Kaj je trdota vode, kakšna je njena razvrstitev, kako jo določiti in kako jo zmehčati

Trdota vode je eno od najpomembnejših meril, ki določajo njene potrošniške lastnosti. Na notranji površini električnih naprav in industrijske opreme tvori netopne mineralne obloge, zaradi česar se poslabšajo njihove obratovalne lastnosti. Za ocenjevanje kakovosti vode so določene dovoljene mejne vrednosti kazalnika.

Kako nastanejo soli trdote

Voda je univerzalno topilo. Sestava naravnih virov je odvisna od vrste terena. Voda z raztopljenim ogljikovim dioksidom prodira v tla, prehaja skozi debelino geoloških kamnin - sadre, dolomita, kalcita, jih erodira, se bogati z organskimi in mineralnimi snovmi ter kovinskimi ioni. Ti sestavljajo celotno mineralizacijo vode(TDS)).

Med njimi prevladujejo kalcijevi in magnezijevi kationi, njihova skupna vrednost pa določa skupno trdoto vode. Delimo jo na dve vrsti:

• začasno (karbonat);
• stalna (nekarbonatna).

Formula za skupno trdoto je naslednja:

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

Karbonatna trdota je posledica prisotnosti hidrokarbonatov Ca(_HCO3)2 in Mg(_HCO3)2. Iz raztopine se zlahka odstranijo in pri vrenju tvorijo netopno oborino. Druga vrsta trdote določa vsebnost topnih soli v vodi, ki jih ni mogoče odstraniti s segrevanjem. Za odpravo trajne trdote se uporabljajo različne metode, ki bodo opisane v nadaljevanju članka.

V nasprotju s podzemnimi viri vsebuje površinska voda manj soli, saj jo padavine stalno redčijo. Stopnja trdote v njih je spremenljiva. Največjo vrednost doseže pozimi, med poplavami pa se zmanjša. V podzemni vodi je ta kazalnik bolj stabilen.

Merske enote

Koncentracija soli se meri v miligramskih ekvivalentih na liter: 1 mg-eq/L = 20,04 mg ^Ca2+ in 12,16 mg ^Mg2+. V mednarodnem sistemu SI je indikator številčno izražen v molih na ^meter3 (^mol/m3). Pri nas se uporabljajo stopnje trdote, 1 ºJ = 1 mg-eq/L ali 0,5 mmol/L.

Stopnje trdote se uporabljajo tudi v drugih državah, vendar se razlikujejo po številčnih vrednostih:

• Nemška stopnja trdote 1ºdH = 10 mg/L CaO ali 7,194 mg/L MgO;
• Francoski 1ºfH = 10 mg/L _CaCO3;
• Angleščina 1ºClark = 14,254 mg/L _CaCO3;
• Ameriški 1 gpg = 17,12 mg/L _CaCO3.

Za pretvorbo v druge merske enote je priročneje uporabiti drugo ameriško enoto - PPM (PPM), ki je enaka 1 mg/L. _CaCO3. Zato:

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

Za pretvorbo ppm v nam priročne ºÆ stopinje trdote lahko uporabimo pretvornik. Za pretvorbo med stopnjami lahko uporabimo lestvico:

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

Standardi trdote

Glede na parameter skupne trdote ločimo vodo:

• mehko - do 4 ºJ;
• srednja trdota - od 4 do 8 ºJ;
• trda voda - več kot 8 ºJ.

Zaradi raznolikosti naravnih razmer v Rusiji je nemogoče določiti enotne standarde trdote za vse regije. Največja dovoljena koncentracija (MPC) ^Ca2+ se zelo razlikuje glede na lokalne razmere.

Vendar se standardi za pitno vodo ne razlikujejo veliko od standardov Svetovne zdravstvene organizacije (WHO). V naši državi od 1. 1. 2014 velja nacionalni standard GOST 31954-2012. V njem so upoštevani glavni mednarodni standardi o kakovosti vode in analitskih metodah. Standard velja za vse podzemne in površinske vire.

