборудования. Засоряются трубы вплоть до полного перекрытия рабочих протоков. Нарушение нормального теплообмена выводит из строя котлы отопления, стиральные и посудомоечные машины.

Для смягчения воды применяют ионный обмен и обратный осмос. Вместо сложного и дорогого удаления примесей можно блокировать образование накипи полифосфатным фильтром или электромагнитным преобразователем. Чтобы выбрать оптимальный вариант, надо внимательно изучить преимущества и недостатки перечисленных технологий.

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:

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.

1,5 м3/ч Для технической воды

MBFT-75 Мембрана на 75GPD

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:

Границы в России, в мг-экв/л

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.

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.

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

SF-mix ручной до 0,8 м3/ч

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;

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

АМЕТИСТ - 02 М до 2 куб.м./сут.

Аэрационная установка AS-1054 VO-90

Диспенсер магистральный настольный AquaPro 919H/RO (горячая и холодная вода)

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:

Различают следующие виды жесткости.

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.

Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Итак, как уменьшить жесткость воды кипячением?

Считается, что кипячение (термоумягчение) – один из основных методов борьбы с жесткостью. На самом деле, с помощью повышенных температур можно избавиться только от временной жесткости.

При этом сульфаты и хлориды кальция и магния так и остаются в растворе.

Реагентные способы устранения жесткости воды

Метод реагентного умягчения основан на добавлении в воду гашеной извести или кальцинированной соды. При этом активные компоненты переводят соли магния и кальция в нерастворимые соединения, которые и выпадают в осадок.

На сегодняшний день самым эффективным реагентом является ортофосфат натрия, который входит в состав многих умягчителей.

Реагентные методы можно считать наиболее эффективными среди существующих способов устранения жесткости. Однако данные методики оправдывают себя только при относительно большом расходе воды, поскольку необходимо точно рассчитывать дозировку реагента и регулярно утилизировать отфильтрованный осадок.

Реагентное устранение жесткости воды – одно из основных направлений развития и изучения ионообменной технологии умягчения. Подробнее про ионообменные фильтры. Специальные загрузки заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия и водорода. Таким образом, можно понизить жесткость до 0,05 °Ж. Мы уже писали о допустимых нормах жесткости воды.

Безреагентные способы устранения жесткости воды

Мембранные, термические и электрические методы устранения жесткости воды не предполагают использование химических реактивов. В процессе ультра- и нанофильтрации, а также обратного осмоса полупроницаемые мембраны задерживают ионы магния и кальция. К недостаткам метода следует отнести необходимость регулярной промывки или замены мембраны.

Устранение жесткости воды с помощью электродиализа основано на удалении солей кальция и магния под действием электрического поля. Данный метод, как и технология работы магнитных преобразователей, находится еще на этапе подробного изучения. Подробнее про принцип работы магнитного умягчителя.

Дистилляцию тоже можно отнести к безреагентным способам устранения жесткости. Однако выпаривание - скорее универсальный, чем специальный метод обессоливания водопроводной воды.

77. Способы очистки воды от загрязняющих веществ: неорганических и органических