Способы определения жесткости воды. Жесткость воды в чем измеряется.

Если ваш источник воды — колодец или скважина, то сначала необходимо отнести воду в лабораторию. Это необходимо потому, что помимо солей жесткости вода может содержать и другие опасные примеси.

Что такое жесткость воды и как ее определить

Термин «жесткость воды» означает количество растворенных и нерастворенных солей в природных источниках воды. Вода может быть очень мягкой или очень жесткой. И то, и другое вредно. Слишком мало воды влияет на водно-щелочной баланс в организме; слишком много воды вызывает многие заболевания важных органов: сердца, почек, кожи и печени. Избыток солей вызывает горько-металлический вкус жидкости, она может быть мутной, с различными оттенками цвета.

Очень важно, чтобы потребители обращали внимание на уровень жесткости питьевой воды. Соли могут быть токсичными и вызывать расстройство желудка, пожелтение кожи и другие проблемы. Высокая концентрация солей жесткости негативно влияет на работу бытовой техники — примеси образуют трудноочищаемые солевые и каменные отложения. Они вызывают образование осадка в системе водоснабжения и быстро выводят из строя бытовые и промышленные приборы, сантехническое и водопроводное оборудование.

Какие соли обуславливают жесткость природной воды, откуда они берутся

Основными солями жесткости, присутствующими в воде, являются различные соединения:

  • нитраты, хлориды, карбонаты магния;
  • бикарбонаты, сульфаты, сульфиды кальция.

Что такое жесткость воды как ее определить

После естественного испарения или после принудительного испарения водного раствора соли становятся видимыми и остаются в резервуаре. Эти соли образуют отложения на дне и стенках посуды, чайников и сантехнических приборов. По жесткости воды легко определить, какой соли в ней больше всего. Примеси магния труднее растворяются и придают напиткам горький вкус.

От чего зависит присутствие соли жесткости в воде

Жесткость питьевой воды определяется типом и количеством солей в воде. Это зависит от конкретной местности. Соли попадают в водоносные горизонты путем выщелачивания из отложений горных пород (известняка, гипса, доломита).

Значения жесткости воды непостоянны и зависят от различных факторов:

  • процессов, происходящих в земной коре;
  • пластов залежей ископаемых, через которые проходят водные потоки;
  • интенсивности растворения песчано-каменистых пород;
  • смены сезонов.

Параметры различны для воды у поверхности и для воды на глубине. Они выше, когда вода проходит через слои известняка. Весной, когда в водоемы поступает много талой воды и она проникает в слои грунтовых вод, соленость снижается. Зимой концентрация выше.

Классификация воды с солями жесткости

Какие типы солей жесткости присутствуют в воде? Различают общую жесткость, постоянную жесткость и временную жесткость:

  1. Карбонатная (временная) Жк — щелочной раствор с рН>8.3 содержит бикарбонаты, которые при нагревании выпадают в осадок, образуя накипь.
  2. Некарбонатная (постоянная) Жнк — характеризуется присутствием анионов (хлоридов, нитратов, сульфатов), которые сохраняются даже при кипячении жидкости.
  3. Общая Жо — это суммированная концентрация присутствия магния и кальция в виде ионных соединений. Сумма получается от сложения временной и постоянной величин: Жо=Жк+Жнк.

Для очистки рассматриваются все типы: GJo, GK, Gnk. Предельно допустимая концентрация жесткости питьевой воды (сокращенно: MHK) обычно определяется для общего GJ.

От чего зависит жесткость воды?

Она зависит от источника. В одних районах вода изначально мягкая (например, в Санкт-Петербурге), в других — жесткая (например, в Москве). Чем известковее почва, тем жестче вода: с этим ничего нельзя поделать. Водоканалы не смягчают воду, но они делают ее мягкой и податливой в домашних условиях — задача вполне выполнимая для любого жителя квартиры или дома. Нужно только знать, как это правильно сделать.

  • Нужно в 3–4 раза меньше моющих средств;
  • Лучше смывается грязь с тканей и посуды;
  • Трубы остаются чистыми изнутри;
  • Меньше счет за электричество (накипь мешает теплопередаче);
  • Водонагревательные элементы не требуют ремонта до 15 лет, а в жесткой воде служат в 3–5 раз меньше.

