- tvrdý volal voda s vysokým obsahom soli
- mäkké s malým obsahom
- dočasná (karbonátová) tvrdosť, - v dôsledku hydrogénuhličitanov vápnika a horčíka Ca (HCO 3) 2; Mg (HCO 3) 2,
- trvalá (nekarbonátová) tvrdosť - spôsobené prítomnosťou iných solí, ktoré sa pri varení vody neuvoľňujú: hlavne sírany a chloridy Ca a Mg (CaS04, CaCl2, MgS04, MgCl2).
Normy tvrdosti vody - v 99,99% prípadov hovoríme o dočasnej tvrdosti, údaje VST:
|
Tvrdosť vody prijatá v Ruskej federácii |
Tvrdosť vody v USA |
||||||||
|
°F = |
ppm = mg/l |
gpg |
°F = |
ppm = mg/l |
gpg |
||||
|
1. Mäkká voda |
< 5,608 °dGH |
Mäkká voda = Mäkká voda |
< 3,361 °dGH |
||||||
|
2. Voda strednej tvrdosti |
5,608 - 28,04 °dGH |
Voda so strednou tvrdosťou = Voda so strednou tvrdosťou |
3,361 - 6,724 °dGH |
||||||
|
3. Tvrdá voda |
Tvrdá voda = Tvrdá voda |
6,724-10,085 °dGH |
|||||||
|
Veľmi tvrdá voda = veľmi tvrdá voda |
> 10,085°dGH |
||||||||
Porovnanie akceptovaných noriem tvrdosti vody v Ruskej federácii a Európe (Nemecko), údaje Ecoline:
Tvrdosť vody v niektorých mestách sveta- MVC údaje - neznáma spoľahlivosť :)
| Tvrdosť, °F | Vápnik, mg/l | Horčík, mg/l | |
|---|---|---|---|
| Moskva | 2,0-5,5 | 46 | 11 |
| Paríž | 5,0-6,0 | 90 | 6 |
| Berlín | 5,0-8,8 | 121 | 12 |
| New York | 0,3-0,4 | 6 | 1 |
| Sydney | 0,2-1,3 | 15 | 4 |
- Odporúčania Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) pre pitnú vodu:
- vápnik - 20-80 mg / l; horčík - 10-30 mg / l. Neexistuje žiadna odporúčaná hodnota pre tuhosť. Podľa týchto ukazovateľov moskovská pitná voda spĺňa odporúčania WHO.
- Ruské regulačné dokumenty (SanPiN 2.1.4.1074-01 a GN 2.1.5.1315-03) pre pitnú vodu upravujú:
- vápnik - norma nie je stanovená; horčík - nie viac ako 50 mg / l; tuhosť - nie viac ako 7 ° Zh.
- Norma pre fyziologickú užitočnosť balenej vody (SanPiN 2.1.4.1116-02):
- vápnik - 25-130 mg / l; horčík - 5-65 mg / l; tvrdosť - 1,5-7 ° W.
- Podľa obsahu vápnika a horčíka nie je balená voda najvyššej kategórie oficiálne o nič lepšia ako voda z vodovodu.
Preklad jednotiek a stupňov tvrdosti vody - v 99,99% prípadov hovoríme o dočasnej tvrdosti:
| °F = 1 meq/l |
mmol/l | ppm, mg/l | dGH, °dH | gpg | °e, °Clark | °fH | |
| 1 ruský °F \u003d 1 mg-ekv / l je: | 1 | 0,5 | 50,05 | 2,804 | 2,924 | 3,511 | 5,005 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 mmol/l = mmol/l je: | 2 | 1 | 100.1 | 5.608 | 5.847 | 7.022 | 10.01 |
| 1 US ° ppm w = mg/l = americký stupeň: | 0,01998 | 0.009991 | 1 | 0.05603 | 0.05842 | 0.07016 | 0.1 |
| 1 nemecký °dGH, °dH je: | 0,3566 | 0.1783 | 17.85 | 1 | 1.043 | 1.252 | 1.785 |
| 1 populárna jednotka v USA gpg je: |
0,342 | 0.171 | 17.12 | 0.9591 | 1 | 1.201 | 1.712 |
| 1 anglický °e, °Clark je: | 0,2848 | 0.1424 | 14.25 | 0.7986 | 0.8327 | 1 | 1.425 |
| 1 francúzsky °fH je: | 0,1998 | 0.09991 | 10 | 0.5603 | 0.5842 | 0.7016 | 1 |
| Príklad: 1 °F = 50,05 ppm | |||||||
- Americké stupne tvrdosti vody, pozor na dva body:
- gpg = zrná na galón: 1 (0,0648 g) CaC03 v 1 (3,785 1) vody. Po delení gramov litrami dostaneme: 17,12 mg / l CaCO 3 - to nie je "americký stupeň", ale v štátoch veľmi používaná hodnota tvrdosti vody.
