Различают общую, карбонатную, постоянную и устранимую жесткость.

Общая жесткость - это природное свойство воды, обусловленное наличием так называемых солей жесткости, т.е. всех солей кальция и магния в сырой воде (сульфатов, хлоридов, карбонатов, гидрокарбонатов и др.).

Карбонатная жесткость - это жесткость, обусловленная присутствием гидрокарбонатов и карбонатов Са+ и Mg+, растворенных в сырой воде.

Устранимая, или гидрокарбонатная, жесткость - это жесткость, которую удается устранить при кипячении воды. Она обусловлена гидрокарбонатами Са+ и Mg+, которые во время кипячения воды превращаются в нерастворимые карбонаты, и выпадают в осадок:

Са(НС03)2 = СаС034- + Н2 0 + C 02 î .

Mg(HC03)2 = MgC034- + Н20 + С02Т.

Под постоянной жесткостью понимают жесткость кипяченой воды в течение 1 ч, которая обусловлена наличием хлоридов и сульфатов Са2+ и Mg2+, не выпадающих в осадок.

Сегодня общую жесткость воды выражают в единицах СИ - мг-экв/л. В прошлом пользовались градусами жесткости или "немецкими" градусами (°Н). Было принято, что 1 °Н жесткости отвечает 10 мг СаО в 1 л воды.

Вода с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л (10°) считается мягкой, от 3,5 до 7 мг-экв/л (10-20°) - умеренно жесткой, от 7 до 10 мг-экв/л (20-28°) - жесткой и свыше 10 мг-экв/л (28°) - очень жесткой.

Впервые норматив общей жесткости воды был предложен в 1874 г. в Германии в качестве средней величины жесткости воды водоемов Саксон-Веймарского герцогства. Этот норматив составлял 18-20°, или приблизительно 7 мг-экв/л. Такую же величину рекомендовал и Ф.Ф. Эрисман в 1898 г. Вскоре, принимая во внимание разные местные условия, для некоторых регионов были предложены другие нормативы.

Обосновывая норматив общей жесткости питьевой водопроводной воды, прежде всего необходимо учитывать ее влияние на органолептические свойства. Известно, что значительное содержание солей жесткости, особенно магния сульфата, придает воде горький вкус. Потребители ощущают этот вкус, если общая жесткость воды превышает 7 мг-экв/л. При этом они отказываются от употребления такой воды и изыскивают альтернативные источники водоснаб- жения, вода которых может оказаться небезопасной в эпидемиологическом или токсикологическом отношении.

Чтобы вода не имела горького вкуса интенсивностью выше 2 баллов, ее общая жесткость не должна превышать 7 мг-экв/л. Иначе говоря, доброкачественная вода должна быть мягкой (с общей жесткостью до 3,5 мг-экв/л) или умеренно жесткой (от 3,5 до 7 мг-экв/л). То есть верхний предел общей жесткости питьевой воды - 7 мг-экв/л - установлен на основании ее влияния на орга-нолептические свойства.

Со временем было доказано, что в зависимости от жесткости вода по-разному влияет на здоровье людей. Резкий переход при пользовании от мягкой воды к жесткой, а иногда и наоборот, может вызвать у людей диспепсию, обусловленную прежде всего наличием в воде магния сульфата. В районах с жарким климатом пользование водой с высокой жесткостью приводит к ухудшению течения мочекаменной болезни. Теория об этиологической роли жесткости воды в развитии этого заболевания дала возможность урологам выделить так называемые каменные зоны - территории, на которых уролитиаз можно считать эндемическим заболеванием. Питьевая вода, которой пользуются жители этих зон, характеризуется повышенной жесткостью. Опыты на животных подтвердили, что электролиты, обусловливающие жесткость воды, могут быть одними из этиологических факторов развития уролитиаза.

Соли жесткости нарушают всасывание жиров вследствие их омыления и образования в кишечнике нерастворимых кальциево-магниевых мыл. При этом ограничивается поступление в организм человека эссенциальных веществ - полиненасыщенных жирных кислот, жирорастворимых витаминов, некоторых микроэлементов. В частности, вода с жесткостью свыше 10 мг-экв/л в регионах, эндемичных в отношении гипомикроэлементоза йода (организм человека нуждается как минимум в 120 мкг йода в сутки, оптимально -200 мкг), повышает риск заболевания эндемическим зобом.

Вода с высокой жесткостью способствует развитию дерматита. Механизм этого явления состоит в омылении солями жесткости жиров с образованием нерастворимых в воде кальциево-магниевых мыл, обладающих раздражающим действием.

