По телевизору то и дело мелькают сообщения о свойствах жесткой воды и ее вреде не только для бытовой техники, но и организма в целом. Что же это за вода и почему ее называют жесткой? Если удариться в научные факты и прибегнуть к помощи специальной литературы, то станет понятно, что степень жесткости определяют ионы кальция и магния. Чем их меньше, тем мягче и полезнее вода. И здесь справедливо встает вопрос о том, как определить в домашних условиях.

Зачем это нужно

Прежде чем решить поставленную задачу, необходимо разобраться, а нужно ли вообще знать, что такое как определить в домашних условиях ее степень и что необходимо делать в случае ее превышения.

Несомненно, каждый принимает решение самостоятельно, однако достаточно посмотреть на последствия применения излишне жесткой воды, и все сразу встает на свои места.

К чему приводит жесткая вода

Ежегодно бытовая техника страдает от накипи, образовавшейся в результате избытка солей в воде, а это значит, ее эффективность снижается в среднем на 20 %.

Из-за скопившегося известкового налета отопительные приборы испытывают трудности в теплоотдаче. Начинают расти затраты на электроэнергию.

Требуется большее количество чистящих средств, в связи с замедлением процесса пенообразования и утраты эффективности удаления загрязнений.

Вступая в связь с моющими веществами шампуней и гелей для душа, жесткая вода образует невидимую пленку на теле, способную вызвать раздражение и сухость.

Теперь отвечаем на вопрос о том, как узнать жесткость воды в домашних условиях. Определите, сколько мл мыльного раствора было потрачено. Полученные данные умножьте на 2. Результат будет равняться степени жесткости.

4. Обратите внимание, как часто образуется накипь на чайнике. Чем чаще это происходит, тем больше в составе воды солей, а также кальция и магния, которые способствуют образованию налета.

5. Замечали ли вы, что брызги на стекле, высыхая, оставляют белые следы?

Это служит еще одним подтверждением жесткости воды.

6. Отличным помощником в решении этой задачи станет обыкновенная марганцовка. Контактируя с солями жесткости, марганцовка приобретает желтый оттенок. Если такого не произошло, с водой все в порядке.

7. Можно воспользоваться специальным тестом, идентифицирующим жесткость воды.

Как определить в домашних условиях результат, подскажет индивидуальная инструкция. Зачастую достаточно опустить тестер в воду, подождать несколько секунд и наблюдать за изменением окрашивающейся полоски.

Как смягчить воду

Итак, способов узнать, насколько жесткая вода, довольно много. Если вы обнаружили, что качество воды вас не устраивает, то воспользуйтесь некоторыми советами.

1. Самый известный метод, которым пользуются все, не задумываясь об истинном предназначении, это кипячение воды. Достаточно прокипятить воду в течение часа, а затем дать ей остыть, как на дне образуется осадок. В дальнейшем убрать его можно путем процеживания. Конечно, таким способом избавиться от солей не удастся, а вот немного смягчить воду представится возможным.

2. Нейтрализовать соль можно щелочью, которая содержится в соде. ¼ чайной ложки на стакан воды - и степень жесткости заметно уменьшена. Многие проверили это на практике!

3. Щелочь можно заменить миндальными отрубями. Они являются конечным продуктом переработки семян миндаля. Столовой ложки на стакан воды вполне хватит.

4. Наиболее простым вариантом является покупка специального фильтра. Однако исследование мнений пользователей на основе отзывов показало, что эффективности в использовании фильтров не наблюдается. Более того, необходимо постоянно следить за системой очистки воды и периодически менять некоторые элементы. Зачастую своевременно это сделать не представляется возможным, и вредные вещества снова оказываются в воде.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое жесткость воды, как определить в домашних условиях ее степень и смягчить при помощи подручных средств. Несомненно, в вопросах качества питьевой воды стоит довериться профессиональным разработкам: специальным полоскам или измерительным устройствам, показывающим количество жестких солей. Однако если такая возможность не представляется, то решить проблему можно самостоятельно, не выходя из дома.