Preglednica 1. Normativne vrednosti koncentracij kalcija in magnezija v pitni vodi

Sestava vode je odvisna od predvidene uporabe in je odvisna od lestvice trdote:

• sprejemljiva vrednost za vodo iz pipe - 300 ppm ali 6 ºJ;
• optimalna vrednost za naravna vodna telesa - do 400 ppm ali 8 ºJ;
• najvišja dovoljena raven trdote je 500 ppm, 10 ºJ;
• življenjsko nevarne koncentracije soli - več kot 500 ppm, > 10 ºJ.

Posebej stroge zahteve veljajo za vodo, ki se dobavlja v ogrevalne kotle v elektrarnah - kazalnik skupne trdote ne sme presegati 0,05-0,1 mg-eq/l.

Kako izračunati trdoto doma

Povečana trdota se ne izraža z nobenimi zunanjimi znaki - vonj, barva, konsistenca. Dokazuje se z:

• na dnu kotlička se tvori obloga;
• slabo penjenje detergentov;
• bele lise na glavi za prhanje v kopalnici.

Natančno sestavo vode je mogoče ugotoviti le s pomočjo analize. Doma pa lahko na preprost način določite trdoto vode iz pipe z majhno napako 1-2 stopinji.

Za poskus boste potrebovali: kos pralnega mila, majhno količino destilirane vode, elektronsko tehtnico, posodo, valjasto steklo, ravnilo.

1. Drobno naribajte 1 g pralnega mila in ga raztopite v 3-4 žlicah rahlo segrete destilirane vode. Če nimate pri roki kuhinjske tehtnice, se lahko ravnate po očesu - pol čajne žličke brez vrha.
2. V kozarec z raztopino mila nalijte destilirano vodo, tako da višina tekočega stolpca ustreza odstotku maščobnih kislin, ki je naveden na ploščici mila. Če je 72%, mora biti višina vodnega stolpca 72 mm od dna čaše, vendar ne od površine mize.
3. V posodo nalijte 0,5 litra vode iz pipe in med nežnim mešanjem vanjo vlijte tanek curek milne raztopine. Najprej se bodo v vodi pojavili kosmiči in mehurčki, nato pa obstojna bela pena. To pomeni, da so vse soli že povezane.

Izračunajte število centimetrov vodnega stolpca, ki se je prelil v posodo, lahko od prvotne višine odštejete višino preostale raztopine mila:

_hn= _Pozdravljeni – ho,

kjer:

• _hn - višina stolpca prelite raztopine;
• _һi - višina vodnega stolpca začetne raztopine mila;
• _ho - višina stolpca preostale raztopine mila.

Vsak centimeter raztopine, ki se nalije v posodo, ustreza 2ºdH. Vrednost se ujema z nemško enoto trdote. Na primer, 4,6 centimetra je bilo natočenih iz čaše, kar ustreza 9,2 dH.

S pomočjo tabele lahko dobljene rezultate pretvorite v mg-eq/l in a kalkulator za natančne rezultate.

Z elektronskimi testerji, kot je TDS-3, lahko dobite natančnejše rezultate. Ti analizirajo vodo glede na trdoto in kislost, rezultate pa prikažejo na zaslonu kot RRM ali pH. Enote RRM lahko s kalkulatorjem pretvorite v ºJ.

Če želite opraviti podrobno analizo vode v vodnjaku ali vrtini, lahko to storite s kompletom "Vodnjak-1".

Še en preprost in poceni način za ugotavljanje kakovosti vode so testni trakovi.

Vpliv vode

O človeškem telesu

Doslej ni bilo opravljenih nobenih resnih študij, ki bi potrjevale škodljive učinke trde vode na žive organizme. Znano pa je, da dolgotrajno uživanje vode s povečano trdoto prispeva k razvoju sečnih kamnov. Telo nima časa, da bi izločilo odvečne elemente v sledovih, kar vodi do pojava sečnih in ledvičnih kamnov ter oblog v sklepih.

Kakovost vode je pomembna tudi s higienskega vidika. Milo, ki reagira s kalcijevimi in magnezijevimi solmi, uničuje zaščitno plast kože in povzroča draženje ali alergije. Lasje postanejo suhi in krhki.