К тому же надо учитывать, что с повышением жесткости воды усложняется кулинарная обработка пищевых продуктов, а именно: хуже развариваются мясо и бобовые, плохо заваривается чай, образуется накипь на стенках посуды. Кроме того, повышаются расходы мыла, волосы после мытья становятся жесткими, кожа грубеет, ткани желтеют, теряют мягкость, упругость из-за импрегнации кальциево-магниевых мыл.

Однако и очень мягкая вода может отрицательно влиять на организм вследствие уменьшения поступления прежде всего кальция. Известно, что кальций выполняет в организме множество функций, в том числе пластическую: он крайне необходим для остеогенеза и репарации костей (в костях содержится 99% кальция), принимает участие в образовании дентина. Кальций необходим для поддержания нервно-мышечного возбуждения, участвует в процессах свертывания крови, влияет на проницаемость биологических мембран. Суточная потребность взрослого человека в кальции колеблется от 800 до 1100 мг (от 1000 мг/сут в возрасте до 7 лет и почти 1400 мг - в возрасте 14-18 лет). Во время беременности потребность в нем повышается до 1500 мг/сут, во время грудного вскармливания - до 1800-2000 мг/сут.

Потребность человека в кальции удовлетворяется главным образом за счет молока и молочных продуктов. С водой средней жесткости (3,5-7 мг-экв/л, или 10-20°) кальций поступает в организм в количестве, равном приблизительно 15-25% физиологической суточной потребности. Дефицит кальция в организме развивается очень быстро, поскольку выведение его является постоянным и не зависит от поступления. Поэтому длительное пользование мягкой водой, обедненной кальцием, может привести к дефициту его в организме. Установлено, что у детей, которые проживают в районах с мягкой водой (до 3,5 мг-экв/л), на зубной эмали образуются лиловые пятна, которые являются следствием декальцинации дентина. Считают, что уровская болезнь (болезнь Кашина - Бека), которая является эндемическим полигипермикроэлементо-зом стронция, железа, марганца, цинка, фтора, возникает в местностях с низким содержанием кальция в питьевой воде.

В последние годы сформировалась теория, согласно которой вода с низким содержанием электролитов, обусловливающих жесткость, способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. По результатам эпидемиологических исследований была выявлена статистически значимая, хотя и не очень сильная, обратная корреляционная связь между степенью жесткости питьевой воды и уровнем смертности населения от сердечно-сосудистых заболеваний. Однако многокомпонентность водного фактора не дает оснований считать, что смертность вследствие сердечно-сосудистых заболеваний повысилась лишь за счет меньшей жесткости питьевой воды, и окончательно признать наличие корреляционной зависимости. Существенно, что в исследованиях были недостаточно учтены социально-гигиенические факторы, которые, безусловно, являются ведущими в развитии сердечно-сосудистой патологии. Результаты ряда исследований также свидетельствуют о том, что каждый элемент, содержащийся в питьевой воде, проявляет физиологическое действие не сам по себе, а в сочетании с другими. Изучение особенностей сочетанного действия компонентов питьевой воды, физиологических и патофизиологических механизмов ее проявления - новая страница в изучении гигиены воды.

Таким образом, оптимальной является вода средней жесткости, т.е. в пределах 3,5-7 мг-экв/л (10-20°). Жесткая (7-10 мг-экв/л) и очень жесткая (свыше 10 мг-экв/л) вода неприятна на вкус, ее употребление приводит к негативным изменениям в состоянии здоровья. Поэтому доброкачественная питьевая вода должна иметь жесткость, не превышающую 7 мг-экв/л.

Хлориды и сульфаты. Хлориды и сульфаты распространены в природе в виде солей натрия, калия, кальция, магния и других металлов. Они составляют большую часть сухого остатка пресных вод. Наличие хлоридов и сульфатов в воде водоемов может быть обусловлено природными процессами вымывания их из почвы, а также загрязнением водоема различными сточными водами.

Природное содержание хлоридов и сульфатов в воде поверхностных водоемов незначительно и в большинстве случаев колеблется в пределах нескольких десятков миллиграммов на литр. Природное содержание хлоридов в воде в зависимости от условий формирования водоема может быть разным: от десятков до сотен (в условиях солончаковых почв) миллиграммов на литр. В проточных водоемах содержание хлоридов обычно невелико - до 20-30 мг/л. Незагрязненные грунтовые воды в местностях с не солончаковой почвой обычно содержат до 30-50 мг/л хлоридов. В водах, фильтрующихся через солончаковую почву или осадочные породы, может содержаться сотни и даже тысячи миллиграммов хлоридов в 1 л, хотя вода может быть безукоризненной в эпидемиологическом отношении. Поэтому, используя хлориды как показатель эпидемиологической безопасности, необходимо учитывать местные условия формирования качества воды.