Жёсткость – одна из важнейших характеристик воды. Это свойство воде придают соли магния и кальция (Mg и Ca), которые называют солями жёсткости. Чем меньше их концентрация, тем мягче вода.

Единицы измерения. Единой единицы измерения жёсткости воды в мире не существует. Этот показатель измеряют в градусах, наиболее часто используют немецкие, французские и американские единицы.

В соответствии с ГОСТом 31865-2012 за единицу измерения жёсткости в России принят градус (ºЖ), величина которого равна 1 мг-экв/л (в числовом выражении это соответствует концентрации Ca или Mg, эквивалентной 1/2 миллимоля на литр).

Для определения соотношения градусов разных стран используют условную единицу ppm (part per million, или пропромилле), то есть миллионную долю базовой массы: 1 ppm = 0,0001 % (1 мг на килограмм).

Показания бытовых приборов обычно выражены в единицах страны-производителя. Чтобы сравнить их с указанными в нормативных документах, полученные значения переводят в принятые в стране единицы измерения.

Значения градусов жёсткости, приведенных к ppm:

• 1 dH (немецкий градус) = 17,8 ppm;
• 1 f (французский градус) = 10 ppm;
• 1 (английский градус, Clark) = 14,3 ppm;
• 1 A (американский градус) = 1 ppm;
• 1 мг-экв/л (1ºЖ) = 50,05 ppm.

Калькулятор перерасчета единиц жесткости воды

°Ж (Россия) °DH (Германия) °Clark (Великобритания) °F (Франция) ppm (США)

Виды жёсткости воды

Выделяют три вида жёсткости:

• временная (карбонатная), обусловленная содержанием гидрокарбонатов кальция и магния – солей слабой угольной кислоты. При кипячении соли распадаются, в результате образуется нерастворимый осадок из карбоната кальция (СаСО3) и гидроокиси магния (Мg(OH)2;
• постоянная (некарбонатная), от которой невозможно избавиться кипячением. В воде находят соли двухвалентных металлов (кальция, магния, бария и стронция), образованных сильными кислотами: соляной (HCl), серной (H2 SO4), азотной (HNO3). Соли бария и стронция для расчета степени жёсткости воды не учитывают, поскольку их количества незначительны;
• общая – определяется как суммарная концентрация ионов кальция и магния в воде.

В России воду классифицируют в зависимости от величины показателя общей жёсткости:

• до 2°Ж – мягкая;
• от 2 до 10°Ж – средней жёсткости;
• более 10°Ж – жёсткая.

Как и почему меняется жесткость воды

Почему нужно уметь измерять жёсткость воды

Слишком жёсткая или слишком мягкая вода может нанести непоправимый вред как бытовым приборам, так и здоровью людей. Мягкая вода вымывает из организма кальций, из-за чего разрушаются кости и зубы. В такой воде активно коррозируют металлические поверхности. Чтобы этого избежать, используют ингибитор коррозии.

Вред жёсткой воды:

• создает слишком большую солевую нагрузку для мочеполовой системы. Возможно появление мочекаменной болезни, ухудшение состояния волос и кожи;
  неблагоприятно действует на теплотехнические и сантехнические системы, приносит немалый вред бытовой технике;
• приходится тратить больше тепла на нагрев воды: слой накипи (осадок из солей жесткости), появившийся на ТЭНах, обладает низкой теплопроводностью. Из-за недостаточного отвода тепла нагревательные элементы часто сгорают;
• увеличивается расход моющих средств из-за того, что поверхностно-активные вещества (ПАВ), входящие в состав, дают с солями кальция и магния нерастворимые соединения и не образуют достаточного для удаления загрязнений количества пены;
• стенки трубопроводов быстро зарастают известковыми отложениями, поэтому в водопроводной системе снижается напор, трубы приходится менять.