- Americký stupeň = w = mg/l = americký stupeň: 1 diel CaCO 3 v 1 000 000 dieloch vody 1 mg/l CaCO 3
- Anglické stupne tvrdosti vody = °e = °Clark: 1 (0,0648 g) v 1 (4,546) 1 vody = 14,254 mg/l CaC03
- Francúzske stupne tvrdosti vody (°fH alebo °f)(fh): 1 diel CaCO 3 v 100 000 dieloch vody alebo 10 mg/l CaCO 3
- Nemecké stupne tvrdosti vody = °dH (deutsche Härte = „nemecká tvrdosť“ môže byť °dGH (celková tvrdosť) alebo °dKH (pre uhličitanovú tvrdosť)): 1 diel oxidu vápenatého - CaO na 100 000 dielov vody alebo 0,719 dielu oxid horečnatý - MgO v 100 000 dieloch vody, čo dáva 10 mg/l CaO alebo 7,194 mg/l MgO
- Ruský (RF) stupeň tvrdosti vody ° W = 1 mg-ekv / l: zodpovedá koncentrácii kovov alkalických zemín, ktorá sa číselne rovná 1/2 jej milimólu na liter, čo dáva 50,05 mg/l CaCO 3 alebo 20,04 mg/l Ca2+
- mmol/l = mmol/l: zodpovedá koncentrácii prvku alkalickej zeminy, ktorá sa číselne rovná 100,09 mg/l CaCO 3 alebo 40,08 mg/l Ca2+
Metódy na odstránenie tvrdosti vody
- Tepelné zmäkčenie. Výsledkom je, že na základe vriacej vody sa tepelne nestabilné hydrogénuhličitany vápenaté a horečnaté rozkladajú za tvorby vodného kameňa:
- Ca(HC03)2 → CaC03↓ + CO2 + H20.
- Varom sa odstráni len dočasná (karbonátová) tvrdosť. Nájde uplatnenie v každodennom živote.
- Zmäkčovanie činidla. Metóda je založená na pridávaní sódy Na2CO3 alebo haseného vápna Ca(OH)2 do vody. V tomto prípade vápenaté a horečnaté soli prechádzajú do nerozpustných zlúčenín a v dôsledku toho sa vyzrážajú. Napríklad pridanie haseného vápna vedie k premene vápenatých solí na nerozpustný uhličitan:
- Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Najlepším činidlom na odstránenie všeobecnej tvrdosti vody je ortofosforečnan sodný Na3PO4, ktorý je súčasťou väčšiny domácich a priemyselných prípravkov:
- 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaHCO3
- 3MgS04 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2↓ + 3Na2S04
- Ortofosforečnany vápnika a horčíka sú veľmi zle rozpustné vo vode, preto sa ľahko oddeľujú mechanickou filtráciou. Táto metóda je opodstatnená pri relatívne vysokej spotrebe vody, pretože je spojená s riešením mnohých špecifických problémov: filtrácia sedimentu, presné dávkovanie činidla.
- kationizácia. Metóda je založená na použití iónomeničového granulárneho plnenia (najčastejšie iónomeničových živíc). Takéto zaťaženie pri kontakte s vodou absorbuje katióny solí tvrdosti (vápnik a horčík, železo a mangán). Namiesto toho, v závislosti od iónovej formy, uvoľňuje ióny sodíka alebo vodíka. Tieto metódy sa nazývajú Na-kationizácia a H-kationizácia.
- Pri vhodne zvolenom iónomeničovom zaťažení klesá tvrdosť vody pri jednostupňovej kationizácii sodíka na 0,05-0,1 °F, pri dvojstupňovom - až 0,01 °F.
- V priemysle sa pomocou iónomeničových filtrov nahrádzajú ióny vápnika a horčíka iónmi sodíka a draslíka, čím sa získava mäkká voda.
- Reverzná osmóza. Metóda je založená na prechode vody cez polopriepustné membrány (zvyčajne polyamid). Spolu so soľami tvrdosti sa odstráni aj väčšina ostatných solí. Účinnosť čistenia môže dosiahnuť 99,9%.
- Existuje nanofiltrácia (podmienený priemer otvorov membrány sa rovná jednotkám nanometrov) a pikofiltrácia (podmienený priemer otvorov membrány sa rovná jednotkám pikometrov).
- Je potrebné zdôrazniť nevýhody tejto metódy:
- - potreba predbežnej prípravy vody privádzanej na membránu reverznej osmózy;
- - relatívne vysoké náklady na 1 liter vyrobenej vody (drahé vybavenie, drahé membrány);
- - nízka salinita prijímanej vody (najmä pri pikofiltrácii). Voda sa stáva takmer destilovanou.
- Elektrodialýza. Je založená na odstraňovaní solí z vody pôsobením elektrického poľa. K odstraňovaniu iónov rozpustených látok dochádza vďaka špeciálnym membránam. Rovnako ako pri použití technológie reverznej osmózy sa okrem iónov tvrdosti odstraňujú aj iné soli.
- Destilácia: Je možné úplne vyčistiť vodu od solí tvrdosti destiláciou.
