Жесткость воды

Способы умягчения

Проверить уровень жёсткости можно несколькими способами, но это только половина дела. Конечно, если вода мягкая, то никаких дополнительных действий не потребуется, а вот повышенная жёсткость является проблемой, требующей устранения. Для этого применяются следующие методы:

  • Термическая обработка (кипячение). Считается лучшим вариантом нейтрализации жёсткости, образованной гидрокарбонатами, но для остальных случаев не подходит.
  • Очистка методом обратного осмоса. Способ основан на прохождении жидкости под давлением через полиамидные мембраны, проницаемые только для частиц, размер которых меньше диаметра молекул воды либо равен ему (например, кислорода). Вода проходит из более концентрированного раствора в менее концентрированный, то есть в обратном для осмоса направлении, вследствие чего очищается от большинства вредных примесей.

    Эффективность очистки может достигать 99,9%. Среди недостатков метода стоит отметить неизбежную предварительную подготовку подаваемой на мембрану жидкости.

  • Реагентное умягчение, то есть добавление определённого количества соды либо гидратной извести. В этом случае щёлочноземельные соли переходят в нерастворимые соединения, впоследствии выпадая в осадок. Способ подразумевает точную дозировку реагента и последующую фильтрацию.
  • Электродиализ — процесс изменения концентрации раствора путём выделения из него солей под воздействием электрического тока. Метод трудоёмкий и довольно затратный, поэтому применяется главным образом в промышленных установках.
  • Катионирование — пропускание жидкости через специальный материал, называемый катионитом. В процессе фильтрации катионы, способствующие образованию накипи, поглощаются материалом и заменяются ионами натрия либо водорода. Одноступенчатое катионирование снижает уровень жёсткости до 0,05−0,1 °Ж, а двухступенчатое — до 0,01 °Ж.

В сутки человек употребляет не менее двух литров жидкости, качество которой оказывает непосредственное влияние на состояние его здоровья

Чистая вода с оптимальным содержанием необходимых микроэлементов помогает восстановить баланс в организме и обеспечить нормальную работу последнего, поэтому контролировать её характеристики чрезвычайно важно

Предыдущая
АквариумВода для аквариума: как быстро и правильно приготовить среду обитания для рыбок в домашних условиях
Следующая
АквариумАквасейф от Tetra: состав препарата, очищение воды от примесей, инструкция по применению в аквариуме

Какая вода нужна посудомоечной машине

Мягкая или жесткая вода у вас в водопроводе, зависит от региона проживания и состава почвы. На это влияет количество тяжелых примесей: катионов кальция и магния. Попадая в посудомойку, стиралку или другие бытовые приборы вместе с водой, примеси выпадают в осадок в виде известкового налета.

Наверное, вы не раз замечали накипь на дне чайника или его нагревательного элемента. Для элементов ПММ это также опасно. Слой, покрывший нагреватель, не дает ТЭНу нормально отдавать тепло. Элемент перегревается и сгорает.

Таким образом накипь попадает в организм, где скапливается и вызывает разные болезни, например, камни в почках.

Что делать для смягчения воды? Производители посудомоечной техники уже об этом позаботились, установив ионообменники. Находятся эти резервуары в нижней части корпуса, под поддоном. Наполняет их специальная смола. Прежде чем поступить в камеру машины, вода проходит через ионообменник, где смола забирает тяжелые примеси, способствуя умягчению.

Типы

Постоянная твердость

Постоянная жесткость воды определяется концентрацией в ней многовалентных катионов . Многовалентные катионы представляют собой положительно заряженные комплексы металлов с зарядом более 1+. Обычно катионы имеют заряд 2+. Общие катионы, встречающиеся в жесткой воде, включают Ca 2+ и Mg 2+ . Эти ионы попадают в водоснабжение через утечку из минералов в водоносном горизонте . Обычные кальцийсодержащие минералы — кальцит и гипс . Распространенным минералом магния является доломит (который также содержит кальций). Дождевая и дистиллированная вода мягкие , потому что содержат мало ионов .

Следующее равновесие реакция описывает растворение и образование карбоната кальция и бикарбонат кальция (справа):

CaCO 3 (т.) + CO 2 (водн.) + H 2 O (л) ⇌ Ca 2+ (водн.) + 2  HCO- 3 (водн.)

Реакция может идти в любом направлении. Дождь, содержащий растворенный углекислый газ, может реагировать с карбонатом кальция и уносить с собой ионы кальция. Карбонат кальция может повторно осаждаться в виде кальцита, когда углекислый газ теряется в атмосферу, иногда образуя сталактиты и сталагмиты .

