Was ist Wasserhärte, wie wird sie klassifiziert, wie wird sie bestimmt und wie kann man sie enthärten?

Die Wasserhärte ist eines der wichtigsten Kriterien für die Verbrauchereigenschaften des Wassers. Sie bildet unlösliche mineralische Ablagerungen auf der Innenseite von Elektrogeräten und Industrieanlagen und führt zu einer Verschlechterung ihrer Betriebseigenschaften. Zur Beurteilung der Wasserqualität werden die zulässigen Grenzwerte des Indikators festgelegt.

Wie Härtesalze gebildet werden

Wasser ist ein universelles Lösungsmittel. Die Zusammensetzung der natürlichen Quellen hängt von der Art des Geländes ab. Wasser mit gelöstem Kohlendioxid dringt in den Boden ein, durchdringt die Dicke der geologischen Gesteine - Gips, Dolomit, Calcit -, erodiert sie und reichert sich mit organischen und mineralischen Stoffen, Metallionen an. Sie machen die Gesamtmineralisierung des Wassers aus(TDS).

Unter ihnen überwiegen Kalzium- und Magnesiumkationen; ihr Gesamtwert ergibt die Gesamthärte des Wassers. Sie wird in zwei Arten unterteilt:

• vorübergehend (Karbonat);
• permanent (nicht karbonisiert).

Die Formel für die Gesamthärte lautet wie folgt:

_Zho = [^Ca2+] + [^Mg2+] = _Zhk + _Zhnk

Die Karbonathärte ist auf das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen Ca(_HCO3)2 und Mg(_HCO3)2. Sie lassen sich leicht aus der Lösung entfernen und bilden beim Sieden einen unlöslichen Niederschlag. Die zweite Art der Härte bestimmt den Gehalt an löslichen Salzen im Wasser, die nicht durch Erhitzen entfernt werden können. Um die permanente Härte zu beseitigen, werden verschiedene Methoden angewandt, die im weiteren Verlauf des Artikels beschrieben werden.

Im Gegensatz zu unterirdischen Quellen enthält das Oberflächenwasser weniger Salze, da es durch Niederschläge ständig verdünnt wird. Der Härtegrad des Wassers ist ein variabler Wert. Er erreicht seine Höchstwerte im Winter, und bei Hochwasser nimmt er ab. Im Grundwasser ist dieser Indikator stabiler.

Maßeinheiten

Die Salzkonzentration wird in Milligramm-Äquivalenten pro Liter gemessen: 1 mg-Äq/L = 20,04 mg ^Ca2+ und 12,16 mg ^Mg2+. Im internationalen SI-System wird der Indikator numerisch in Molen pro ^Meter3 (^mol/m3). In unserem Land werden Härtegrade verwendet, 1 ºJ = 1 mg-eq/L oder 0,5 mmol/L.

Härtegrade werden auch in anderen Ländern verwendet, unterscheiden sich aber in ihren Zahlenwerten:

• Deutscher Härtegrad 1ºdH = 10 mg/L CaO oder 7,194 mg/L MgO;
• Französisch 1ºfH = 10 mg/L _CaCO3;
• Englisch 1ºClark = 14.254 mg/L _CaCO3;
• Amerikanisch 1 gpg = 17,12 mg/L _CaCO3.

Für die Umrechnung in andere Maßeinheiten ist es bequemer, eine andere amerikanische Einheit zu verwenden - PPM (PPM), die 1 mg/L entspricht. _CaCO3. Folglich:

• 1ºdH = 17,9 ppm;
• 1ºfH = 10,0 ppm;
• 1ºClark = 14,25 ppm;
• 1º gpg = 17,1 ppm;
• 1ºÆ = 50,05 ppm.

Um ppm in unsere praktischen ºÆ Härtegrade umzurechnen, können wir einen Umrechner verwenden. Eine Skala kann verwendet werden, um zwischen Graden umzurechnen:

1 ºJ = 2,804 ºdH = 3,5 ºClark = 5,005 ºfH = 2,924 gpg = 50,05ppm.

Normen für die Härte

Nach dem Parameter der Gesamthärte wird das Wasser unterschieden:

• weich - bis zu 4 ºJ;
• mittlere Härte - von 4 bis 8 ºJ;
• hartes Wasser - mehr als 8 ºJ.

Die Vielfalt der natürlichen Gegebenheiten in Russland macht es unmöglich, einheitliche Härtestandards für alle Regionen festzulegen. Die maximal zulässige Konzentration (MPC) von ^Ca2+ ist je nach den örtlichen Gegebenheiten sehr unterschiedlich.

Die Trinkwasserstandards unterscheiden sich jedoch nicht wesentlich von den Vorgaben der WHO (Weltgesundheitsorganisation). Als nationaler Standard ist GOST 31954-2012 in unserem Land seit dem 01.01.2014 in Kraft. Sie berücksichtigt die wichtigsten internationalen Normen zur Wasserqualität und zu Analysemethoden. Die Norm gilt für alle unterirdischen und oberirdischen Quellen.