"Tvrdá voda- jeden z najbežnejších problémov, a to ako vo vidieckych domoch s autonómnym zásobovaním vodou, tak aj v mestských apartmánoch s centralizovaným zásobovaním vodou. Stupeň tvrdosti závisí od prítomnosti vápenatých a horečnatých solí (soli tvrdosti) vo vode a meria sa v miligramových ekvivalentoch na liter (mg-ekv / l). Podľa americkej klasifikácie (pre pitnú vodu), s obsahom tvrdosti menším ako 2 mg-ekv / l, sa voda považuje za „mäkkú“, od 2 do 4 mg-ekv / l - normálna (opakujeme, na potravinárske účely !), Od 4 do 6 mg -ekv/l - tvrdé a nad 6 mg-ekv/l - veľmi tvrdé.
Pri mnohých aplikáciách nehrá tvrdosť vody významnú úlohu (napríklad pri hasení požiarov, polievaní záhrady, čistení ulíc a chodníkov). Ale v niektorých prípadoch môže rigidita spôsobiť problémy. Pri kúpaní, umývaní riadu, praní bielizne, umývaní auta je tvrdá voda oveľa menej účinná ako mäkká. A preto:
Pri použití mäkkej vody sa spotrebuje 2-krát menej pracieho prostriedku;
Tvrdá voda v interakcii s mydlom vytvára „mydlové trosky“, ktoré sa nezmývajú vodou a zanechávajú nesympatické škvrny na riade a inštalatérskych povrchoch; "Mydlové trosky" sa tiež nezmývajú z povrchu ľudskej pokožky, upchávajú póry a pokrývajú každý chlp na tele, čo môže spôsobiť vyrážky, podráždenie, svrbenie;
Pri zahrievaní vody kryštalizujú soli tvrdosti v nej obsiahnuté, vypadávajú vo forme vodného kameňa. Vodný kameň je príčinou 90 % porúch zariadení na ohrev vody. Na vodu ohrievanú v kotloch, bojleroch a pod. sa preto kladú rádovo prísnejšie požiadavky na tvrdosť;
V mnohých priemyselných procesoch môžu soli tvrdosti chemicky reagovať za vzniku nežiaducich medziproduktov.
Pojem tuhosť
Tvrdosť vody je zvyčajne spojená s katiónmi vápnika (Ca 2+) a v menšej miere aj s horčíkom (Mg 2+). V skutočnosti všetky dvojmocné katióny do určitej miery ovplyvňujú tvrdosť. Interagujú s aniónmi a vytvárajú zlúčeniny (soli tvrdosti) schopné zrážania. Monovalentné katióny (napríklad sodný Na +) túto vlastnosť nemajú.
V tejto tabuľke sú uvedené hlavné katióny kovov, ktoré spôsobujú tvrdosť, a hlavné anióny, s ktorými sú spojené.
V praxi majú stroncium, železo a mangán taký malý vplyv na tuhosť, že sa zvyčajne zanedbávajú. Hliník (Al3+) a trojmocné železo (Fe3+) tiež prispievajú k tvrdosti, ale pri úrovniach pH, ktoré sa vyskytujú v prírodných vodách, je ich rozpustnosť, a teda „príspevok“ k tvrdosti, zanedbateľná. Podobne sa neberie do úvahy nevýznamný vplyv bária (Ba2+).
Druhy tuhosti
Všeobecná tvrdosť. Je určená celkovou koncentráciou iónov vápnika a horčíka. Je to súčet uhličitanovej (dočasnej) a nekarbonátovej (trvalej) tvrdosti.
uhličitanová tvrdosť. Je to spôsobené prítomnosťou hydrogénuhličitanov a uhličitanov (pri pH > 8,3) vápnika a horčíka vo vode. Tento typ tvrdosti je takmer úplne odstránený pri varení vody, a preto sa nazýva dočasná tvrdosť. Pri zahrievaní vody sa hydrogénuhličitany rozkladajú za vzniku kyseliny uhličitej a vyzrážaním uhličitanu vápenatého a hydroxidu horečnatého.
nekarbonátová tvrdosť. Vzhľadom na prítomnosť vápenatých a horečnatých solí silných kyselín (sírová, dusičná, chlorovodíková) a nevylučuje sa varom (stála tvrdosť).
Jednotky
Vo svetovej praxi sa používa niekoľko jednotiek merania tuhosti, pričom všetky spolu určitým spôsobom korelujú. V Rusku Gosstandart stanovuje mól na meter kubický (mol/m3) ako jednotku tvrdosti vody.
Jeden mól na meter kubický zodpovedá hmotnostnej koncentrácii ekvivalentov iónov vápnika (1/2 Ca2+) 20,04 g/m3 a iónov horčíka (1/2Mg2+) 12,153 g/m3. Číselná hodnota tvrdosti vyjadrená v moloch na meter kubický sa rovná číselnej hodnote tvrdosti vyjadrenej v miligramových ekvivalentoch na liter (alebo decimeter kubický), t.j. 1mol/m3=1mmol/l=1mgekv./l=1mgekv./dm3.