Ионы кальция и магния иногда можно удалить с помощью смягчителей воды.

Постоянную твердость (содержание минералов) обычно трудно удалить кипячением . Если это происходит, это обычно вызвано присутствием в воде сульфата кальция / хлорида кальция и / или сульфата магния / хлорида магния , которые не выпадают в осадок при повышении температуры . Ионы, вызывающие постоянную жесткость воды, можно удалить с помощью смягчителя воды или ионообменной колонки.

Временная твердость

Временная жесткость обусловлена присутствием растворенного бикарбоната минералов ( бикарбонат кальция и бикарбонат магния ). При растворении эти минералы дают катионы кальция и магния (Ca 2+ , Mg 2+ ), а также карбонатные и бикарбонатные анионы ( CO2- 3и HCO- 3). Присутствие катионов металлов делает воду жесткой. Однако, в отличие от вызываемой сульфатными и хлоридными соединениями , эту «временную» жесткость можно уменьшить либо путем кипячения воды, либо путем добавления извести ( гидроксида кальция ) в процессе умягчения извести . Кипячение способствует образованию карбоната из бикарбоната и осаждению карбоната кальция из раствора, в результате чего вода становится более мягкой при охлаждении.

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.

Как определить жесткость воды

Watch this video on YouTube

Автор статьи:Никита Разов
мастер на все руки

Ваша оценка:

Какие опасные вещества обнаружили в воде?

В пробах из водопроводов Рамонского, Острогожского и Репьевского районов превышено содержание нитратов. Нитраты – это токсины, которые накапливаются в организме и отравляют его. Питье воды с повышенным содержанием нитратов приводит к заболеваниям крови и сердечнососудистой системы. Особенно нитраты опасны для грудных детей. В Семилукском и Хохольском районах в воде превышена концентрация бора. Он раздражает желудок и кишечник. От переизбытка бора может развиться хроническая проблема пищеварения – борный энтерит. Бор в высоких концентрациях также может спровоцировать бесплодие.

Источники жесткости в воде

Источники жесткости в воде имеют исключительно природный характер, это единственная экологическая проблема, которой не присущ антропогенный фактор. Основная причина – поступление солей из подземных источников, расположенных в известняковых пластах. Именно поэтому показатель жесткости поверхностных вод ниже, чем у подземных.

Кроме того, жесткость может зависеть от сезонности. Минимальное значение она достигает весной, когда тает снег и наступает половодье.

Жесткая вода в квартире имеет те же причины, что и водоемная. Она поступает из скважин, в которых растворяются залежи пород гипса, известняка и доломитов.

Единицы измерения жесткости воды

В литературе посвященной аквариумистике, жесткость до сих пор измеряют в градусах, причем в разных странах свои собственные градусы, отличные от других.
Идентичны пожалуй только немецкие и русские градусы жесткости, правда, давно официально отменные в обеих странах, но по-прежнему существующие в аквариумной литературе.

В западных странах используется такие единицы измерения жесткости, как немецкий (d°, dH), французский (f°) и американский градус (ppm CaCO3).

Очень мягкой считается вода с жесткостью от 0 до 4°, мягкой — от 5 до 8°, вода средней жесткости — от 9 до 16°, жесткая вода — от 16 до 30° и более 30° — очень жесткая вода.

Обратите внимание, что сокращения GH, КН и NKH являются общепринятыми во всей аквариумной литературе. Например, вы можете встретить запись 12° dGH и 4° dKH, что означает, соответственно, 12 немецких градусов общей жесткости и 4 немецких градуса карбонатной жесткости

В городах аквариумисты используют водопроводную воду, жесткость которой зависит прежде всего от географического положения и в меньшей степени от времени года.

Например, жесткость воды в Москве находится в диапазоне от 4 до 12°, в Санкт-Петербурге, от 2 до 3°, а в Одессе 12° и выше.

Для перевода одних градусов жесткости в другие можно воспользоваться таблицей:

Наименование единиц мг-экв/л Немецкий гр. Французкий гр. Американский гр. Английский гр.
мг-экв/л 1 2.804 5.005 50.045 3.511
Немецкий гр. 0.3566 1 1.785 17.847 1.253
Французкий гр. 0.1998 0.560 1 10.000 0.702
Американский гр. 0.0200 0.056 0.100 1 0.070
Английский гр. 0.2848 0.79 1.426 14.253 1

Как пользоваться этой таблицей?