Hkrati sta kalcij in magnezij pomembna elementa v sledovih za človekovo življenje:

• Dnevni vnos kalcija je 1000 mg;
• magnezij - 400 mg.

Pomanjkanje teh elementov lahko povzroči resne motnje v telesu. Glede na študije, ki jih je izvedla SZO, je bilo ugotovljeno, da uživanje pretirano mehke vode povzroča izpiranje soli iz telesa in spremembe v ravnovesju med vodo in soljo. V regijah, kjer se uporablja mehka voda:

• povečanje števila bolezni srca in ožilja;
• povečanje števila zlomov pri otrocih in zmanjšanje teže novorojenčkov.

SZO navaja, da je prisotnost soli v vodi nujen pogoj za normalno življenjsko dejavnost telesa.

O tehniki

Soli trdote povzročajo številne težave, povezane z uporabo gospodinjskih aparatov in industrijske opreme:

Premehka voda negativno vpliva na naprave, saj povečuje tveganje korozije cevi zaradi nizke alkalnosti. Zato je treba vzdrževati pravilno ravnovesje med sestavo vode in soli.

Metode mehčanja vode

Obstaja več načinov za zmanjšanje trdote. Izbira je odvisna od začetne kakovosti vode, njenega namena in pogojev uporabe.

Toplotna metoda

Kuhanje je najpreprostejši in cenovno najugodnejši način odstranjevanja karbonatne trdote. Primerno je za majhne količine vode, ki se uporabljajo za gospodinjske potrebe. Vendar ta metoda ne odpravi vseh soli trdote, zato bo treba posodo odstraniti z vodnega kamna.

Filtriranje

Še pred kratkim je bil filter za mehčanje vode impresivna naprava. Sodobna tehnologija in materiali so omogočili izdelavo kompaktnih čistilnih sistemov, ki zagotavljajo mehkobo vode in jih zlahka namestimo pod pomivalno korito v kuhinji. Zamenljivi filtrski vložki poleg mehčanja vode odstranjujejo tudi neprijetne vonjave in nečistoče. Pravilna izbira filtrov in pravočasna zamenjava zagotavljata kakovostno čiščenje vode iz vodovoda, vodnjaka ali vrtine. Eden od sodobnih kompleksnih sistemov so filtri "Barrier".

Kemične metode

Za obarjanje soli trdote se vodi dodajajo posebni reagenti - gašeno apno, soda, polifosfati. Metoda je učinkovita za industrijsko uporabo. Njena glavna pomanjkljivost je potreba po nadaljnji uporabi odpadkov. Voda po takšni obdelavi ni primerna za uporabo v prehranske namene.

Izmenjava ionov

Filtracija s smolo za ionsko izmenjavo se uspešno uporablja v industriji. Načelo temelji na zamenjavi kationov kovin alkalne zemlje z natrijevimi in vodikovimi ioni v koloni z drobnozrnato polnitvijo. Za regeneracijo izrabljene smole se uporablja raztopina kuhinjske soli. Če se raven trdote vode spremeni, je potrebna ročna prilagoditev nastavitev.

Fizikalne metode

Te metode temeljijo na procesih elektrodialize, ultrazvočnega delovanja in elektromagnetnih impulzov. Soli trdote se pretvorijo v spremenjeno stanje, v katerem ne kristalizirajo v trdno oborino, temveč tvorijo nestabilne spojine. Uporaba ultrazvočnih in elektromagnetnih valov dodatno spodbuja odlepljanje že obstoječega vodnega kamna.

Membranska metoda

Ta metoda čiščenja ima še eno ime - reverzna osmoza. Voda pod visokim pritiskom prehaja skozi filter z mikroskopskimi celicami in se popolnoma očisti kemičnih nečistoč, suspendiranih delcev in bakterij. Kakovost pridobljene vode je podobna kakovosti destilirane vode. Za njeno uporabo je potrebna dodatna mineralizacija. Slabost metode je njena visoka cena.

Spodnja vrstica

Pri ocenjevanju kakovosti vode je poleg stopnje trdote in verjetnosti nastanka vodnega kamna treba upoštevati tudi korozivnost. Ustrezna ocena vam bo omogočila izbiro učinkovitega nabora ukrepov za čiščenje vode.