Для здоровья и красоты важна мягкая вода

  • Снижает риск образования камней в почках;
  • Не перегружает сердечно-сосудистую систему;
  • Волосы не тускнеют и легко расчесываются;
  • Чувствительная кожа защищена от раздражений;
  • Снижается риск аллергии и экземы у детей.

Единицы измерения жесткости воды

Жесткость воды в цифрах — это концентрация ионов кальция и магния. Международная система единиц рекомендует измерять жесткость в молекулах на кубический метр, но на практике используются более удобные единицы.

В России жесткость измеряется в градусах (1°Ж) — миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л или мэкв/л).

  • 1°Ж = 1 мг-экв/л. Для сравнения: 1°Ж = 2,8 dH (Германия).
  • 1 мг-экв/л = 20,04 мг Ca2+ или 12,16 мг Mg2+ в литре воды.

Таблица жесткости

Характер воды Жесткость в мг-экв/л Градус dH
Очень мягкая до 1,5 мг-экв/л 0–4°
Мягкая 1,5–3 мг-экв/л 5–8°
Средней жесткости 3–8 мг-экв/л 9–12°
Жесткая 8–12 мг-экв/л 13–22°
Очень жесткая выше 12 мг-экв/л 23–34°
Читайте ещё:  7 способов быстро очистить микроволновку от жира. Как отмыть микроволновку внутри от жира.

Норма жесткости

Как определить с помощью мыла?

Определить жесткость питьевой воды в домашних условиях непросто, но можно определить относительную жесткость. В прошлом для этой цели использовалось мыло. Известно, что его эффективность несколько выше в мягкой воде, в то время как жесткая вода снижает пенообразование и очищающее действие мыла. Пену, образующуюся в очень мягкой воде, бывает трудно смыть после мытья мылом. Популярные эксперименты с этим моющим средством позволили разработать недорогой, но эффективный метод определения нужного показателя.

Косвенным показателем жесткости воды может служить слой пены, который образуется при намыливании мыла. Так, при жесткости воды 1°F этот слой может достигать 10 см; при жесткости воды почти 15°F пена не превысит 1 см. Среднюю жесткость воды можно рассчитать приблизительно: для слоя пены толщиной 5 см она составляет 7-8 °F.

Для более точных измерений с мылом вам понадобится самое простое лабораторное оборудование: цилиндрический прозрачный стакан, линейка и весы. Как и для настоящего лабораторного эксперимента, вам понадобятся некоторые вещества: дистиллированная вода и стиральное мыло.

Необходимо подготовить и измельчить 1 г мыла (для этого нужны точные весы). Мыльный порошок помещают в стакан, добавляют горячую, но не кипящую дистиллированную воду и хорошо перемешивают до полного растворения мыла. Если содержание мыла составляет 60 %, долейте дистиллированную воду до высоты 6 см, если содержание мыла составляет 72 %, долейте до высоты 7,2 см (можно долить около 7 см).

Каждый сантиметр этого раствора должен связать столько ионов, чтобы получилась жесткость 1°J.

К приготовленному раствору добавляют 0,5 л воды, жесткость которой необходимо определить. Полученный раствор выливают в подходящий прозрачный сосуд и при перемешивании образуется пена. Часть ионов металла связывается в пене, общий уровень раствора падает, и его необходимо перелить обратно в мерный стакан для измерения. Падение уровня на 1 см указывает на жесткость воды 2°C, или если уровень после вспенивания упал на 4 см, то жесткость воды составляет 8°C.

Как узнать с помощью реагентов?

Описанные выше методы определения жесткости воды с помощью мыла дают приблизительные результаты и не подходят для более точных измерений. В некоторых случаях требуются более надежные методы.

Реактивы для таких анализов можно приобрести в зоомагазинах в аквариумных отделах. Аквариумистам часто требуется проверить жесткость воды, чтобы определить, подходит ли она для содержания водных растений.