Допустим, исходная общая жесткость воды в аквариуме равна 3.25 мг-экв/л. Вам надо перевести эту величину в немецкие градусы. В ячейке, соответствующей пересечению строки мг-экв/л и столбца немецких градусов находим коэффициент, он же множитель, равный 2.804. Теперь надо умножить 3.25 на 2.804. Произведение этих чисел и будет жесткостью в немецких градусах (dGH). Жесткость вашей воды в dGH=9.110. То есть, сравнительно с мг-экв/л, немецкие градусы – более мелкие единицы измерения.

Если же вы счастливый обладатель американского теста, и он выдал результат, к примеру, 14 американских градусов (usH), а вам нужны все те же немецкие, то ответ в dGH будет: 14*0.056=0.780. Но это только в том случае, если мы считаем что американский градус равен 1 мг CaCO3 в 1л воды (так пишут во всей русскоязычной литературе), сами же американцы считают, что их градус жесткости в 17.12 раз больше, соответственно, и результат измерения в dGH будет равен 13.35. То есть эти американские градусы довольно близки к немецким.
Пользование разными единицами измерения жесткости без их пересчета может привести к существенному искажению данных. Так 14 американских градусов – это всего лишь 0.78 немецких.
Поэтому читая сообщения американского аквариумиста, о том, что у него рыбы отнерестились при 14° град. жесткости, не думайте, что им подходит для нереста жесткая вода, эта вода на самом деле очень мягкая. В любом случае, первое что надо сделать – это выяснить в каких единицах представлены результаты.

Нормы жесткости для питьевой воды

В СанПиН указаны вариативные величины, в зависимости от применения водных растворов. Жесткость воды по ГОСТУ также регламентируется в зависимости от типа и назначения жидкостей:

  • Для обычной сетевой водицы определяется концентрация магния (до 50 мг/л).
  • В бутилированной учитываются показатели Ca = 25-130 и Mg = 5-65 мг/л.
  • Для воды, использующейся в хозяйственно-питьевых целях ПДК питьевой воды по жесткости не должно превышать 350 мг/л (7-10 мг-экв/л или 1-1,5 грамма на литр).
  • Для напитков высшей категории нормой является Жо=1,5-7, для первой не более 7 мг-экв/л.
  • По ВОЗ-нормативам в питьевой водице допустимо 10-30 мг магния и 20-80 мг кальция на 1 литр.
  • Общая жесткость для питьевой воды по EC не выше 1,2 мг-экв/л.

Нормативно установлены нижние пределы показателей жесткости питьевой воды. В нормальной водичке обязательно должно присутствовать небольшое количество солей. Кальций полезен для организма, из напитков его микроэлементы усваивается лучше, чем из продуктов. Массовая концентрация кальция в питьевой воде не должна быть ниже 0,12, магния меньше 0,04, сульфатов и хлоридов менее 2 мг/дм3. Мягкая водичка вымывает из тела кальций, вызывая неприятные последствия — разрушаются кости и зубы. Слишком жесткая вызывает образование камней в организме, нарушает работу системы выделения. Соленая вода разрушительно действует на оборудование гидросистем, засоряет отложениями стенки трубопроводов, увеличивает расходы на нагрев.

Если в воде солей жесткости больше, чем предписано стандартами, нужно её очистить до допустимых показателей. В табличке указаны степени солевой концентрации по шкале жёсткости с показателями в промилле.

Шкала жесткости

Концентрация солей Величина в ppm (в промилле или мг/л)
Представляющая опасность для жизни свыше 500
Предельно допустимая 500
Средний показатель вод, добываемых из природныхводоемов 400
Допустимое значение воды, подающейся из водопровода 300
После прохождения угольных фильтров 170
После очистки системой обратного осмоса 0-50

Принятые нормативы жесткости

В Российской Федерации есть некоторые расхождения норм с международными стандартами. Разнообразие природных и климатических условий, вариативность используемых для добычи питьевой воды и жидкости для бытового использования не позволяет установить безоговорочно единые нормативы, обязательные для любого региона.

Пояснение нормативов

Однако нормы жесткости воды питьевой в целом соответствуют рекомендациям ВОЗ. В неблагополучной экологической обстановке они приводятся в соответствие с санитарно-гигиеническими нормами страны различными способами. Вариантов для этого достаточно много.

На сегодняшний день потребитель может сам контролировать наличие в воде, подаваемой из крана, нормы показателя жесткости и устанавливать различные приспособления для приведения ее в соответствие нормам санитарии и гигиены.

