Mi a vízkeménység, annak osztályozása, a keménység meghatározása és a vízlágyítás módjai

A víz keménysége az egyik legfontosabb kritérium, amely meghatározza a víz fogyasztói tulajdonságait. Oldhatatlan ásványi lerakódásokat képez az elektromos készülékek és ipari berendezések belső felületén, és ezek működési jellemzőinek romlásához vezet. A víz minőségének értékelésére a mutató megengedett határértékeit állapítják meg.

Hogyan képződnek a keménységi sók

A víz univerzális oldószer. A természetes források összetétele a terep típusától függően alakul ki. A víz az oldott szén-dioxiddal behatol a talajba, áthalad a geológiai kőzetek - gipsz, dolomit, kalcit - vastagságán, erodálja őket, szerves és ásványi anyagokkal, fémionokkal gazdagodik. Ezek alkotják a víz teljes mineralizációját(TDS).

Közülük a kalcium- és magnéziumkationok vannak túlsúlyban, ezek összértéke adja a víz teljes keménységét. Két típusra osztható:

• ideiglenes (karbonát);
• állandó (nem karbonátos).

Az összkeménység képlete a következő:

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

A karbonátkeménység a hidrokarbonátok Ca(_HCO3)2 és Mg(_HCO3)2. Könnyen eltávolíthatók az oldatból, forráskor oldhatatlan csapadékot képeznek. A keménység második típusa a víz oldható sók tartalmát határozza meg, amelyek nem távolíthatók el melegítéssel. A tartós keménység megszüntetésére különböző módszereket alkalmaznak, amelyeket a cikk későbbi részében ismertetünk.

A felszíni vizek a felszín alatti forrásokkal ellentétben kevesebb sót tartalmaznak, mivel a csapadék folyamatosan hígítja őket. A keménység szintje bennük változó értékű. Télen éri el maximális értékeit, árvizek idején pedig csökken. A felszín alatti vizekben ez a mutató stabilabb.

Mértékegységek

A sókoncentrációt milligramm-egyenértékben mérik literenként: 1 mg-eq/L = 20,04 mg. ^Ca2+ és 12,16 mg ^Mg2+. A nemzetközi SI-rendszerben a mutatót számszerűen mol per ^meter3 (^mol/m3). Hazánkban keménységi fokokat használnak, 1 ºJ = 1 mg-eq/L vagy 0,5 mmol/L.

A keménységi fokokat más országokban is használják, de a számértékek különböznek:

• Német keménységi fok 1ºdH = 10 mg/L CaO vagy 7,194 mg/L MgO;
• Francia 1ºfH = 10 mg/L _CaCO3;
• Angol 1ºClark = 14,254 mg/L _CaCO3;
• Amerikai 1 gpg = 17,12 mg/L _CaCO3.

Más mértékegységekre való átváltáshoz kényelmesebb egy másik amerikai egységet használni - PPM (PPM), amely 1 mg/L-nek felel meg. _CaCO3. Ezért:

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

A ppm átváltásához a számunkra kényelmes ºÆ keménységi fokokra egy átalakítót használhatunk. A fokok közötti átváltáshoz egy skála használható:

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

Keménységi szabványok

Az összes keménység paramétere szerint a vizet megkülönböztetik:

• puha - 4 ºJ-ig;
• közepes keménység - 4 és 8 ºJ között;
• kemény víz - több mint 8 ºJ.

Az oroszországi természeti adottságok sokfélesége lehetetlenné teszi, hogy minden régióra egységes keménységi szabványokat állapítsanak meg. A maximálisan megengedett koncentráció (MPC) a ^Ca2+ a helyi viszonyoktól függően nagymértékben változik.

Az ivóvíz-előírások azonban nem sokban különböznek a WHO (Egészségügyi Világszervezet) előírásaitól. Nemzeti szabványként a GOST 31954-2012 2014.01.01.01 óta van érvényben hazánkban. Figyelembe veszi a vízminőségre és az elemzési módszerekre vonatkozó főbb nemzetközi normákat. A szabvány minden felszín alatti és felszíni forrásra vonatkozik.