Добавив соляную кислоту известной концентрации в дистиллированную воду, что в химии называется титрованием, можно получить несколько образцов раствора определенной жесткости. Опустив в раствор кусок маркировочной бумаги, мягкость которой известна (такие бумаги также продаются в аквариумном отделе), можно сравнить цвет с цветом, полученным при анализе воды.

Можно также использовать готовые реактивы из зоомагазина: взять 5 мл воды и добавлять раствор по капле из флакона, пока цвет не изменится с розового на зеленый. Затем сверьтесь с таблицей, прилагаемой к реагенту.

Другие методы определения

Жесткость воды (жесткая или мягкая) можно определить и по другим признакам. В домашних условиях вы, вероятно, можете использовать старый добрый метод определения жесткости. Вода с высоким содержанием ионов жесткости может иметь металлический привкус. Мягкая вода, с другой стороны, может показаться безвкусной и слишком пресной.

Методы, используемые в лаборатории, например, комплексометрический тест со специальными растворами для определения ионов кальция и магния, очень точны, но обычно недоступны в домашних условиях.

По внешним признакам

Различие между жесткой и мягкой водой также относительно просто. Чай или кофе в жесткой воде плохо заваривается и не раскрывает своего аромата.

Можно также использовать стакан или зеркало. На его поверхность помещается капля жидкости, твердость которой необходимо определить. Подождав, пока она испарится, можно увидеть оставшийся осадок. Количество осадка говорит о том, сколько соли содержится в образце.

С помощью этого метода можно сравнить сырую и кипяченую воду и определить разницу между временной и постоянной жесткостью.

Использование приспособлений

Научно-техническая революция сделала возможным использование некоторых лабораторных методов в домашних условиях.

Например, индикаторы, разработанные для удобства лабораторных исследований, в том числе знакомая со школьных времен бумажка для пруда, стали доступны не только ученым, но и обычным гражданам. Одним из самых надежных методов определения твердости в домашних условиях остается использование тест-полоски, идентичной индикаторным полоскам. Измерить жесткость полоской очень просто — опустите такую полоску в воду и сразу же выньте ее снова. Ионы соли, растворенные в воде, вступают в реакцию с индикаторной полоской, и ее цвет меняется. С такими полосками всегда следует использовать цветовую шкалу, которая обычно продается в наборе полосок. Поместите смоченную водой полоску на шкалу и выберите соответствующий цвет. Это указывает на твердость. Чем выше значение, тем интенсивнее цвет полоски.

Читайте ещё:  Практичный, эластичный, герметичный. Герметик который можно наносить на влажную поверхность.

Иногда для определения общей жесткости используют кондуктометр (TDS-метр), который напрямую связан с количеством ионов в растворе. У этого метода есть существенный недостаток — кондуктометр измеряет совершенно другое свойство раствора. Вместе с ионами жесткости (кальцием и магнием) он реагирует на содержание всех ионов, даже тех, которые вообще не влияют на жесткость воды. Поэтому он может вводить в заблуждение.

Использование специального оборудования и реагентов сопряжено с рядом рисков. В случае с приборами, работающими от сети, особое внимание следует уделить стандартам безопасности из-за использования электродов, погруженных в жидкость. Важно помнить, что руки желательно держать сухими, также полезны резиновые перчатки. Место, где проводятся измерения, должно быть удобным, желательно на столе и ни в коем случае не в ванной комнате, где всегда повышенная влажность.

Некоторые методы требуют специальных реактивов, а кислоты особенно опасны. Для таких измерений лучше всего использовать специальную посуду, защитную одежду (например, белый лабораторный халат) и резиновые перчатки.

Тест-полоски

Гораздо более простым и дешевым, но менее точным методом определения жесткости воды, чем лабораторные исследования, является использование тест-полосок. Эти быстрые тесты можно приобрести в хозяйственных магазинах, зоомагазинах и магазинах, где продаются фильтры для воды.

Реагент, содержащийся в полосках, изменяет цвет воды, и по интенсивности окраски можно приблизительно определить жесткость воды. Вы не можете точно определить точные параметры и можете неправильно интерпретировать цвет пленки.