Приведенные ниже нормы касаются временной жесткости, устранение которой возможно и самыми простыми способами. В домашних условиях самый известный – паровой – проводится кипячением воды в чайнике.

Таблица показателей норм кальция и магния по требованиям СанПиН РФ и нормативам ВОЗ.

Нормативный документ Продукт Магний Кальций °Ж
СанПиН 2.1.4.1074-01; ГН 2.1.5.1315-03 Питьевая вода до 50 мг/л не регламентируется 7
СанПиН 2.1.4.1116-02 Бутилированная вода 5–65 мг/л 25–130 мг/л 1,5–7
Рекомендации ВОЗ Питьевая вода 10–30 мг/л 20–80 мг/л не обозначается

Измерение в градусах жесткости выглядит следующим образом: менее двух °Ж – это мягкая вода, начиная с двух и до десяти °Ж средней жесткости – нормальный уровень, более 10 – жесткая. Однако в аквариуме нормальным может считаться и показатель в 15 градусов жесткости. Все зависит от того, какие в нем живут обитатели.

Снижение кальция в аквариумной воде происходит за счет потребления необходимых для жизнедеятельности ионов растениями, моллюсками и рыбками. Для понижения уровня временной жесткости могут использоваться разные методы и приспособления.

Нормативы жесткости

Воду на питие кипятят. О результативности метода наглядно свидетельствует уровень накипи в чайнике. В бассейне может использоваться мембранный метод фильтрации или магнитогидродинамический резонанс.

Как понизить жесткость воды в аквариуме?

Существует несколько способов для уменьшения жесткости воды в аквариуме. Самый простой заключается в ее кипячении, например, чтобы уменьшить жесткость воды приблизительно в два раза, необходимо кипятить ее в течение получаса.

Понизить жесткость воды можно путем вымораживания. Этот метод заключается в следующем: воду наливают в небольшой пластиковый контейнер и помещают в холодильник, после того как большая часть воды в емкости замерзнет, не замерзшую воду сливают, а оставшийся лед, практически не содержащий солей, растапливают, после чего доводят температуру полученной воды до комнатной и используют. Полученная таким способом вода будет иметь значительно меньшую жесткость.

Оба этих метода понижения жесткости рассчитаны на не большие объемы воды. А как быть в случае если необходимо уменьшить жесткость воды в большом аквариуме?

В этом случае, для получения мягкой воды используют специальное оборудование.

На сегодняшний день лучшим решением можно считать использование установки обратного осмоса. Такие установки (фильтры) вполне доступны и используются в бытовых целях. На выходе такого фильтра вода будет иметь нулевую жесткость.
А для получения воды определенной жесткости достаточно разбавить отстоянную водопроводную воду полученной водой.
Объем необходимой водопроводной воды, можно рассчитать по формуле:

GH’ — необходимая жесткость воды
V’ — объем воды с необходимой жесткостью
GH — жесткость водопроводной воды
А чтобы найти объем «осмолята» нужно просто вычесть объем водопроводной воды из объема воды с необходимой жесткостью:

Например, чтобы получить 60 литров воды с жесткостью 4 градуса, при жесткости воды в водопроводе 15 градусов:Нужно взять 16л водопроводной воды и смешать ее со следующим объемом «осмолята»: Vосм=60л–16л=44л

Для устранения жесткости также используется метод ионного обмена или катионирования, когда воду пропускают через слой катионита (специальной смолы). При этом катионы Са2+ и Mg2+, находящиеся в воде, обмениваются на катионы Nа+, содержащиеся в применяемом катионе. В некоторых случаях требуется удалить из воды не только катионы Са2+ и Mg2+, но и другие катионы и анионы. В таких случаях воду пропускают через катионит, содержащий в обменной форме водородные ионы (Н – катионит), и анионит, содержащий гидроксид – ионы (ОН – анионит).

В итоге вода освобождается как от катионов, так и от анионов солей. Такая обработка воды называется ее обессоливанием.

Зачем надо знать TDS и где это применяется?

Первое и, наверное, самое важное — это химическая чистота исходной воды. Почти все профессиональные акваскейперы используют фильтры обратного осмоса для создания своих аквариумов

Это специальные фильтры, устанавливающиеся в магистрали водопровода вашего дома или квартиры, наподобие обычных бытовых фильтров, с той лишь разницей, что пить такую воду нельзя и она используется в специализированных целях, одна из которых, как раз, аквариум с растениями.