Следите за показателями жёсткости воды, поступающей из водопровода или местного источника. Если пользоваться доступными средствами смягчения воды, водопроводная система, нагреватели, стиральная и посудомоечная машины прослужат намного дольше.

Прежде чем покупать дорогие устройства и реагенты, выясните, какие соли и в каком количестве присутствуют в водопроводной воде. Показатель общей жёсткости меняется в зависимости от количества осадков, таяния снега и других явлений, влияющих на концентрацию солей. Чтобы правильно выбрать умягчители, сначала сделайте анализ на определение жёсткости воды.

Для бытовых целей: умывания, стирки и уборки, – достаточно выяснить показатель жесткости воды один раз и в случае необходимости использовать подходящие средства. Для приготовления пищи, если водопроводная слишком вода жёсткая, целесообразно использовать бутилированную воду хорошего качества, которую периодически проверять портативным и несложным в обращении прибором для определения общей и карбонатной жёсткости.

Определение жесткости воды приборами и «на глаз»

Предположить, что вода содержит большое количество солей щелочноземельных металлов, можно по следующим признакам:

• плохо пенится мыло и стиральный порошок;
• на поверхности нагревательных приборов образуется известковый налет;
• вода имеет горьковатый вкус и дольше обычного заваривается чай;
• при кипячении на поверхности воды образуется характерная пленка;
• плохо развариваются мясные продукты.

1. Полоски жесткости воды. Продаются в аптечных магазинах «Медтехника», показывают результат измерения с точностью 1-2°Ж.

Инструкция: опустить полоску жесткости в стакан с водой, подождать, пока индикатор, которым она пропитана, изменит цвет, затем сравнить с эталонной шкалой.

2. Экспресс-тесты для аквариумов. Этот способ основан на методе титрования.

Пример аквариумного теста жесткости

Инструкция: в пробирку налить 5 мл воды и по каплям добавить реагент, содержащий индикатор. Число капель реагента, необходимых для того, чтобы раствор из жёлтого стал синим, равно количеству градусов жёсткости, каких именно – указано в инструкции к тесту.

3. Специальные приборы. Самый простой и точный метод определения жёсткости воды – титрование. Основан на реакции индикаторов, их способности менять цвет при достижении той или иной концентрации в строго определенном количестве воды, содержащей соли. В лабораториях результаты титрования обрабатывают с помощью фотоколориметра.

Существуют приборы, принцип действия которых заключается в измерении электропроводности воды. Уровень проводимости прямо пропорционально зависит от концентрации солей кальция и магния, растворённых в воде. В продаже есть приборы типа TDS-метр (total dissolved solids, или «солемер») и EC-метр (кондуктометр).

Пример TDS-метра

TDS-метр выдаёт результат в ppm. Устройство показывает общее содержание солей и удельную электропроводность воды. EC-метр дополнительно показывает и удельное сопротивление раствора в мкСм/см (микро Сименс). Результат TDS = k * EC, где коэффициент k в пределах 0,55–0,80 (среднее значение 0,67).

TDS и EC-метр в одном приборе. Дороже, но удобнее

С помощью таких приборов удобно следить и поддерживать требуемое качество воды в аквариумах или для полива растений, чувствительных к повышенной жёсткости.

«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.

Это вода, в которой в большом количестве находятся растворенные соли, щелочноземельных металлов. В основном на жесткость воды влияют кальций и магний, соединения которых и являются основными солями жесткости.

Жесткость определяет не только возможность , но и ее применение в бытовых или промышленных нуждах.

По вкусу жесткую воду отличить очень легко – он крайне горькая. Иногда встречающийся горький вкус родниковой воды обусловлен именно наличием солей жесткости.

По внешнему виду можно узнать после кипячения. В этом случае соли выпадают в осадок, которой легко виден на дне любого сосуда.

Классификация воды по жетскости

В России жесткость воды измеряют в градусах жесткости, но она так же может быть выражена в объемной доле или массовым числом.