1. táblázat. Az ivóvíz kalcium- és magnéziumkoncentrációjának normatív értékei

A víz összetételét a keménységi skála szabályozza a rendeltetési céltól függően:

• elfogadható érték csapvíz esetében - 300 ppm vagy 6 ºJ;
• természetes víztestek esetében az optimális érték 400 ppm-en vagy 8 ºJ-on belül;
• a maximálisan megengedett keménységi szint 500 ppm, 10 ºJ;
• életveszélyes sókoncentráció - több mint 500 ppm, > 10 ºJ.

Különösen szigorú követelmények vonatkoznak az erőművek fűtőkazánjaihoz szolgáltatott vízre - az összkeménység mutatója nem haladhatja meg a 0,05-0,1 mg-eq/l értéket.

Hogyan kell kiszámítani a keménységet otthon

A megnövekedett keménységet nem fejezik ki külső jelek - szag, szín, állag -. Ezt bizonyítja:

• a vízforraló alján vízkő képződik;
• a mosószerek gyenge habzása;
• fehér csíkok a fürdőszobai zuhanyrózsán.

A víz pontos összetétele csak elemzéssel deríthető ki. Otthon azonban egyszerű módon, 1-2 fokos kis hibával meghatározható a csapvíz keménysége.

A kísérlethez szükséged lesz: egy darab mosószappanra, egy kis mennyiségű desztillált vízre, elektronikus mérlegre, egy edényre, egy hengeres üvegre, egy vonalzóra.

1. Reszeljen finomra 1 g mosószappant, és oldja fel 3-4 evőkanál enyhén felmelegített desztillált vízben. Ha nincs kéznél konyhai mérleg, akkor szemmel is eligazodhat - fél teáskanálnyi mennyiség a teteje nélkül.
2. Öntsön desztillált vizet a szappanoldatot tartalmazó pohárba úgy, hogy a folyadékoszlop magassága megfeleljen a szappanlapon feltüntetett zsírsavszázaléknak. Ha 72%, akkor a vízoszlop magasságának 72 mm-nek kell lennie a pohár aljától, de nem az asztal felületétől.
3. Öntsön 0,5 liter csapvizet egy edénybe, és óvatosan kevergetve öntsön bele vékony sugárban szappanoldatot. Először pelyhek, buborékok jelennek meg a vízben, majd - egy tartós fehér hab. Ez azt jelzi, hogy az összes só már megkötött.

Számítsa ki, hány centiméter vízoszlop folyt át a tartályba, kivonhatja a maradék szappanoldat magasságát az eredetiből:

_hn= _Szia – ho,

ahol:

• _hn - a túlfolyó oldat oszlopának magassága;
• _һi - a kezdeti szappanoldat vízoszlopának magassága;
• _ho - a maradék szappanoldat oszlopának magassága.

A tartályba öntött oldat minden egyes centimétere a következő mennyiségnek felel meg 2ºdH. Az érték megegyezik a német keménységi mértékegységgel. Például, 4,6 centiméter egy főzőpohárból öntötték ki, ami megfelel a következőknek 9.2 dH.

A táblázat segítségével a kapott eredményeket mg-eq/l-re konvertálhatja, és a számológépet a pontos eredményekért.

Pontosabb eredményt kaphat a TDS-3-hoz hasonló elektronikus teszterekkel. Ezek elemzik a víz keménységét és savasságát, és az eredményeket RRM vagy pH értékként jelenítik meg a képernyőn. Az RRM mértékegységeket egy számológéppel ºJ-ra konvertálhatja.

Ha egy kút vagy fúrt kút vizének részletes elemzését szeretné elvégezni, akkor azt a "Well-1" készlettel teheti meg.

Egy másik egyszerű és olcsó módja a vízminőség meghatározásának - tesztcsíkok.

A víz hatása

Az emberi testről

A mai napig nincsenek komoly tanulmányok, amelyek megerősítenék a kemény víz káros hatásait az élő szervezetre. Az azonban ismert, hogy a megnövekedett keménységű víz tartós fogyasztása hozzájárul az urolithiasis kialakulásához. A szervezetnek nincs ideje a felesleges nyomelemek kiürítésére, ami húgykövek, vesekövek és az ízületekben lerakódások megjelenéséhez vezet.

A vízminőség higiéniai szempontból is fontos. A szappan a kalcium- és magnéziumsókkal reakcióba lépve tönkreteszi a bőr védőrétegét, irritációt vagy allergiát okozva. A haj kiszárad és törékennyé válik.