С первого взгляда такое понятие, как жесткость воды, звучит странно – если бы речь шла о льде, тогда было бы все значительно понятнее. Но на самом деле этой характеристике уделяется большое внимание достаточно часто и в разных сферах, так как вода влияет на здоровье человека. Ниже мы ответим на вопрос, как именно и какие методы нужно использовать для того, чтобы определять жесткость воды.

Из этой статьи вы узнаете:

Как определить жесткость воды с помощью приборов

Как определить жесткость воды в домашних условиях

Какие соли определяют жесткость воды

Для чего необходимо определять жесткость воды

Такой показатель, как жесткость воды, напрямую зависит от того, какое количество солей кальция и магния в ней содержится. Жесткость воды – неоднозначное понятие, так как она может быть сульфатной или карбонатной, это можно определить разными способами.

По своей сути, жесткость воды – это положительно заряженные ионы кальция и магния, которые в ней растворены. Определить этот показатель можно следующим образом: если его значение высокое, то при нагреве емкости с водой на ее стенках появится налет от солей.

Человек тоже подвержен появлению подобного налета, но проявляется он совершенно по-другому: камнями в желчном пузыре, почках или печени. Определить жесткость воды важно, поскольку от этого значения зависит возможность дальнейшего использования жидкости в той или иной сфере.

У вас должны возникнуть вопросы о жесткости воды дома или в офисе в том случае, если на чайнике появилась накипь, плохо работает бойлер, стиральная машина некачественно стирает. В таких ситуациях будет полезным определить значение этого показателя, например, сдав пробу на анализ в лабораторию.

Как определить жесткость воды различного типа

Как определить карбонатную и некарбонатную жесткость воды

Карбонатная жесткость – это почти 100 % всех случаев, но для того, чтобы определить, что это именно она, нужно использовать специальные методы.

Что можно сделать, чтобы определить карбонатную жесткость воды:

произвести химическое исследование на жесткость;

обратиться в лабораторию;

купить в магазине специальный тест, который позволит определить жесткость воды;

обратиться за помощью к специалистам.

Как определить временную жесткость воды

Наличие временной жесткости воды характеризуется наличием в ее составе положительно заряженных ионов кальция, магния и железа, бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов (II). Ее можно определить следующим образом: при нагреве такой воды происходит разложение гидрокарбонатов, но образуются малорастворимый карбонатный осадок, вода и углекислый газ.

Как определить постоянную жесткость воды

Для того чтобы определить постоянную жесткость воды, нужно выявить содержание в ней солей кальция и магния – сульфатов, фосфатов и хлоридов, которые полностью растворяются в воде и не осаждаются при кипячении. Воду можно очистить от них фильтрами с ионообменной смолой, обратным осмосом или электродиализом. Чтобы определить показатель общей жесткости воды, нужно суммировать показатели временной и постоянной жесткости.

Как определить жесткость воды в лаборатории

Как определить жесткость воды с помощью специальных приборов

Вода должна иметь оптимальный показатель жесткости, поскольку полное отсутствие солей вредно для организма человека. Если в воде, например, мало карбонатных солей, это ведет к появлению сердечнососудистых заболеваний.

Если говорить о самих емкостях, в которых вода нагревается, то мягкая вода способствует коррозии. Поэтому после работы оборудования с мягкой водой в теплоэнергетике поверхности дополнительно обрабатывают раствором, содержащим вещества, которые замедляют этот процесс.

Таким образом, вода, из какого источника вы бы ее ни взяли, имеет какой-то показатель жесткости, причем идеально, если он имеет среднее значение, ведь как избыток солей, так и их недостаток ведут к определенным последствиям.

Определить жесткость воды в наше время несложно – сейчас можно приобрести специальные приспособления для контроля этого показателя и в доме, и на производстве. Оптимальный вариант – прибор TDS-3, на рынке его можно встретить под разными торговыми названиями.

Можно использовать другое приспособление, которое позволяет определить жесткость воды, –электролизер. Это достаточно дешевый прибор.

Электорлизер не сможет определить уровень жесткости воды в цифрах, но он окрасит жидкость в определенный цвет в зависимости от того, насколько в ней много соли. После электролиза вы поймете, с какими именно примесями имеете дело также по цвету воды.