Увлажнитель воздуха для дома: на что обратить внимание при выборе

Онлайн-сервисы

В больших городах, чтобы узнать жесткость воды, вам даже не нужно выходить из дома. Жесткость воды в вашем доме измеряется онлайн-сервисом, который предоставляет информацию по определенному адресу.

В Москве, например, это сайт Мосводоканала, где в специальном разделе можно узнать качество воды по районам столицы. На этом же портале есть калькулятор жесткости воды, который позволяет перевести уровень жесткости воды в параметры, используемые производителями бытовой техники из разных стран. Таким образом, вы сможете настроить свои стиральные, посудомоечные или кофемашины так, чтобы они прослужили дольше.

Как вычислить жесткость в домашних условиях

Повышенную жесткость воды нельзя распознать по внешним признакам, таким как запах, цвет или консистенция. Она проявляется по:

Накипь в чайнике

  • образующаяся накипь на дне чайника;
  • плохое вспенивание моющих средств;
  • белые разводы на душевой лейке в ванной.

Точный состав воды можно определить только с помощью анализа. Жесткость вашей водопроводной воды можно легко определить с погрешностью в 1-2 градуса.

Для эксперимента вам понадобится следующее: брусок стирального мыла, небольшое количество дистиллированной воды, электронные весы, контейнер, цилиндрический стакан и линейка.

  1. Мелко натереть 1 г хозяйственного мыла и растворить его в 3–4 столовых ложках слегка подогретой дистиллированной воды. Если под рукой нет кухонных весов, можно ориентироваться на глаз – пол чайной ложки без верха.
  2. В стакан с мыльным раствором долить дистиллированной воды так, чтобы высота столба жидкости соответствовала процентному содержанию жирных кислот, указанному на бруске мыла. Если 72%, то высота водяного столба должна составлять 72 мм от дна стакана, но не от поверхности стола.
  3. Набрать в ёмкость 0,5 л водопроводной воды и, плавно помешивая, вливать в неё тонкой струей мыльный раствор. Сначала в воде появятся хлопья, пузыри, затем – стойкая белая пена. Она свидетельствует о том, что уже связаны все соли.

Количество сантиметров водяного столба, перенесенного в контейнер, можно вычислить, вычтя высоту оставшегося мыльного раствора из первоначальной:

  • hп— высота столба перелитого раствора;
  • hи– высота водного столба исходного мыльного раствора;
  • hо– высота столба остатка мыльного раствора.

Каждый сантиметр раствора, перешедший в емкость, соответствует 2ºdH . Эта величина идентична немецкой единице жесткости. Например: 4,6 см3 из банки соответствует 9,2 dH .

Вы можете использовать таблицу для перевода результатов в мг-экв/л и калькулятор для получения точных показаний.

Градус dH Уровень твердости Значение в мг-экв/л
1 0 — 4 Очень мягкая До 1,4
2 5 — 11 Мягкая 1,8 – 4,0
3 12 — 22 Средняя 4,3-8,0
4 22 — 34 Жесткая 8,0-12
5 Более 34 Очень жесткая Выше 12
Читайте ещё:  Укладка ламината своими руками: как избежать ошибок. Как положить ламинат своими руками пошаговая инструкция.

Более точные результаты можно получить с помощью электронных контроллеров, таких как TDS-3. Они анализируют воду на жесткость и кислотность и отображают результаты в виде оборотов или pH. С помощью калькулятора вы можете перевести единицы RRM в ºJ.Цифровой тестер воды TDS-3Если вы хотите получить подробный анализ воды в скважине или колодце, то это можно сделать набором «Скважина-1».Набор Скважина-1Еще один простой и недорогой способ определить качество воды — тест-полоски.Тест полоски определения жесткости воды

Влияние воды

На организм человека

Нормы микроэлементов на человека в день

На сегодняшний день не существует серьезных исследований, доказывающих вредное воздействие жесткой воды на живые организмы. Известно, что длительное употребление воды с повышенной жесткостью способствует развитию мочекаменной болезни. Организм не успевает вывести избыток минералов, что приводит к образованию мочевых камней, камней в почках и отложений в суставах.Качество воды также имеет значение для здоровья. Мыло вступает в реакцию с солями кальция и магния и ослабляет защитный барьер кожи, вызывая раздражение или аллергию. Волосы становятся сухими и ломкими. В то же время кальций и магний жизненно необходимы для человека:

  • дневная норма кальция составляет 1000 мг ;
  • магния – 400 мг .

