- Как се образуват солите на твърдостта
- Измервания
- Стандарти за твърдост
- Как да изчислим твърдостта у дома
- Влияние на водата
- Методи за омекотяване на водата
- Резултат
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Твърдостта на водата е един от най-важните критерии, които определят нейните потребителски свойства. Образувайки неразтворими минерални отлагания по вътрешната повърхност на електрически уреди и промишлено оборудване, води до влошаване на тяхната работа. Установени са допустими граници на показателя за оценка на качеството на водата.
Как се образуват солите на твърдостта
Водата е универсалният разтворител. Съставът на естествените извори се формира в зависимост от вида на терена. Водата с разтворен в нея въглероден диоксид прониква в почвата, преминава през дебелината на геоложките скали - гипс, доломит, калцит, разяжда ги, обогатявайки се с органични и минерални вещества, метални йони.Те съставляват общата минерализация на водата (TDS).
Сред тях преобладават калциевите и магнезиевите катиони, чиято обща стойност дава общата твърдост на водата. Разделя се на два вида:
- временно (карбонат);
- постоянен (без карбонат).
Формулата за обща твърдост е:
Жo=[Ca2+] + [Mg2+]=Fk+ Fnk
Карбонатната твърдост се дължи на наличието на бикарбонати Ca(HCO3)2и Mg(HCO3)2 Лесно се отстраняват от разтвора, образувайки неразтворима утайка по време на кипене. Вторият тип твърдост определя съдържанието на разтворими соли във водата, които не могат да бъдат отстранени чрез нагряване. За премахване на постоянната скованост се използват различни методи, които ще бъдат обсъдени по-късно в статията.
За разлика от подземните източници, повърхностните води съдържат по-малко соли, тъй като постоянно се разреждат от валежите.Нивото на твърдост в тях е променлива стойност. Той достига екстремни стойности през зимата и намалява при наводнения. В подземните води този показател е по-стабилен.
Измервания
Концентрацията на сол се измерва в милиграм еквиваленти на литър: 1 meq/l=20,04 mg Ca2+и 12,16 mg Mg2 +В международната система SI показателят се изразява числено в молове на метър3(mol/m3). В нашата страна се използват степени на твърдост, 1 ºF \u003d 1 meq / l или 0,5 mmol / l.
Степените на твърдост се използват и в други страни, но се различават по числови стойности:
- Немска степен на твърдост 1ºdH=10 mg/l CaO или 7,194 mg/l MgO;
- френски градус 1ºfH=10 mg/l CaCO3;
- Английски 1 ºClark=14,254 mg/l CaCO3;
- Американски 1 gpg=17,12 mg/l CaCO3.
За да преминете към други мерни единици, е по-удобно да използвате друга американска единица - PPM (PPM), която е равна на 1 mg / l CaCO3. От тук:
- 1ºdH=17,9ppm;
- 1ºfH=10,0ppm;
- 1 ºClark=14,25ppm;
- 1º gpg=17.1ppm;
- 1ºF=50,05ppm.
Можете да конвертирате ppm в удобни за нас градуси на твърдост ºŽ с конвертор. За да се движите между градуси, можете да използвате скалата:
1 ºF=2,804 ºdH=3,5 ºClark=5,005 ºfH=2,924 gpg=50,05ppm.
Стандарти за твърдост
Водата се отличава с параметъра на общата твърдост:
- меко - до 4 ºF;
- средна твърдост - от 4 до 8ºF;
- твърдо - повече от 8 ºF.
Разнообразието от природни условия в не позволява установяването на единни стандарти за твърдост за всички региони. Максимално допустимата концентрация (MAC) Ca2+ варира в широки граници в зависимост от местните условия.
Но стандартите за питейна вода не се различават много от тези на СЗО (Световната здравна организация). От 1 януари 2014 г. GOST 31954-2012 е в сила като национален стандарт в нашата страна. Той отчита основните международни стандарти за качество на водата и методи за анализ. Стандартът се прилага за всички подземни и повърхностни източници.