Okrem toho sú v zahraničí široko používané jednotky tvrdosti ako nemecké stupne (do, dH), francúzske stupne (fo), americké stupne, ppm CaCO3.
Pomer týchto jednotiek tuhosti je uvedený v nasledujúcej tabuľke:
Poznámka: Jeden nemecký stupeň zodpovedá 10 mg/dm3 CaO alebo 17,86 mg/dm3 CaCO3 vo vode. Jeden francúzsky stupeň zodpovedá 10 mg/dm3 CaCO3 vo vode. Jeden americký stupeň zodpovedá 1 mg/dm3 CaCO3 vo vode.
Pôvod tuhosti
Ióny vápnika (Ca2+) a horčíka (Mg2+), ako aj iných kovov alkalických zemín, ktoré spôsobujú tvrdosť, sú prítomné vo všetkých mineralizovaných vodách. Ich zdrojom sú prírodné ložiská vápenca, sadry a dolomitu. Ióny vápnika a horčíka sa dostávajú do vody v dôsledku interakcie rozpusteného oxidu uhličitého s minerálmi a iných procesov rozpúšťania a chemického zvetrávania hornín. Zdrojom týchto iónov môžu byť aj mikrobiologické procesy prebiehajúce v pôdach v povodí, v dnových sedimentoch, ako aj odpadové vody z rôznych podnikov.
Tvrdosť vody sa veľmi líši a existuje mnoho typov klasifikácií vody podľa stupňa jej tvrdosti.
V nízko mineralizovaných vodách zvyčajne prevláda tvrdosť spôsobená vápenatými iónmi (až 70%-80%) (hoci v niektorých zriedkavých prípadoch môže tvrdosť horčíka dosiahnuť 50-60%). So zvyšovaním stupňa mineralizácie vody obsah vápenatých iónov (Ca2+) rýchlo klesá a len zriedka prekročí 1 g/l. Obsah horčíkových iónov (Mg2+) vo vysoko mineralizovaných vodách môže dosiahnuť niekoľko gramov a v slaných jazerách - desiatky gramov na liter vody.
Vo všeobecnosti je tvrdosť povrchovej vody vo všeobecnosti nižšia ako tvrdosť podzemnej vody. Tvrdosť povrchových vôd podlieha výrazným sezónnym výkyvom, zvyčajne dosahuje najvyššiu hodnotu na konci zimy a najnižšiu v období povodní, keď je hojne riedená mäkkým dažďom a roztopenou vodou. Morská a oceánska voda má veľmi vysokú tvrdosť (desiatky a stovky meq/dm3)
Vplyv tuhosti
Z hľadiska využitia pitnej vody sa jej prijateľnosť z hľadiska tvrdosti môže výrazne líšiť v závislosti od miestnych podmienok. Chuťový prah pre vápenatý ión leží (v prepočte na mg-ekvivalent) v rozsahu 2-6 meq/l v závislosti od zodpovedajúceho aniónu a prah chuti pre horčík je ešte nižší. V niektorých prípadoch je pre spotrebiteľov prijateľná voda s tvrdosťou nad 10 meq/l. Vysoká tvrdosť zhoršuje organoleptické vlastnosti vody, dodáva jej horkú chuť a má negatívny vplyv na tráviace orgány.
Svetová zdravotnícka organizácia neponúka žiadnu odporúčanú tvrdosť zo zdravotných dôvodov. V materiáloch WHO sa uvádza, že aj keď množstvo štúdií zistilo štatisticky inverzný vzťah medzi tvrdosťou pitnej vody a kardiovaskulárnymi ochoreniami, dostupné údaje nestačia na to, aby sme dospeli k záveru, že tento vzťah je kauzálny. Rovnako nie je jednoznačne preukázaný negatívny vplyv mäkkej vody na rovnováhu minerálov v ľudskom tele.
V závislosti od pH a zásaditosti však voda s tvrdosťou nad 4 mEq/l môže spôsobiť usadzovanie trosky a vodného kameňa (uhličitan vápenatý) v distribučnom systéme, najmä pri zahriatí. Preto normy dozoru nad kotolňami zavádzajú veľmi prísne požiadavky na tvrdosť vody používanej na napájanie kotlov (0,05-0,1 mg-ekv / l).
Okrem toho, keď soli tvrdosti interagujú s čistiacimi prostriedkami (mydlo, pracie prášky, šampóny), vytvárajú sa „mydlové trosky“ vo forme peny. To vedie nielen k značnému plytvaniu čistiacimi prostriedkami. Po zaschnutí zostane takáto pena vo forme plaku na inštalatérstve, bielizni, ľudskej pokožke a vlasoch (nepríjemný pocit „tvrdých“ vlasov mnohí dobre poznajú). Hlavným negatívnym účinkom týchto trosiek na človeka je, že ničia prirodzený tukový film, ktorý je vždy pokrytý normálnou pokožkou a upchávajú jej póry. Znakom takéhoto negatívneho vplyvu je charakteristické "vŕzganie" čisto umytej pokožky alebo vlasov. Ukazuje sa, že dráždivý „mydlový“ pocit, ktorý niektorí ľudia pociťujú po použití mäkkej vody, je znakom toho, že ochranný tukový film na pokožke je bezpečný a zdravý. Ona je tá, ktorá sa šmýka. V opačnom prípade musíte utrácať peniaze za pleťové vody, zmäkčujúce a hydratačné krémy a iné triky na obnovenie ochrany pokožky, ktorú nám poskytla už matka príroda.