Подобный прибор вы можете изготовить сами, для этого возьмите:

нержавеющую сталь, размер 50 х 50 см;

болты М6 х 150;

• прозрачную трубку;

• пластиковый контейнер объемом полтора литра;

  фильтр для очистки воды;

  обратный клапан для воды.

Основой для будущего прибора будет служить лист нержавейки, идеально - AISI 316L, если она импортная, и 03Х16Н15М3, если она отечественная.

Теперь нержавейку нужно разметить и разрезать на 16 одинаковых квадратов, после чего у каждого из них срезаем один угол, а на противоположном углу сверлим дырку, которая пригодится чуть позже. Принцип работы электролизера заключается в движении электричества от пластины одного заряда к пластине противоположного заряда, как итог – вода распадается на кислород и водород.

Для того чтобы создать хорошее движение тока, пластины подключают поочередно: сначала положительный заряд, затем отрицательный, снова положительный и т. д. Трубка применяется для изоляции, от нее нужно отрезать кольцо, разрезав которое получаем полоску толщиной 1 мм.

Шайбы нужны для того, чтобы собрать пластины: на болт прикручиваем шайбу, потом пластину и три шайбы, потом снова пластина и так далее. На каждом заряде должно быть по восемь пластин. Все это нужно делать достаточно аккуратно, чтобы избежать соприкосновения спилов пластин с электродами.

Следующий этап создания прибора для определения качества воды – стягивание гаек и изоляция пластин, после чего помещаем то, что получилось, в пластмассовый контейнер подходящего размера.

В местах касания болтами стен бокса сверлим две дыры. Может получиться так, что болты не проходят в ёмкость, тогда обрежьте их и затяните для герметичности гайками. Теперь сверлим отверстие в крышке для штуцеров. Для создания герметичности шва обрабатываем его силиконовым герметиком.

До того как вы соберетесь определить жесткость воды таким прибором, нужно проверить, достаточно ли хорошо он работает: подключите прибор к питанию, наполните водой до болтов, накройте крышкой, подключите к штуцеру трубку и опустите другой конец трубки в воду. Если ток появится, то его можно увидеть.

Теперь ток постепенно нужно увеличивать. Дистиллированная вода из-за своей чистоты очень плохо проводит ток, поэтому для создания электролита в нее нужно добавить щелочь, например, гидроксид натрия (присутствует в средствах для очистки труб типа «Крот»). Защитный клапан предотвращает излишнее скопление газов. Поздравляем, у вас есть собственноручно изготовленный прибор, который позволит определить жесткость воды!

Как определить жесткость воды с помощью мыла

Этот способ был описан И. Шереметьевым. В его основе лежит трудность размыливания хозяйственного мыла в жесткой воде. Мыльная пена появляется в том случае, когда мыло свяжет избыток солей кальция и магния.

Определить жесткость воды этим способом можно таким образом: берем 1г хозяйственного мыла, измельчаем и постепенно, аккуратно, избегая появления пены, растворяем его в небольшом количестве горячей дистиллированной воды.

Полученный раствор переливаем в цилиндрический стакан, теперь в него нужно долить дистиллированной воды до уровня 6 см, если мыло 60 %,или до уровня 7 см, если мыло 72 % (этот процент указан на самом куске мыла). На каждый сантиметр имеющегося раствора приходится такое количество мыла, которое может связать соли жесткости, их содержится 1°dH на 1 л. воды. Теперь берем литровую банку и наполовину заполняем ее той водой, жесткость которой хотим определить. Затем при постоянном помешивании постепенно льем туда приготовленный раствор. Сначала будут видны только темные хлопья, а потом появятся цветные пузыри. Если образуется плотная белая пена, то это говорит о том, что все соли жесткости в исследуемой воде связаны. Теперь нужно посчитать, сколько сантиметров из приготовленного раствора мы вылили – каждый сантиметр связал в половине литра воды количество солей, соответствующее 2°dH, то есть если для получения пены пришлось добавить 4 см мыльного раствора, то жесткость исследуемой воды равна 8°dH.

В том случае если раствор уже закончился, а пены так и нет, мы имеем дело с жесткостью воды, превышающей 12°dH. Тогда, чтобы определить искомое значение, повторяем опыт, но исследуемую воду разбавляем дистиллированной водой в два раза. Тот результат, который получим в итоге повторного анализа, следует умножить на два, это и будет искомым показателем жесткости воды.