Официально принятая единица измерения, которая используется в системе СИ (международная система единиц ) – моль на кубический метр. Но на практике не используют перечисленные единицы измерения, предпочитая миллиэквивалент на литр (мг-экв./л).

По уровню жесткости воду делят на четыре типа:

1. Мягкая вода (менее 2 миллиэквивалентов на литр);
2. Нормальная вода (от 2 до 4 миллиэквивалентов на литр);
3. Жесткая вода (от 4 до 6 миллиэквивалентов на литр);
4. Очень жесткая вода (6 и более миллиэквивалентов на литр).

Эта классификация называется американской и при оценке жесткости воды используется чаще всего.

Подобная классификация есть и в градусах жесткости , но представляет она только 3 типа воды:

1. Мягкая вода (менее 2 градусов жесткости);
2. Вода средней жесткости (от 2 до 10 градусов жесткости);
3. Крайне жесткая вода (от 10 градусов жесткости и больше).

Нормы жесткости воды

Нормы жесткости воды в России и мире сильно отличаются друг от друга. В России разрешена вода, жесткость которой не превышает порог в 7 миллиэквивалентов на литр , то есть, не запрещается подавать населению очень жесткую воду .

Те же показатели в Европе не могут быть больше 1,2 миллиэквивалентов на литр. Это значит, что европейцы пьют мягкую воду, жесткость которой почти в шесть раз меньше установленной в России.

Типы жесткости воды по восприимчивости к термообработке.

Первый тип – временная жесткость , когда помимо кальция и магния, в воде обнаруживаются гидрокарбонатные анионы . Ее так же называют карбонатной. Она легко удаляется при кипячении воды и никак не влияет на организм человека.

Второй тип – постоянная жесткость , еще называемая некарбонатной жесткостью. Она обусловлена наличием соединений кальция и магния, образованных в результате взаимодействия с сильными кислотами, например, серной или азотной. Такая жесткость не удаляется при кипячении воды, потому что не соли подобного типа не распадаются под воздействием температуры.

Общая жесткость воды вычисляется путем суммирования показателей карбонатной и некарбонатной жесткости.

Самые высокие показатели жесткости из-за обилия растворенных солей определяют в морской и океанической воде. Жесткость поверхностных вод обычно в несколько раз меньше грунтовых вод и влаги из подземных источников.

Вред, наносимый жесткой водой

Рассмотрем негативное воздействие чрезмерно жесткой воды на организм человека, бытовую технику и коммуникации. Чем выше параметр жесткости, тем сильнее будет значение каждого вида вредного воздействия.

Вред для здоровья человека и домашних питомцев

1. Высокая жесткость способствует росту мочевых камней и развитию мочекаменной болезни. Это связано с накоплением солей, которые просто не успевают выводиться из организма.
2. При умывании жесткая вода сушит кожу . Это происходит из-за появления «мыльных шлаков» образованных из мыла, которое не способно мылиться и растворяться в жесткой воде. Эти мыльные шлаки закупоривают поры, не давая им свободно дышать, вследствие чего могут развиваться кожные воспаления, не давать покоя зуд и жжение кожи.
3. Образование тонкой корке на волосах разрушает естественную жировую пленку. Происходит это так же, как и на коже рук – «мыльные шлаки» не вымываются и постепенной накапливаются. Это может вызвать зуд кожи головы , перхоть и даже выпадение волос.
4. Влияние сильно жесткой воды на здоровье животных не отличается от воздействия на человеческий организм. Существует высокий риск развития мочекаменной болезни. У питомцев, питающихся сухими кормами, этот риск возрастает в несколько раз. Возможно появление проблем с шерстью и кожей, как у собак, так и у кошек при их регулярном купании.
5. Замедляется процесс приготовления пищи , из-за многочисленных солей плохо разваривается мясо. Это приводит к плохому усвоению белка и может вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