Zároveň je potrebné spomenúť aj druhú stranu mince. Mäkká voda s tvrdosťou menšou ako 2 meq/l má nízku tlmivú kapacitu (alkalitu) a môže mať v závislosti od úrovne pH a množstva ďalších faktorov zvýšený korozívny účinok na vodovodné potrubia. Preto je v mnohých aplikáciách (najmä vo vykurovacej technike) niekedy potrebné vykonať špeciálnu úpravu vody, aby sa dosiahol optimálny pomer medzi tvrdosťou vody a jej korozívnosťou.
Tvrdosť vody je vlastnosť spôsobená prítomnosťou rozpustených solí vo vode, najmä vápnika a horčíka. Tvrdosť vody sa delí na uhličitanovú (prítomnosť hydrogenuhličitanu horčíka a vápnika v nej) a nekarbonátovú (prítomnosť solí silných kyselín - chloridov alebo síranov vápnika a horčíka). Súčet uhličitanovej a nekarbonátovej tvrdosti určuje celkovú tvrdosť.
Uhličitanová tvrdosť sa nazýva dočasná, pretože pri dlhšom varení takejto vody sa hydrogénuhličitany rozkladajú za tvorby zrazeniny uhličitanu vápenatého a uvoľňovania oxidu uhličitého:
Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Mg (HCO 3) 2 \u003d Mg (OH) 2 ↓ + 2CO 2
Tvrdosť vody v dôsledku prítomnosti síranov horečnatých a vápenatých sa nazýva konštantná. Môže sa odstrániť iba chemicky:
CaS04 + Na2C03 \u003d CaC03 ↓ + Na2S04.
V súčasnosti sa na odstránenie tuhosti používajú aj iónomeničové živice.
Spôsoby, ako odstrániť tvrdosť vody
Soli vápnika a horčíka sú rozpustené v prírodnej vode. Sú to uhľovodíky a sírany. Ukážeme dva spôsoby zrážania hydrouhličitanov na zníženie tvrdosti vody. Prvý spôsob je varenie. Varením* sa rozpustné uhľovodíky premieňajú na nerozpustné uhličitany a tvrdosť vody klesá.
Sa(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 ↓+H 2 O+CO 2
Druhým spôsobom je pridanie vápennej vody. Po pridaní vápennej vody sa hydrogénuhličitany zmenia na uhličitany a voda zmäkne.
Sa(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓+2 H 2 O
Ale tvrdosť vody závisí aj od síranov vápnika a horčíka. Síran vápenatý a horečnatý je možné odstrániť pomocou uhličitanu sodného. Po pridaní uhličitanu sodného sa sírany premenia na nerozpustné uhličitany vápenaté a horečnaté.
CaSO 4 + Nie 2 CO 3 = CaCO 3 ↓+ Na 2 SO 4
Zmäkčovanie vody
Odstraňovanie solí tvrdosti z vody, t. j. jej zmäkčovanie, sa musí vykonávať na napájanie kotolní a tvrdosť vody pre strednotlakové a nízkotlakové kotly by nemala byť väčšia ako 0,3 mg-ekv / l. Zmäkčovanie vody je potrebné aj v takých priemyselných odvetviach, ako je textilný, papierenský, chemický priemysel, kde by voda nemala mať tvrdosť vyššiu ako 0,7 – 1,0 mg-ekv/l. Odporúča sa aj zmäkčovanie vody pre domácnosť a pitie, najmä ak presahuje 7 mg-ekv / l. Používajú sa tieto hlavné metódy zmäkčovania vody:
reagenčná metóda - zavedením činidiel, ktoré podporujú tvorbu zle rozpustných zlúčenín vápnika a horčíka a ich zrážanie;
katiónová metóda, pri ktorej sa zmäkčená voda filtruje cez látky, ktoré majú schopnosť vymeniť v nich obsiahnuté katióny (sodík alebo vodík) za katióny vápnika a horčíka, soli rozpustené vo vode. A v dôsledku výmeny sa zadržiavajú ióny vápnika a horčíka a vytvárajú sa sodné soli, ktoré nedávajú tvrdosť vody;
tepelná metóda, ktorá spočíva v ohreve vody na teplotu nad 100 °, pričom soli uhličitanovej tvrdosti sú takmer úplne odstránené.