Обычные стаканы, как правило, имеют примерно такие параметры: объем – 200–250 мл, высота –10 см, нижний диаметр – 55 мм и более, верхний диаметр – 73 мм. Таким образом, его средний диаметр составляет примерно 63 мм. Наиболее точно определить жесткость воды у вас получится в том случае, если вы будете использовать химический цилиндрический стакан с диаметром около 6 см. Конечно, можно использовать и конусный стакан, но тогда погрешность будет большей. Хочется отметить, что абсолютной точности измерения от этого способа ждать не стоит, но точности 1–2 °dH вполне достаточно для определения состояния воды. Такая погрешность является в большей мере следствием разности верхнего и нижнего диаметров сосуда, в котором находится мыльный раствор, а также на нее влияют качество мыла, дистиллированной воды и ваш опыт осуществления данного анализа.

Этот метод очень простой и позволяет самостоятельно определить жесткость воды, поэтому такая небольшая погрешность при определении этого показателя не должна заставлять вас отказываться от его применения.

Как еще определить жесткость воды в домашних условиях

На самом деле определить жесткость воды несложно. Если вам нужно узнать точную цифру, вы всегда можете отнести пробу на анализ в лабораторию. Наиболее оптимальный способ определить жесткость воды – провести тест, используя реактив Трилон Б. Также возможно получить быстрые результаты, применив специальное оборудование, минимальная стоимость которого 10–15 у.е. Это небольшие деньги, если необходимо часто контролировать этот показатель дома.

Если у вас нет этого оборудования, но вам нужно прямо сейчас определить жесткость воды, можете воспользоваться следующим способом. Просто возьмите кусок мыла и умойтесь с ним – если пены нет и сушится кожа, при этом на лейке душа или в чайнике имеется налет, то вода жесткая. Если все наоборот, то вода мягкая или средней жесткости.

На самом деле существуют еще некоторые способы, которые позволят определить показатель жесткости:

Наиболее доступный метод предполагает определить качество воды по внешнему виду и вкусу. В идеале она прозрачная, не имеет осадка и постороннего запаха.

Чтобы определить, насколько вода чистая, ее нужно налить в прозрачный чистый стакан на 20 см и поставить на лист с текстом. Если сквозь воду текст получится прочитать, то этот показатель в норме.

Цвет воды можно определить подобным образом, только налить нужно 100 мл воды в стакан и поставить его на белую бумагу. Если в воде присутствуют примеси органики, жидкость темнеет.

По запаху можно определить чистоту жидкости. Нагрейте воду до 20°С, затем – до 60°С. Если вы замечаете неприятный гнилостный запах, значит, в ней есть примеси сероводорода.

Вкус также позволяет определить некоторые качества. Для этого налейте воду в чистую посуду, прокипятите небольшой объем воды в течение пяти минут, после чего остудите до 20°С–25°С, теперь попробуйте. Сладковатый вкус свидетельствует о содержании в ней гипса, горький – соли магния, терпкий – соли железа. Гнилостный вкус появляется от попадания в воду растительных или животных организмов. Профильтровав, можно определить наличие твердых примесей, но предварительно воду нужно отстоять в течение некоторого времени.

Попробуйте капнуть воду на стекло или зеркало. После того как жидкость испарится, изучите поверхность: если она осталась чистой – вода также чистая. Наличие пятен – явный признак плохого качества воды. Присмотритесь к аквариуму, если он у вас есть, его обитатели обычно очень чувствительны к качеству воды.

Вышеприведенные способы не позволят точно определить жесткость и качество воды, поэтому лучше всего обратиться к специалистам.

Если нужно определить жесткость воды для дома, дачи или коттеджа, лучше всего сделать анализ, так как количество магния и кальция может быть в ней любое в зависимости от множества факторов.

Вы потратите деньги на анализ, но будете точно знать, насколько эффективным окажется приобретённый фильтр.

Существует большое количество российских компаний, разрабатывающих системы водоочистки. Положившись только на себя, выбрать нужный фильтр затруднительно. Сделать дома очистную систему самим, даже если вы предварительно немного почитаете об этом, не будет достаточно эффективным способом очистки.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг: консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Таковой является компания Biokit , которая предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;

разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

подобрать сменные материалы;

устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Нередко покупатели хотят узнать у нас, как у специалистов, подробнее о том, что такое жесткая и мягкая вода, какие у них особенности и как смягчить воду. Мы подготовили несколько статей об этом. Надеемся, в них вы найдете ответы на большинство вопросов о жесткой и мягкой воде.

Что такое жесткая и мягкая вода?