Степень очистки воды контролируется как раз параметром TDS.

Обратноосмотический фильтр состоит из префильтров: фильтра механической очистки и угольного фильтра, а также мембраны — основного элемента обратноосмотического фильтра.

Префильтры служат в качестве защиты мембраны для увеличения её срока работы.

При TDS из водопровода ~ 300 картридж угольного фильтра расходуется в течение недели, картридж механической очистки — в течение двух недель, а вот состояние мембраны можно оценить только по TDS.

Обычно, после мембраны устанавливаются фильтры с деионизирующей смолой. Он “добивает” остаточный TDS после мембраны с 3-4 до 0 ppm.

Я рекомендую использовать именно такую воду (0 ppm) в растительных аквариумах, т. к. оставляя TDS после осмоса на значении отличном от нуля, мы не знаем, что же остаётся в этой воде, т. к. мы видели ранее, что TDS состоит из большого количества различных составляющих.

Состояние ионообменных смол также контролируется с помощью TDS. Таким образом, при использовании воды после обратного осмоса TDS мы контролируем дважды.

После мембранного фильтра и после ионообменных смол.

Компания SpectraPure предусмотрела необходимость часто измерять TDS, поэтому встроила в свои фильтры электронные TDS-метры. В некоторых фильтрах этой фирмы их даже два.

Как настроить и отрегулировать датчик жесткости воды

Фильтр подачи воды (смягчитель) для стиральных и посудомоечных машин устанавливается на кране-тройнике во время подключения. Он задерживает тяжелые примеси, мелкий мусор, ржавчину.

Как мы писали выше, в ионообменник загружается соль. Как только вы определили уровень жесткости, поступите так:

  • Откройте дверцу машины.
  • Достаньте нижнюю корзину.
  • В поддоне вы увидите резервуар с крышкой.

  • Снимите крышку.
  • Наполните отверстие водой.
  • Заполните его солью (какую соль для посудомоечной машины выбрать, читайте в одной из предыдущих статей).

Далее идет автоматическая установка и настройка жесткости воды:

  • На дверце машины находится специальный регулятор.
  • Чтобы отрегулировать работу, поверните стрелку на нужное значение. Чем большее количество примесей показал тест, тем выше значение на датчике нужно выставить. Так система определяет, какое количество соли применять для оптимального результата.

О том, что соль скоро кончится, вас оповестит индикатор на панели управления.

Производители таблеток и комбинированных средств заявляют, что их продукция заменяет моющее средство, соль и ополаскиватель. Поэтому вам больше ничего покупать не нужно.

А теперь обратимся к логике: вы закладываете таблетку в отсек на дверце, резервуар в поддоне пустой. Вода, попадая в систему, проходит через пустой ионообменник, нагревается ТЭНом и только потом попадает в камеру, откуда вымывает моющее средство. Выходит, что пока таблетка подействует, налет уже осядет на деталях.

Конечно, чтобы это понять, нужно знать устройство ПММ. Поэтому обычный пользователь «ведется» на рекламу и убеждения производителей. Будьте бдительны и обязательно используйте соль для посудомоечной машины.

Смотрите полезное видео:

Мы рассказали о регулировке посудомойки и проверке жесткости воды. Воспользуйтесь этими советами и забудьте о накипи.

Что такое жесткость воды

Говоря научным языком, жесткостью воды называют ее химические и физические свойства, которые зависят от количества растворенных солей жесткости, или щелочноземельных металлов – кальция и магния. Вода, где содержание этих элементов выше, считается жесткой, а там, где меньше – мягкой.

Особенности жесткой воды:

  • после стирки белье приобретает жесткость, как после использования крахмала;
  • на кожу такая жидкость оказывает высушивающий эффект, появляется ощущение стянутости, верхний слой начинает шелушиться;
  • мыло в жесткой воде плохо вспенивается;
  • на стенках кухонной посуды образуется осадок, особенно заметен он в чайниках и других нагревательных приборах.

Мягкая вода обладает рядом положительных качеств для кожи и волос человека, но имеет также и свои отрицательные стороны:

  • мыльные растворы в мягкой воде отлично пенятся, но требуют большее количество жидкости для смывания;
  • отсутствие накипи на элементах нагревания;
  • в отличие от жесткой воды, не является причиной возникновения песка и камней, но способна провоцировать другие заболевания: кариес, гипертония, недостаток минералов, болезни ЖКТ;
  • еда и напитки, приготовленные с использованием мягкой воды, имеют более приятный и выраженный вкус.