Často sa metódy zmäkčovania používajú v kombinácii. Napríklad niektoré soli tvrdosti sa odstránia reagenčnou metódou a zvyšok katiónovou výmenou. Z reagenčných metód je najbežnejšia metóda sodnovápenatého zmäkčovania. Jeho podstata sa redukuje tak, že namiesto Ca Mg solí rozpustených vo vode sa získajú nerozpustné CaCO3 a Mg (OH) 2 soli, ktoré sa vyzrážajú. Obidve činidlá - sóda Na2CO3 a vápno Ca(OH)2 - sa do zmäkčenej vody pridávajú súčasne alebo striedavo. Uhličitanové soli, dočasná tvrdosť sa odstraňujú vápnom, nekarbonátové, konštantná tvrdosť - sóda. Chemické reakcie pri odstraňovaní uhličitanovej tvrdosti prebiehajú takto:
Ca(HC03)2 + Ca(OH)2 = 2CaC03 + 2H20
Hydrát oxidu horečnatého Mg(OH)2 koaguluje a vyzráža sa. Na odstránenie nekarbonátovej tvrdosti sa do zmäkčenej vody pridáva Na2C03. Chemické reakcie pri odstraňovaní nekarbonátovej tvrdosti sú nasledovné:
Na2C03 + CaS04 = CaC03 + Na2S04;
Na2C03 + CaC12 = CaC03 + 2NaCl.
V dôsledku reakcie sa získa uhličitan vápenatý, ktorý sa vyzráža. Činidlá používané pri úprave vody sa zavádzajú do vody na týchto miestach:
a) chlór (s predbežným chlórovaním) - do sacích potrubí čerpacej stanice prvého výťahu alebo do potrubí privádzajúcich vodu do čistiarne;
b) koagulant - do potrubia pred miešačku alebo do miešačky;
c) vápno na alkalizáciu počas koagulácie - súčasne s koagulantom;
d) aktívne uhlie na odstránenie pachov a chutí vo vode do 5 mg/l - pred filtrami. Pri vysokých dávkach by sa uhlie malo zavádzať na čerpacej stanici prvého výťahu alebo súčasne s koagulantom do miešača úpravne vody, ale nie skôr ako 10 minút po zavedení chlóru;
e) chlór a čpavok na dezinfekciu vody sa zavádzajú do čistiarní a do filtrovanej vody. V prítomnosti fenolov vo vode by sa mal počas predbežnej aj konečnej chlorácie zavádzať amoniak.
Špeciálne typy čistenia a úpravy vody zahŕňajú odsoľovanie, odsoľovanie, odstraňovanie železa, odstraňovanie rozpustených plynov z vody a stabilizáciu.
Jednou z najčastejších otázok obyvateľov mesta Moskva je otázka tvrdosti pitnej vody. Je to spôsobené rozšíreným používaním umývačiek riadu a práčok v každodennom živote, pri ktorých je výpočet náplne pracích prostriedkov založený na skutočnej hodnote tvrdosti použitej vody.
Hodnotu tvrdosti vody si môžete zistiť na vašej adrese pomocou našej elektronickej služby
V Rusku sa tvrdosť meria v „stupňoch tvrdosti“ a svetoví výrobcovia používajú jednotky merania akceptované vo svojich krajinách. Preto bola pre pohodlie obyvateľov vytvorená „Kalkulačka tuhosti“, pomocou ktorej môžete previesť hodnoty tuhosti z jedného meracieho systému do druhého, aby ste správne nastavili svoje domáce spotrebiče.
| Index tuhosti | Aktuálna jednotka merania | Požadovaná merná jednotka | Výsledok výpočtu ukazovateľa | |
|---|---|---|---|---|
| = |
Tvrdosť je súbor vlastností vody spojených s obsahom rozpustených solí v nej, najmä vápnika a horčíka ("soli tvrdosti"). Celková tuhosť pozostáva z dočasnej a trvalej. Dočasnú tvrdosť je možné odstrániť prevarením vody, čo je spôsobené vlastnosťou niektorých solí zrážať sa a vytvárať takzvaný vodný kameň.
Hlavným faktorom ovplyvňujúcim veľkosť tvrdosti je rozpúšťanie hornín s obsahom vápnika a horčíka (vápenec, dolomit), keď nimi prechádza prírodná voda. Povrchové vody sú vo všeobecnosti mäkšie ako podzemné vody. Tvrdosť povrchových vôd podlieha výrazným sezónnym výkyvom, pričom maximum dosahuje v zime. Minimálne hodnoty tvrdosti sú typické pre obdobia vysokej vody alebo vysokej vody, kedy dochádza k intenzívnemu prúdeniu mäkkej taveniny alebo dažďovej vody do zdrojov vody.
Jednotky tuhosti
V Rusku sa tvrdosť meria v "stupňoch tvrdosti" (1°W = 1 meq/l = 1/2 mol/m3). V zahraničí sú akceptované iné jednotky merania tvrdosti vody.