Таблица 1. Референтни стойности за концентрации на калций и магнезий в питейната вода
| № | Нормално документ | Продукт | Ca, mg/l | Mg, mg/l | Градуси, ºЖ |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | SanPin_2.1.4.1074-01, GN_2.1.5.1315-03 | Питейна вода | Не е регулирано | Не е регулирано | 7 |
| 2 | SanPin 2.1.4.1116-02 | Бутилирана вода | 25-130 | 5 - 65 | 1,5-7 |
| 3 | Стандарти на СЗО | Питейна вода | 20-80 | 10 - 30 | Не е налично |
Съставът на водата, в зависимост от предназначението, се регулира от скалата за твърдост:
- допустим индикатор за чешмяна вода - 300ppm или 6ºF;
- оптимална стойност за естествени резервоари - в рамките на 400 ppm или 8 ºF;
- максимално допустимо ниво на твърдост - 500 ppm, 10 ºF;
- концентрация на сол, опасна за живота - повече от 500 ppm,>10 ºF.
Особено строги изисквания се налагат на водата, подавана към отоплителни котли в електроцентралите - общата твърдост не може да надвишава 0,05-0,1 meq/l.
Как да изчислим твърдостта у дома
Повишената твърдост не се изразява с никакви външни признаци - мирис, цвят, консистенция. Свидетелство за нея:
- накип се образува на дъното на чайника;
- лошо разпенване на перилните препарати;
- бели петна по душ слушалката в банята.
Точният състав на водата може да бъде известен само чрез анализ. Но дори у дома има лесен начин да определите твърдостта на чешмяната вода с малка грешка от 1-2 градуса.
За експеримента ще са ви необходими: парче сапун за пране, малко количество дестилирана вода, електронна везна, съд, цилиндрична чаша, линийка.
- Настържете 1 г сапун за пране на ситно и го разтворете в 3-4 супени лъжици леко топла дестилирана вода. Ако нямате под ръка кухненска везна, можете да се съсредоточите върху окото - половин чаена лъжичка без върха.
- Налейте дестилирана вода в чаша със сапунен разтвор, така че височината на колоната с течност да съответства на процента мастни киселини, посочен върху парчето сапун. Ако 72%, тогава височината на водния стълб трябва да бъде 72 мм от дъното на чашата, но не и от повърхността на масата.
- Налейте 0,5 литра чешмяна вода в съд и при леко разбъркване налейте на тънка струйка сапунен разтвор. Първо във водата ще се появят люспи, мехурчета, след това устойчива бяла пяна. Показва, че всички соли вече са свързани.
Можете да изчислите броя на сантиметрите от водния стълб, излят в контейнера, като извадите височината на останалия сапунен разтвор от първоначалния:
hp=hи- ho,
където:
- hp - височина на колоната с препълнен разтвор;
- hи- височината на водния стълб на първоначалния сапунен разтвор;
- hо - височината на колоната за остатък от сапунен разтвор.
Всеки сантиметър от разтвора, излят в контейнера, съответства на 2ºdH. Стойността е същата като немската единица за твърдост. Например, излято от чаша 4,6 cm, което отговаря на 9,2 dH.
За преобразуване на резултатите в mg-eq/l можете да използвате таблицата, а за точния резултат - калкулатор.
| № | градуси dH | Ниво на твърдост | Индикатор в mg-eq/l |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 - 4 | Много меко | До 1,4 |
| 2 | 5 - 11 | Меко | 1,8 - 4,0 |
| 3 | 12 - 22 | Среден | 4,3-8,0 |
| 4 | 22 - 34 | Трудно | 8.0-12 |
| 5 | Повече от 34 | Много трудно | Над 12 |
Можете да получите по-точен резултат с помощта на електронни тестери като TDS-3. Те анализират водата за твърдост и киселинност, показвайки резултатите на екрана като PPM или pH. Можете да конвертирате PPM единици в ºŽ с калкулатор.
Ако искате да получите подробен анализ на водата в кладенец или кладенец, тогава това може да стане с комплекта Well-1.
Друг прост и евтин начин за определяне на качеството на водата - тест ленти.
Влияние на водата
Върху човешкото тяло
Към днешна дата няма сериозни изследвания, потвърждаващи вредното въздействие на твърдата вода върху живия организъм. Но е известно, че продължителната консумация на вода с повишено ниво на твърдост допринася за развитието на уролитиаза. Тялото няма време да премахне излишните микроелементи, което води до появата на камъни в урината, бъбреците и отлагания в ставите.