Ugyanakkor a kalcium és a magnézium fontos nyomelemek az emberi élet számára:

• A napi kalciumadag 1000 mg;
• magnézium - 400 mg.

Ezen elemek hiánya súlyos rendellenességeket okozhat a szervezetben. A WHO által végzett tanulmányok szerint a túl lágy víz fogyasztása a sók kioldódásához vezet a szervezetből és a víz-só egyensúly megváltozásához. Azokban a régiókban, ahol lágy vizet használnak:

• a szív- és érrendszeri betegségek növekedése;
• a gyermekkori törések számának növekedése és az újszülöttek súlyának csökkenése.

A WHO szerint a sók jelenlétét a vízben a szervezet normális élettevékenységének előfeltételének kell tekinteni.

A technikáról

A keménységi sók számos problémát okoznak a háztartási készülékek és az ipari berendezések használatával kapcsolatban:

A túl lágy víz negatív hatással van a készülékekre, növeli a csövek korróziójának kockázatát az alacsony lúgosság miatt. Ezért szükséges a víz-só összetétel helyes egyensúlyának fenntartása.

A vízlágyítás módszerei

A keménység csökkentésének különböző módjai vannak. A választás a víz eredeti minőségétől, a víz rendeltetésétől és a felhasználási körülményektől függően történik.

Termikus módszer

A forralás a legegyszerűbb és legolcsóbb módja a karbonátkeménység megszüntetésének. Kis mennyiségű, háztartási célokra használt víz esetében alkalmas. A módszer azonban nem szünteti meg az összes keménységű sót, és az edényeket vízkőmentesíteni kell.

Szűrés

Nem is olyan régen egy vízlágyító szűrő még lenyűgöző létesítményt jelentett. A modern technológia és anyagok lehetővé tették, hogy kompakt víztisztító rendszereket hozzanak létre, amelyek lágyabb vizet adnak, és könnyen elférnek a konyhában a mosogató alatt. A csereszűrőbetétek a víz lágyítása mellett eltávolítják a szagokat és a szennyeződéseket. A szűrők megfelelő kiválasztása és az időben történő csere garantálja a minőségi víztisztítást a vízvezetékből, kútból vagy fúrt kútból. Az egyik modern komplex rendszer a "Barrier" szűrők.

Kémiai módszerek

A keménységi sók kicsapásához speciális reagenseket adnak a vízhez - oltott mész, szóda, polifoszfátok. A módszer hatékony ipari felhasználásra. Fő hátránya a hulladék további hasznosításának szükségessége. Az ilyen kezelés utáni víz élelmiszeripari célokra alkalmatlan.

Ioncsere

Az iparban sikeresen alkalmazzák az ioncserélő gyantákon keresztül történő szűrést. Az elv alapja az alkáliföldfém-kationok nátrium- és hidrogénionokkal történő cseréje egy finom szemcsés háttértöltésű oszlopban. Az elhasznált gyanta regenerálására konyhasóoldatot használnak. Ha a víz keménységi szintje változik, a beállítások kézi módosítása szükséges.

Fizikai módszerek

Ezek a módszerek az elektrodialízis, az ultrahanghatás, az elektromágneses impulzusok folyamatain alapulnak. A keménységi sók olyan módosított állapotba kerülnek, amelyben nem kristályosodnak szilárd csapadékká, hanem instabil vegyületeket alkotnak. Az ultrahangos és elektromágneses hullámok használata ezen felül elősegíti a már meglévő vízkő leválását.

Membrán módszer

Ennek a tisztítási módszernek van egy másik neve is - fordított ozmózis. A nagy nyomás alatt lévő vizet mikroszkopikus cellákkal ellátott szűrőn vezetik át, és teljesen megtisztítják a kémiai szennyeződésektől, lebegő részecskéktől, baktériumoktól. A kapott víz minősége közel áll a desztillált vízhez. Használatához további mineralizációra van szükség. A módszer hátránya a magas költség.

A lényeg

A víz minőségének értékelésekor nemcsak a keménységszintet és a vízkő kialakulásának valószínűségét, hanem a maró hatást is figyelembe kell venni. A megfelelő értékelés lehetővé teszi, hogy hatékony intézkedéseket válasszon a vízkezeléshez.