Tabelle 1. Normative Werte der Calcium- und Magnesiumkonzentration im Trinkwasser

Die Zusammensetzung des Wassers wird durch die Härteskala je nach Verwendungszweck bestimmt:

• akzeptabler Wert für Leitungswasser - 300 ppm oder 6 ºJ;
• optimaler Wert für natürliche Gewässer - innerhalb von 400 ppm oder 8 ºJ;
• der maximal zulässige Härtegrad beträgt 500 ppm, 10 ºJ;
• lebensbedrohliche Salzkonzentrationen - mehr als 500 ppm, > 10 ºJ.

Besonders strenge Anforderungen werden an das Wasser gestellt, das den Heizkesseln in Kraftwerken zugeführt wird - der Indikator für die Gesamthärte darf 0,05-0,1 mg-eq/l nicht überschreiten.

Wie man die Härte zu Hause berechnet

Eine erhöhte Härte äußert sich nicht durch äußere Anzeichen - Geruch, Farbe, Konsistenz. Sie wird nachgewiesen durch:

• die sich auf dem Boden des Kessels absetzen;
• schlechte Schaumbildung bei Waschmitteln;
• weiße Schlieren auf dem Duschkopf im Badezimmer.

Die genaue Zusammensetzung des Wassers kann nur mit Hilfe einer Analyse festgestellt werden. Aber zu Hause gibt es eine einfache Möglichkeit, die Härte des Leitungswassers mit einem kleinen Fehler von 1-2 Grad zu bestimmen.

Für das Experiment benötigen Sie: ein Stück Waschseife, eine kleine Menge destilliertes Wasser, eine elektronische Waage, einen Behälter, ein zylindrisches Glas, ein Lineal.

1. Reiben Sie 1 g Waschseife fein und lösen Sie sie in 3-4 Esslöffeln leicht erwärmtem destilliertem Wasser auf. Wenn Sie keine Küchenwaage zur Hand haben, können Sie sich an den Augen orientieren - ein halber Teelöffel ohne Spitze.
2. Gießen Sie destilliertes Wasser in das Glas mit der Seifenlösung, so dass die Höhe der Flüssigkeitssäule dem auf dem Seifenstück angegebenen Prozentsatz der Fettsäuren entspricht. Wenn 72%, sollte die Höhe der Wassersäule 72 mm vom Boden des Becherglases, aber nicht von der Oberfläche des Tisches sein.
3. Gießen Sie 0,5 Liter Leitungswasser in einen Behälter und gießen Sie unter leichtem Rühren einen dünnen Strahl Seifenlösung hinein. Zuerst werden Flocken, Blasen im Wasser erscheinen, dann - eine anhaltende weiße Schaum. Dies zeigt an, dass alle Salze bereits gebunden sind.

Berechnen Sie die Anzahl der Zentimeter der Wassersäule, die in den Behälter übergelaufen ist, können Sie die Höhe der verbleibenden Seifenlösung vom Original abziehen:

_hn= _Hallo – ho,

wo:

• _hn - Höhe der Säule der übergelaufenen Lösung;
• _һi - Höhe der Wassersäule der ursprünglichen Seifenlösung;
• _ho - Höhe der Säule der Restseifenlösung.

Jeder Zentimeter der in den Behälter gegossenen Lösung entspricht 2ºdH. Der Wert stimmt mit der deutschen Härteeinheit überein. Zum Beispiel, 4,6 Zentimeter aus einem Becherglas gegossen wurden, was einer 9,2 dH.

Sie können die Tabelle verwenden, um die erhaltenen Ergebnisse in mg-eq/l umzurechnen, und a Rechner für genaue Ergebnisse.

Ein genaueres Ergebnis erhalten Sie mit elektronischen Messgeräten wie dem TDS-3. Sie analysieren das Wasser auf Härte und Säuregehalt und zeigen die Ergebnisse auf dem Bildschirm als RRM oder pH-Wert an. Mit einem Taschenrechner können Sie die RRM-Einheiten in ºJ umrechnen.

Wenn Sie eine detaillierte Analyse des Wassers in einem Brunnen oder Bohrloch durchführen möchten, können Sie dies mit dem "Well-1"-Kit tun.

Eine weitere einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Wasserqualität zu bestimmen, sind Teststreifen.

Wirkung von Wasser

Über den menschlichen Körper

Bislang gibt es keine ernsthaften Studien, die die schädlichen Auswirkungen von hartem Wasser auf den lebenden Organismus bestätigen. Es ist jedoch bekannt, dass ein längerer Konsum von Wasser mit einem erhöhten Härtegrad zur Entwicklung von Urolithiasis beiträgt. Der Körper hat keine Zeit, überschüssige Spurenelemente auszuscheiden, was zum Auftreten von Harnsteinen, Nierensteinen und Ablagerungen in den Gelenken führt.

Auch die Wasserqualität ist von hygienischer Bedeutung. Seife, die mit Kalzium- und Magnesiumsalzen reagiert, zerstört die Schutzschicht der Haut und verursacht Reizungen oder Allergien. Das Haar wird trocken und brüchig.