Дефицит этих элементов может нанести серьезный ущерб организму. ВОЗ утверждает, что употребление слишком мягкой воды приводит к потере солей и изменению водно-солевого баланса. Это наблюдалось в районах, где используется мягкая вода:

  • рост сердечно-сосудистых заболеваний;
  • возрастание количества переломов у детей и снижению веса новорожденных.

ВОЗ утверждает, что наличие солей в воде следует считать необходимым для нормального функционирования организма.

На технику

Соли жесткости вызывают множество проблем в бытовых приборах и на промышленных предприятиях:

Накипь на тене

  • слой накипи, образующийся на стенках стиральных и посудомоечных машин, приводит к преждевременной поломке;
  • краны и душевые лейки забиваются известковым налетом;
  • недостаточное вспенивание стирального порошка ведет к его перерасходу;
  • покрытые накипью трубы и ТЭНы увеличивают расход электроэнергии и выходят из строя;
  • выпадающие в осадок соли уменьшают проходимость труб в системах водоснабжения, снижая напор воды;
  • нерастворимые соединения на стенках радиаторов становятся мощным теплоизолятором, снижая их теплоотдачу.

Слишком мягкая вода оказывает негативное воздействие на бытовую технику и повышает риск коррозии труб из-за низкого содержания щелочи. Поэтому важно поддерживать правильный баланс между водой и солями.

Способы умягчения воды

Существует несколько способов снижения жесткости воды. Выбор зависит от исходного качества воды, предназначения и условий использования.

Термический метод

Кипячение — самый простой и дешевый метод удаления карбонатной жесткости. Он подходит для небольших объемов воды, используемой в бытовых целях. Однако оно не удаляет все соли жесткости, и посуду необходимо очищать от накипи.

Фильтрация

Не так давно фильтр для умягчения воды представлял собой внушительное оборудование. Современные технологии и материалы позволили создать компактные фильтры для умягчения воды, которые легко помещаются под кухонной мойкой. Помимо умягчения воды, сменные картриджи фильтров удаляют запахи и примеси. Правильный выбор фильтров и их своевременная замена обеспечивают качественную очистку воды из крана, колодца или скважины. Одной из современных интегрированных систем является барьерный фильтр.

Фильтр Барьер Эксперт слим жесткость

Химические способы

Для осаждения солей жесткости в воду добавляются специальные реагенты, такие как гашеная известь, сода, полифосфаты. Этот метод подходит для промышленного применения. Его основным недостатком является необходимость дальнейшей утилизации отходов. Вода не пригодна для употребления в пищу

Ионный обмен

Фильтрация с помощью ионообменной смолы успешно используется в промышленности. Принцип основан на обмене катионов щелочноземельных металлов на ионы натрия и водорода в тонко заполненной колонке. Для регенерации отработанной смолы используется солевой раствор. При изменении жесткости воды требуется ручная регулировка.

Устройство ионообменного фильтра

Физические методы

Эти методы основаны на электродиализе, ультразвуке и электромагнитных импульсах. Соли жесткости переходят в измененное состояние, в котором они не кристаллизуются в твердый осадок, а образуют неустойчивые соединения. Применение ультразвука и электромагнитных волн дополнительно способствует удалению имеющихся солей.

Мембранный метод

Этот метод очистки также называется обратным осмосом. Вода пропускается под высоким давлением через фильтр с мельчайшими ячейками и полностью освобождается от химических примесей, взвешенных веществ и бактерий. Качество воды приближается к качеству дистиллированной воды. Прежде чем воду можно будет пить, ее необходимо дополнительно минерализовать. Недостатком этого метода является высокая стоимость.

Система очистки воды с обратным осмосом

Оцените статью
Идеал Комфорт
Добавить комментарий