Качеството на водата също е от хигиенно значение. Сапунът, реагирайки с калциеви и магнезиеви соли, разрушава защитния слой на кожата, причинявайки дразнене или алергии. Косата става суха и чуплива.
В същото време калцият и магнезият са микроелементи, важни за човешкия живот:
- дневната нужда от калций е 1000 mg;
- магнезий - 400 mg.
Липсата на тези елементи може да причини сериозни нарушения в организма. Според проучвания, проведени от СЗО, е отбелязано, че консумацията на прекалено мека вода води до измиване на соли от тялото и промени във водно-солевия баланс. В региони, където се използва мека вода:
- нарастващите сърдечно-съдови заболявания;
- увеличаване на броя на фрактурите при децата и намаляване на теглото на новородените.
СЗО посочва, че наличието на соли във водата трябва да се счита за необходимо условие за нормалното функциониране на тялото.
За превозни средства
Солите на твърдостта причиняват много проблеми, свързани с използването на домакински уреди и промишлено оборудване:
- натрупването на котлен камък по стените на пералните и съдомиялните води до преждевременна повреда;
- кранове и душове, запушени с варовик;
- недостатъчното разпенване на праха за пране води до прекомерната му употреба;
- покритите с котлен камък тръби и нагревателни елементи увеличават консумацията на енергия и се отказват;
- отлагащите се соли намаляват пропускливостта на тръбите във водоснабдителните системи, намалявайки водното налягане;
- неразтворимите съединения по стените на радиаторите се превръщат в мощен топлоизолатор, намалявайки топлопреминаването им.
Водата, която е твърде мека, има отрицателен ефект върху оборудването, увеличавайки риска от корозия на тръбите поради ниската алкалност. Ето защо е необходимо да се поддържа правилният баланс на водно-солевия състав.
Методи за омекотяване на водата
Има различни начини за намаляване на сковаността. Изборът се определя в зависимост от първоначалното качество на водата, нейното предназначение и условията на използване.
Термичен метод
Кипенето е най-лесният и достъпен начин за премахване на карбонатната твърдост. Подходящ е за малки количества вода, които се използват за битови нужди. Въпреки това, методът не елиминира всички соли на твърдост и съдовете ще трябва да бъдат премахнати.
Филтриране
Не толкова отдавна филтърът за омекотяване на вода беше впечатляваща инсталация. Съвременните технологии и материали позволиха да се създадат компактни почистващи системи, които придават мекота на водата, които лесно се побират под мивката в кухнята. Сменяемите филтърни патрони, освен че омекотяват водата, премахват миризми и замърсявания. Правилният избор на филтри и навременната подмяна гарантират висококачествено пречистване на водата от водоснабдителната система, кладенец или кладенец. Една от съвременните интегрирани системи са филтри "Бариера" .
Химични методи
За утаяване на соли на твърдост във водата се добавят специални реактиви - гасена вар, сода, полифосфати. Методът е ефективен за индустриални приложения. Основният му недостатък е необходимостта от по-нататъшно изхвърляне на отпадъци. Водата след такава обработка е негодна за хранителни цели.
Йонен обмен
Филтрирането през йонообменни смоли се използва успешно в индустрията.Принципът се основава на заместването на катиони на алкалоземни метали с натриеви и водородни йони в колона с финозърнест запълващ слой. Солевият разтвор се използва за регенериране на отработена смола. Ако нивото на твърдост на водата се промени, е необходима ръчна настройка на настройките.
Физически методи
Тези методи се основават на процесите на електродиализа, действието на ултразвук, електромагнитни импулси. Солите на твърдостта се прехвърлят в модифицирано състояние, при което не кристализират в твърда утайка, а образуват нестабилни съединения. Използването на ултразвукови и електромагнитни вълни допълнително допринася за ексфолирането на съществуващия котлен камък.
Мембранен метод
Този метод за почистване има друго име - обратна осмоза. Водата под високо налягане преминава през филтър с микроскопични клетки и е напълно изчистена от химически примеси, суспендирани частици, бактерии.Качеството на получената вода е близко до дестилираната. За използването му е необходима допълнителна минерализация. Недостатъкът на метода е високата цена.
Резултат
Когато оценявате качеството на водата, е важно да вземете предвид не само нивото на твърдост и вероятността от образуване на котлен камък, но и корозивността. Правилната оценка ще ви позволи да изберете ефективен набор от мерки за пречистване на водата.