Говоря простым языком, жесткая вода — это H2O с большим количеством растворенных в ней солей щёлочноземельных металлов, в основном, кальция и магния (а точнее, катионов Са и Mg), а мягкая — с малым их количеством. Измеряют количество так называемых «солей жесткости» в H2O в миллиграмм-эквивалентах на литр — мг-экв./л. Один мг-экв./л. означает, что в литре воды содержится 20,04 мг катионов Са или 12,16 мг катионов Mg (атомная масса, поделенная на валентность).

Классификаций жесткости воды существует несколько. В России вода считается жёсткой, если в ней более 10 мг-экв./л солей. Вода, в которой содержится от 2 до 10 мг-экв./л. солей, считается средне жесткой, а вода с концентрацией солей менее 2 мг-экв./л. считается мягкой.

Интересный факт: дождевая вода мягкая, так как перед тем, как пролиться дождем, она испарялась. В процессе парообразования «соли жесткости» не могли испаряться вместе с ней, то есть были естественным образом отфильтрованы. Жесткой вода становится, проходя через почву и собирая соли из нее.

Откуда взялись названия «жесткая» и «мягкая»

Люди издревле отмечали, что, постирав вещи в одной воде, они высыхают, оставаясь мягким, а постирав в другой — становятся грубыми, жесткими. Логично, что воду, «делающую» воду мягкими, они стаи называть мягкой, а жесткими «жесткой».

Кстати, иногда люди считают мягкую воду «живой, а жесткую «мертвой». Это неправильно. Да, такие понятия как «живая» и «мертвая» вода существуют. Конечно, они не имеют отношения к сказкам и мифам о целебности живой воды и губительности мертвой. Просто существуют теории, пока не получившие официального признания, но и не опровергнутые, что вода со щелочной реакцией имеет некоторые полезные свойства, ее и называют живой. Кислотную воду, соответственно, называют мертвой. С мягкостью или жесткостью воды это связано мало.

Почему вещи становятся жесткими после стирки в жесткой воде?

Потому, что соли забивают поры нитей, делая их менее эластичными и грубыми. Кроме того, жесткая вода придает вещам неприятный серый или желтоватый оттенок, портит их цвет. Конечно, от одной или нескольких стирок в такой воде ничего не случится, но регулярное ее использование сократит срок службы вещи и срок ее хорошего внешнего вида.

Жесткость воды бывает постоянной и временной

Гидрокарбонаты магния и кальция делают воду временно жесткой, так как распадаются при кипячении и выпадают в виде нерастворимого осадка. Накипь на дне и стенках чайника — это, чаще всего карбонаты магния и кальция, образовавшиеся из гидрокарбонатов с выделением воды и углекислого газа. Так выглядит превращение гидрокарбоната кальция: Са(НСО3)2 -----> СаСО3 + Н2О + СО2, и магния: Mg(НСО3)2 -----> MgСО3 + Н2О + СО2.

Магниевые и кальциевые соли серной, соляной, азотной и других сильных кислот не разлагаются при кипячении, H2O с большим их количеством все равно остается жесткой, отсюда и название «постоянная жесткость».

Воду с постоянной жесткостью тоже можно смягчить, и в дальнейших статьях мы расскажем, как это сделать и зачем.

Человек на 70-80% состоит из воды, которая является основным растворителем. С помощью нее в организме переносятся кислород, ферменты, гормоны, соли. В связи с этим особенно важным становится химический состав воды: чем больше в ней посторонних примесей, тем хуже она растворяет полезные вещества.

Абсолютно чистая вода в природе не встречается. Соприкасаясь с другими макро- и микроэлементами, она обогащается различными минералами, в частности, солями кальция и магния. Именно их содержанием обусловлено такое свойство, как жесткость: чем больше в воде солей кальция и магния, тем она жестче.

В нашей стране жесткость воды выражается в миллиграммах-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Очень мягкая вода – до 1,5 мг-экв/л, мягкая – от 1,5 до 4 мг-экв/л, вода средней жесткости – от 4 до 8 мг-экв/л, жесткая – от 8 до 12 мг-экв/л и очень жесткая – более 12 мг-экв/л. Допустимый предел жесткости воды для централизованного водоснабжения – 7 мг-экв/л.