Gleichzeitig sind Calcium und Magnesium wichtige Spurenelemente für das menschliche Leben:

• Der Tagesbedarf an Kalzium beträgt 1000 mg;
• Magnesium - 400 mg.

Ein Mangel an diesen Elementen kann zu schweren Störungen im Körper führen. Studien der WHO zufolge führt der Konsum von zu weichem Wasser zu einer Auslaugung von Salzen aus dem Körper und zu Veränderungen im Wasser-Salz-Gleichgewicht. In Regionen, in denen weiches Wasser verwendet wird:

• eine Zunahme von Herz-Kreislauf-Erkrankungen;
• eine Zunahme der Zahl der Knochenbrüche bei Kindern und eine Abnahme des Gewichts von Neugeborenen.

Die WHO weist darauf hin, dass das Vorhandensein von Salzen im Wasser als Voraussetzung für die normale Lebenstätigkeit des Körpers angesehen werden sollte.

Zur Technik

Härtesalze verursachen viele Probleme bei der Nutzung von Haushaltsgeräten und Industrieanlagen:

Zu weiches Wasser wirkt sich negativ auf die Geräte aus und erhöht das Risiko der Korrosion von Rohren aufgrund des geringen Alkaligehalts. Daher ist es notwendig, das richtige Gleichgewicht der Wasser-Salz-Zusammensetzung aufrechtzuerhalten.

Methoden der Wasserenthärtung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Härte zu reduzieren. Die Wahl hängt von der Ausgangsqualität des Wassers, seinem Verwendungszweck und den Einsatzbedingungen ab.

Thermisches Verfahren

Das Abkochen ist die einfachste und kostengünstigste Methode zur Beseitigung der Karbonathärte. Es eignet sich für kleine Wassermengen, die für den Haushaltsgebrauch verwendet werden. Allerdings werden mit dieser Methode nicht alle Härtesalze entfernt, und das Geschirr muss entkalkt werden.

Filtrierung

Vor nicht allzu langer Zeit stellte ein Wasserenthärtungsfilter eine beeindruckende Anlage dar. Moderne Technologien und Materialien haben es möglich gemacht, kompakte Reinigungssysteme zu bauen, die das Wasser weich machen und leicht unter die Spüle in der Küche passen. Austauschbare Filterpatronen machen das Wasser nicht nur weicher, sondern entfernen auch Gerüche und Verunreinigungen. Die richtige Auswahl der Filter und der rechtzeitige Austausch garantieren eine qualitativ hochwertige Wasseraufbereitung aus der Wasserversorgung, dem Brunnen oder dem Bohrloch. Einer der modernen komplexen Systemen sind Filter "Barriere".

Chemische Methoden

Zur Ausfällung von Härtesalzen werden dem Wasser spezielle Reagenzien zugesetzt - gelöschter Kalk, Soda, Polyphosphate. Die Methode ist für den industriellen Einsatz geeignet. Ihr Hauptnachteil ist die Notwendigkeit einer weiteren Verwertung der Abfälle. Wasser nach einer solchen Behandlung ist für Lebensmittel ungeeignet.

Ionenaustausch

Die Filtration über Ionenaustauscherharze wird in der Industrie erfolgreich eingesetzt. Das Prinzip beruht auf dem Austausch von Erdalkalimetallkationen durch Natrium- und Wasserstoffionen in einer Säule mit feinkörniger Füllung. Zur Regeneration des verbrauchten Harzes wird eine Kochsalzlösung verwendet. Ändert sich der Härtegrad des Wassers, müssen die Einstellungen manuell angepasst werden.

Physikalische Methoden

Diese Methoden beruhen auf den Verfahren der Elektrodialyse, der Ultraschallwirkung und der elektromagnetischen Pulse. Die Härtesalze werden in einen veränderten Zustand überführt, in dem sie nicht zu einem festen Niederschlag auskristallisieren, sondern instabile Verbindungen bilden. Der Einsatz von Ultraschall und elektromagnetischen Wellen fördert zusätzlich die Ablösung von bereits vorhandenem Kesselstein.

Methode der Membrane

Diese Reinigungsmethode hat einen anderen Namen - Umkehrosmose. Das Wasser wird unter hohem Druck durch einen Filter mit mikroskopischen Zellen geleitet und vollständig von chemischen Verunreinigungen, Schwebstoffen und Bakterien gereinigt. Die Qualität des gewonnenen Wassers kommt der von destilliertem Wasser nahe. Für seine Verwendung ist eine zusätzliche Mineralisierung erforderlich. Der Nachteil dieser Methode sind die hohen Kosten.

Unterm Strich

Bei der Beurteilung der Wasserqualität ist es wichtig, nicht nur den Härtegrad und die Wahrscheinlichkeit der Kesselsteinbildung, sondern auch die Korrosivität zu berücksichtigen. Eine korrekte Bewertung ermöglicht es Ihnen, wirksame Maßnahmen zur Wasseraufbereitung zu wählen.