Вред, наносимый жесткой водой технике и предметам быта

1. Мыльные средства из-за наличия большого количества солей в воде крайне плохо пенятся и отмывают загрязнения . Поэтому количество порошков, средств, предназначенных для мытья посуды и прочих предметов бытовой химии, придется резко увеличить.
2. Кроме плохого вспенивания мыльных средств, из-за контакта жесткой воды с ними образуются разводы и твердый налет на сантехнике и поверхности посуды, так как выпадает солевой осадок. Такой налет тяжело отмывается с посуды, а так же негативно влияет на сантехнику, постепенно разрушая ее поверхности.
3. В процессе нагревания воды в электроприборах соли не просто выпадают в осадок, а кристаллизуются и выпадают в виде накипи . Именно накипь является основной причиной быстрой поломки водонагревательных приборов.
4. Жесткая вода оставляет пятна, разводы и грязные налеты на свежевыстиранных вещах, цвет тускнеет, принты и рисунки становятся серыми. От них избавиться очень сложно и это, опять же, требует повышенных затрат моющих средств. Ткань, постиранная в жесткой воде, становится грубой и неэластичной, потому что соли забивают в ней все свободное пространство. Уменьшается прочность одежды и белья.

Вредные последствия воды с повышенной жесткостью для коммуникаций

1. Соли жесткости так же, как и на бытовых приборах, выпадают в осадок или кристаллизуются , образуя на поверхности коммуникационных путей и крупных приборов и установок накипь . Накипь истончает стенки коммуникаций, впоследствии полностью разрушая их.
2. Обилие выпадающих в осадок или накипь солей жесткости, приводит к частым выходом из строя крупных водонагревательных установок, типа бойлеров.
3. В системах оборотного водоснабжения, образующиеся накипные отложения, водные камни и шлам из солей уменьшают проходимость труб, при этом падает теплоотдача. Падает напор воды, уменьшается количество воды в радиаторах, закупориваются входы и выходы воды из домов, что может привести к полному закупориванию коммуникационных сетей. Все это увеличивает энергозатраты .

В домашних условиях наиболее рациональный способ уменьшение жесткости воды – , которые очистят воду для питья и приготовления пищи от избытка солей. В идеале, воду для любого использования дома нужно фильтровать.

Но при этом, не нужно забывать, что показатель жесткости должен равняться определенному среднему значению. Слишком мягкая вода также не несет никакой пользы. Она повышает риск развития сердечно сосудистых заболеваний у человека, вымывает соли из организма, вызывая быстрое развитие рахита и истончение костей. В коммуникационных системах мягкая вода вызывает коррозию металлических труб.

Жесткость воды определяется концентрацией ионов щелочноземельных металлов. К ним относятся преимущественно хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты и т. д. По жесткости вода дополнительно подразделяется на:

• мягкую (до 7 °dH),
• средней жесткости (до 14 °dH),
• жесткую (до 21 °dH) и очень жесткую (> 21 °dH).

Чем выше степень жесткости, тем больше ионов содержится в воде . В настоящее время обозначение °dH (“градус немецкой жесткости”) вышло из употребления и применяется ммоль/л.

Общая жесткость [ммоль/л]	[°dН]* (округл.)	Хар-ка
0–1	0–6	очень мягкая
1–2	6–11	мягкая
2–3	11–17	средней жесткости
3–4	17–22	жесткая
> 4	>22	очень жесткая

Единицы измерения

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица системы СИ для измерения концентрации - моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на литр (ммоль/л).

В России для измерения жёсткости чаще используется нормальная концентрация ионов кальция и магния , выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса делённая на валентность). 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.

Иногда указывают концентрацию, отнесённую к единице массы, а не объёма, особенно, если температура воды может изменяться или если вода может содержать пар , что приводит к существенным изменениям плотности.

В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы - градусы жёсткости.

В СССР до 1952 года использовали градусы жёсткости, совпадавшие с немецкими.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Гармонические колебания Физика формула частоты колебаний