Доказано, что жесткая вода негативно влияет на организм. При взаимодействии с мылом образуются «мыльные шлаки», которые не смываются с кожи, разрушают естественную жировую пленку, защищающую от старения и неблагоприятных климатических факторов, забивают поры, образуют на волосах микроскопическую корку, тем самым вызывая сыпь, зуд, сухость, перхоть, шелушение. Кожа не только преждевременно стареет, но и становится чувствительной к раздражениям и расположенной к аллергическим реакциям.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства питьевой воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Соли кальция и магния, соединяясь с животными белками, которые мы получаем из еды, оседают на стенках пищевода, желудка, кишечника, осложняют их перистальтику (сокращение), вызывают дисбактериоз, нарушают работу ферментов и в конечном итоге отравляют организм. Постоянное употребление воды с повышенной жесткостью приводит к снижению моторики желудка и накоплению солей в организме.

От воды, переполненной ионами кальция и магния, чрезмерно страдает сердечно-сосудистая система. Продолжительное использование жесткой воды чревато возникновением заболеваний суставов (артритов, полиартритов), образованием камней в почках и желчных путях.

Кроме того, что жесткая вода отрицательно влияет на здоровье, еще приносит много неприятностей в быту. Она нежелательная для мытья посуды и стирки – посуда тускнеет, а ткани быстро изнашиваются. Огромный вред наносится бытовой технике: бойлерам, стиральным и посудомоечным машинам, электрочайникам и кофеваркам. Соли кальция и магния, осаждаясь на нагревательных элементах, образуют твердые известковые отложения (накипь) и довольно скоро выводят оборудование из строя.

Следы жесткой воды видны невооруженным глазом: появляется белый налет на трубах, сантехнике, в системе отопления, бытовой технике, увеличивается расход моющих средств, «сворачивается» мыло при мытье и стирке, образуются пенообразные шлаки на коже и поверхностях.

Питьевая вода на отдельных территориях Республики Марий Эл отличается природным повышенным содержанием жесткости. Нестандартные пробы по показателю общей жесткости обнаруживаются санитарными врачами в рамках социально-гигиенического мониторинга, в ходе контрольно-надзорных мероприятий и рассмотрения обращений граждан.

Проводить очистку воды перед подачей населению должны соответствующие ресурсоснабжающие организации.

С жалобами на ненадлежащее качество питьевой воды можно обращаться в Управление Роспотребнадзора по Республике Марий Эл.

«Жесткая» вода - одна из самых распространенных проблем, причем как в загородных домах с автономным водоснабжением, так и в городских квартирах с централизованным водопроводом. Степень жесткости зависит от наличия в воде солей кальция и магния (соли жесткости) и измеряется в миллиграмм - эквиваленте на литр (мг-экв/л). По американской классификации (для питьевой воды) при содержании солей жесткости менее 2 мг-экв/л вода считается «мягкой», от 2 до 4 мг-экв/л - нормальной (повторяем, для пищевых целей!), от 4 до 6 мг-экв/л - жесткой, а свыше 6 мг-экв/л - очень жесткой.

Для многих применений жесткость воды не играет существенной роли (например, для тушения пожаров, полива огорода, уборки улиц и тротуаров). Но в ряде случаев жесткость может создать проблемы. При принятии ванны, мытье посуды, стирке, мытье машины жесткая вода гораздо менее эффективна, чем мягкая. И вот почему:

При использовании мягкой воды расходуется в 2 раза меньше моющих средств;

Жесткая вода, взаимодействуя с мылом, образует «мыльные шлаки», которые не смываются водой и оставляют малосимпатичные разводы на посуде и поверхности сантехники; «Мыльные шлаки» также не смываются с поверхности человеческой кожи, забивая поры и покрывая каждый волос на теле, что может стать причиной появления сыпи, раздражения, зуда;

При нагревании воды, содержащиеся в ней соли жесткости кристаллизуются, выпадая в виде накипи. Накипь является причиной 90% отказов водонагревательного оборудования. Поэтому к воде, подвергаемой нагреву в котлах, бойлерах и т.п., предъявляются на порядок более строгие требования по жесткости;

Во многих промышленных процессах соли жесткости могут вступить в химическую реакцию, образовав нежелательные промежуточные продукты.

Понятие жесткости

Жесткость воды принято связывать с катионами кальция (Са 2+) и в меньшей степени магния (Mg 2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются

На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, «вклад» в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).

Виды жесткости

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.

Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Единицы измерения

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3).

Один моль на кубический метр соответствует массовой концентрации эквивалентов ионов кальция (1/2 Ca2+) 20.04 г/м3 и ионов магния (1/2Mg2+) 12.153 г/м3. Числовое значение жесткости, выраженное в молях на кубический метр равно числовому значению жесткости, выраженному в миллиграмм-эквивалентах на литр (или кубический дециметр), т.е. 1моль/м3=1ммоль/л=1мг-экв/л=1мг-экв/дм3.