Jednotky tuhosti
1 °W \u003d 20,04 mg Ca2+ alebo 12,15 Mg2+ v 1 dm3 vody;
1°DH = 10 mg CaO v 1 dm3 vody;
1°Clark = 10 mg CaC03 v 0,7 dm3 vody;
1 °F = 10 mg CaC03 v 1 dm3 vody;
1 ppm \u003d 1 mg CaCO 3 v 1 dm 3 vody.
Tvrdosť vody v niektorých mestách sveta
Odporúčania Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) pre pitnú vodu:
vápnik - 20-80 mg / l; horčík - 10-30 mg / l. Neexistuje žiadna odporúčaná hodnota pre tuhosť. Podľa týchto ukazovateľov moskovská pitná voda spĺňa odporúčania WHO.
Ruské regulačné dokumenty (SanPiN 2.1.4.1074-01 a GN 2.1.5.1315-03) pre pitnú vodu upravujú:
vápnik - norma nie je stanovená; horčík - nie viac ako 50 mg / l; tuhosť - nie viac ako 7 ° Zh.
Stupeň tvrdosti vody je určený prítomnosťou iónov vo vode vápnik (Ca 2+), horčík (Mg 2+), stroncium (Sr 2+), bárium (Ba 2+), železo (Fe 2+), mangán (Mn 2+). Navyše obsah iónov vápnika a horčíka výrazne prevyšuje koncentrácie ostatných uvedených iónov dohromady. Preto je v Rusku zvykom určovať hodnotu tvrdosti ako súčet iónov vápnika a horčíka obsiahnutých vo vode, vyjadrený v miligramových ekvivalentoch na liter (mg-ekv / l). Jeden meq/l zodpovedá obsahu 20,04 mg Ca 2+ alebo 12,16 mg Mg 2+ na liter vody.
Existuje uhličitanová (dočasná, eliminovaná varom) a nekarbonátová (trvalá) tvrdosť. Uhličitanová tvrdosť je spôsobená prítomnosťou hydrogénuhličitanov vápnika a horčíka vo vode, nekarbonátová tvrdosť je spôsobená prítomnosťou síranov, chloridov, kremičitanov, dusičnanov a fosforečnanov týchto kovov.
Dočasná tvrdosť sa nazýva preto, lebo pri varení sa hydrogénuhličitany vápnika a horčíka rozkladajú a vyzrážajú sa vo forme uhličitanov. Chemická reakcia tohto procesu je nasledovná: 
Ca(HCO 3) 2 - t o C → CaCO 3↓ + H20 + CO2
Mg(HC03)2 - t o C → CaC03↓ + H20 + CO2
Vzniknutá zrazenina vytvorí na stenách riadu, v ktorom sa varí voda, plak (tzv. vodný kameň). Po prevarení a vyzrážaní uhľovodíkov sa voda stáva mäkšou.
Trvalá tvrdosť je spôsobená prítomnosťou stabilných chemických zlúčenín síranov, chloridov, kremičitanov a niektorých ďalších solí vápnika a horčíka vo vode, ktoré sa nezrážajú a pri varení sa neodstraňujú. Súčet dočasnej a trvalej tvrdosti udáva celkovú tvrdosť vody.
Všeobecná tvrdosť vody, normy
Svetová prax kontroly kvality vody spotrebovanej na pitie (normy Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO), normy Európskej únie (EÚ), normy ISO, ako aj normy USA) nenormalizujú tvrdosť pitnej vody - iba samostatne obsah ióny vápnika a horčíka vo vode. Podľa ruských noriem () by tvrdosť nemala prekročiť 7 mg-ekv / l. Čo sa stane, keď sa táto hodnota prekročí? Ukazuje sa, že pri tvrdosti vody nad 7 mg-eq/l sa výrazne zvyšuje miera zarastania potrubí vápennými usadeninami, čo znižuje ich životnosť a zvyšuje prevádzkové náklady. A pri veľmi nízkej tvrdosti vody získava silné korozívne vlastnosti. Aktívne používanie plastov a kov-plastov v posledných rokoch umožňuje odstrániť obmedzenia týkajúce sa používania mäkkej vody.
Všeobecná tvrdosť vody, klasifikácie
Klasifikácia prírodnej vody podľa stupňa tvrdosti sa v rôznych krajinách líši a môže byť rozdelená aj podľa účelu použitia vody.
Najvšeobecnejšia klasifikácia je nasledovná:
Podľa americkej klasifikácie sa pitná voda považuje za „mäkkú“, keď je obsah solí s tvrdosťou menší ako 2 mg-ekv. / l, normálna - od 2 do 4 mg-ekv. / l, tvrdá - od 4 do 6 mg-ekv. / l, a veľmi tvrdý - nad 6 meq/l. Treba poznamenať, že takáto klasifikácia platí pre vodu používanú na pitné účely. Voda v teplovodných systémoch a v kontakte s akýmikoľvek vykurovacími telesami musí byť mäkšia pre normálne fungovanie systému. Tu sa nezaobídete bez inštalácie, najmä -. Zároveň, ak voda pochádza zo súkromnej studne, je pravdepodobné, že bude potrebná predbežná.
Odpad z pracieho prostriedku
V tvrdej vode z obyčajného mydla (v prítomnosti vápenatých iónov) sa tvoria mydlové trosky - nerozpustné zlúčeniny, ktoré nenesú žiadne užitočné funkcie. A kým sa týmto spôsobom neodstráni všetka vápenatá tvrdosť vody, tvorba peny nezačne. Dochádza k značnému plytvaniu čistiacimi prostriedkami. Po zaschnutí ostávajú takéto mydlové trosky vo forme plaku na inštalatérstve, bielizni, ľudskej pokožke a vlasoch (mnohí dobre poznajú nepríjemný pocit „tvrdých“ vlasov).
Negatívny vplyv na tkanivá
Tvrdá voda nie je vhodná na umývanie a umývanie. prečo? Keď sa mydlo alebo prášok dostane do kontaktu s tvrdou vodou, katióny solí tvrdosti (Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+) reagujú s aniónmi mastných kyselín, ktoré sú súčasťou mydla a vytvárajú zle rozpustné zlúčeniny, ako je stearát vápenatý Ca (C 17 H 35 COO) 2. Tieto usadeniny postupne upchávajú póry látky a tá prestáva prepúšťať vzduch a vlhkosť, vlákna hrubnú a nepružia. Farby produktu vyblednú a získajú šedo-žltý odtieň. „Limetkové mydlá“, ktoré sa usadili na tkanine, ju pripravujú o jej pevnosť.
Podráždenie kože
Keď sa „vločky tvrdosti“ dostanú na ľudskú pokožku, dochádza k deštrukcii prirodzeného tukového filmu, ktorý chráni pokožku pred nepriaznivými vplyvmi prostredia, a k upchávaniu pórov. Znakom takéhoto negatívneho vplyvu je charakteristické „vŕzganie“ pokožky alebo vlasov, ktoré sa objavuje po sprchovaní. V skutočnosti „mydlivosť“, ktorá u niektorých ľudí spôsobuje podráždenie po použití mäkkej vody, je istým znakom toho, že ochranný tukový film na pokožke je bezpečný a zdravý. Ona je tá, ktorá sa šmýka. Alebo použite tvrdú vodu a narušenie povlaku kompenzujte pleťovými vodami, zmäkčujúcimi a hydratačnými krémami a inými trikmi na obnovenie ochrany pokožky, ktorú nám už príroda poskytla.
Znížená životnosť zariadenia
Keď sa voda s tvrdosťou vyššou ako 4 mg-ekv / l zahrieva na pozadí vysokej alkality a pH, uhličitan vápenatý sa intenzívne vyzráža vo forme vodného kameňa (rúrky „prerastajú“, na vykurovacích telesách sa vytvára biely povlak ). To je dôvod, prečo normy Kotlonadzor normalizujú hodnotu indexu tvrdosti vody používanej na napájanie kotlov (0,05–0,1 mg-ekv/l). V mnohých priemyselných procesoch môžu soli tvrdosti chemicky reagovať za vzniku nežiaducich medziproduktov.
Vplyv na zdravie
Svetová zdravotnícka organizácia reguluje hodnoty tvrdosti vody z hľadiska zdravotných účinkov. Materiály organizácie hovoria, že hoci množstvo štatistických štúdií odhalilo inverzný vzťah medzi tvrdosťou pitnej vody a ochoreniami kardiovaskulárneho systému, získané údaje stále nestačia na určenie príčinnej súvislosti medzi týmito javmi. Taktiež neexistuje dôkaz, že mäkká voda má negatívny vplyv na rovnováhu stopových prvkov v ľudskom tele. Množstvo štúdií naznačuje, že ľudské vstrebávanie dôležitých minerálov z vody je extrémne nízke a väčšinu z nich prijíma z potravy.
V závislosti od miestnych podmienok sa prípustná tvrdosť pitnej vody môže mierne líšiť. V niektorých prípadoch je pre spotrebiteľa prijateľná voda s tvrdosťou nad 10 meq/l. Chuťový prah pre vápenatý ión (v prepočte na mg-ekvivalent) je v rozmedzí 2-6 meq/l v závislosti od zodpovedajúceho aniónu a prah chuti pre horčík je ešte nižší. Takže voda s vysokou tvrdosťou môže mať horkú chuť. A dlhodobé používanie tvrdej vody (zvyčajne sprevádzané vysokou celkovou mineralizáciou) vedie k problémom v gastrointestinálnom trakte.
ale na druhej strane
Treba tiež poznamenať, že voda s tvrdosťou menšou ako 2 meq/l má nízke tlmiace vlastnosti (alkalitu) a v závislosti od úrovne pH a niektorých ďalších faktorov môže mať zvýšený korozívny účinok na povrchy potrubí a vykurovacích zariadení. . Preto je v niektorých prípadoch, najmä v kotolniach, potrebné dodatočne vykonať špeciálnu, ktorá umožňuje dosiahnuť optimálny pomer medzi korozívnosťou vody a jej tvrdosťou.