Кроме этого в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm CaCO3.

Соотношение этих единиц жесткости представлено в следующей таблице:

Примечание: Один немецкий градус соответствует 10 мг/дм3 СаО или 17.86 мг/дм3 СаСО3 в воде. Один французский градус соответствует 10 мг/дм3 СаСО3 в воде. Один американский градус соответствует 1 мг/дм3 СаСО3 в воде.

Происхождение жесткости

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости.

Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды

В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3)

Влияние жесткости

С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения

Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека

Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень жесткие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л).

Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование «мыльных шлаков» в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство «жестких» волос хорошо известное многим). Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является характерный «скрип» чисто вымытой кожи или волос. Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство «мылкости» после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.

Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

Под жесткостью воды понимают свойство, обусловленное присутствием в воде растворенных солей, в основном кальция и магния. Жесткость воды подразделяется па карбонатную (присутствие в ней гидрокарбонатов магния и кальция) и некарбонатную (наличие солей сильных кислот - хлоридов или сульфатов кальция и магния). Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость.

Карбонатную жесткость называют временной, так как при длительном кипячении подобной воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка карбоната кальция и выделением углекислого газа:

Ca(HCO 3) 2 = СаСО 3 +СO 2 + Н 2 O

Mg(НСО 3) 2 = Mg(ОН) 2 ↓ + 2СO 2

Жесткость воды, обусловленная наличием сульфатов магния и кальция, называется постоянной. Она может быть устранена лишь химическим путем:

CaSO 4 +Na 2 CO 3 =CaCO 3 ↓+Na 2 SO 4 .

В настоящее время для устранения жесткости используют также ионообменные смолы.

Способы устранения жесткости воды

В природной воде растворены соли кальция и магния. Это гидрокарбонаты и сульфаты. Покажем два способа осаждения гидрокарбонатов для уменьшения жесткости воды. Первый способ – кипячение. При кипячении* растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты, и жесткость воды уменьшается.

С a(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Второй способ – добавление известковой воды. При добавлении известковой воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты и вода становится более мягкой.

С a(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ +2 H 2 O

Но жесткость воды зависит еще и от сульфатов кальция и магния. Сульфаты кальция и магния можно удалить с помощью карбоната натрия. При добавлении карбоната натрия сульфаты переходят в нерастворимые карбонаты кальция и магния.

CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓+ Na 2 SO 4

Умягчение воды

Устранение из воды солей жесткости, т. е. умягчение её, необходимо производить для питания котельных установок, причем жесткость воды для котлов среднего и низкого давления должна быть не более 0,3 мг-экв/л. Умягчать воду требуется также для таких производств, как текстильное, бумажное, химическое, где вода должна иметь жесткость не более 0,7 -1,0 мг-экв/л. Умягчение воды для хозяйственно-питьевых целей также целесообразно, особенно в случае, если она превышает 7мг-экв/л. Применяют следующие основные методы умягчения воды:

реагентный метод - путем введения реагентов, способствующих образованию малорастворимых соединений кальция и магния и выпадению их в осадок;

катионовый метод, при котором умягчаемая вода фильтруется через вещества, обладающие способностью обменивать содержащиеся в них катионы (натрия или водорода) на катионы кальция и магния, растворенный в воде солей. А результате обмена задерживаются ионы кальция и магния и образуются натриевые соли, не придающие воде жесткость;

термический метод, заключающийся в нагревании воды до температуры выше 100°, при этом почти полностью удаляются соли карбонатной жесткости.

Часто методы умягчения применяют комбинированно. Например, часть солей жесткости удаляют реагентным способом, а оставшуюся часть с помощью катионного обмена. Из реагентных методов содово-известковый способ умягчения является наиболее распространенным. Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са Mg нерастворимых солей СаСО3 и Mg(OH)2, выпадающих в осадок. Оба реагента - соду Na2CO3 и известь Са(ОН)2 - вводят в умягчаемую воду одновременно или поочередно. Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости - содой. Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О

Гидрат окиси магния Mg(OH)2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na2CO3. Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:

Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4;

Na2CO3 + СаС12 = СаСО3 + 2NaCl.

В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в осадок. Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят в воду в следующих местах:

а) хлор (при предварительном хлорировании) - во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;

б) коагулянт - в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

в) известь для подщелачивания при коагулировании - одновременно с коагулянтом;

г) активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л - перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосной станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через 10 мин после введения хлора;

д) хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.

К специальным видам очистки и обработки воды относятся опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация.