Важный критерий, требующий контроля: жесткость воды в аквариуме. Что такое карбонатная жесткость воды.

Для промышленных предприятий расчет может быть проведен и другими методами. Например, с помощью специальной смолы. Более подходящим является специальный электромагнитный прибор.

Основные параметры воды (показатели GH, KH и pH)

К основным параметрам аквариумной воды относятся общая жесткость (GH), карбонатная жесткость или временная жесткость (KH) и pH. Эти показатели имеют решающее значение для ухода за пресноводными рыбами и креветками, и каждый аквариумист должен их знать.

Прежде всего, вспомните школьный урок химии о растворении веществ. Когда вещество растворяется в воде, оно растворяется, то есть распадается на отрицательные (анионы) и положительные (катионы) ионы. Например, если положить в воду поваренную соль, хлорид натрия (NaCl), то она распадается на катион Na+ и анион Cl-.

Диссоциация хлорида натрия (NaCl)

Поваренная соль распадается на ионы — катион Na+ и анион Cl-.

Растворенные вещества ведут себя аналогично, и от них напрямую зависят GH, KH и, косвенно, значение pH.

Общая жёсткость воды GH

Жесткость воды определяется суммой растворенных в ней ионов щелочноземельных металлов. В основном это ионы кальция (катионы Ca+) и магния (катионы Mg+). Если они присутствуют в большом количестве, вода жесткая, если в малом — мягкая.

Общая жёсткость воды

Исторически сложилось так, что жесткость воды в аквариумистике называется GH (градусы жесткости) и указывается в немецких dGH (или сокращенно dH) или в американских ppm (части на миллион). Обе единицы можно легко перевести друг в друга.

В Европе и с опаской в бывшем Советском Союзе широко используются немецкие градусы и степени твердости. Именно так выражается жесткость в тестах на анализ воды самых известных марок (JBL, API, Tetra, ADA, Sera и других).

В целях адаптации к европейским стандартам с 2007 года в Германии действует следующая классификация жесткости воды: от 0 до 8,4 dGH — мягкая, от 8,4 до 14 dGH — средней жесткости, выше 14 dGH — жесткая.

Оптимальный диапазон GH для большинства видов рыб составляет от 4 до 16 dGH.

Стоит отметить, что некоторые производители тестов для аквариумной воды все еще используют старый диапазон жесткости воды (действовавший до 2007 года), который выглядит следующим образом: от 0 до 5 dGH — очень мягкая, от 5 до 10 dGH — мягкая, от 10 до 20 dGH — умеренно жесткая, от 20 до 30 dGH — жесткая, свыше 30 dGH — очень жесткая.

В этом диапазоне оптимальным считается диапазон от 5 до 20 градусов dGH.

Почему важен показатель GH?

В природе параметры воды варьируются от региона к региону. В каждом регионе рыба адаптируется к своей уникальной среде обитания. Виды, обитающие в мягкой воде, подвергаются повышенному осмотическому давлению в среде с высоким уровнем GH, что приводит к стрессу и нарушению обмена веществ. С другой стороны, дефицит некоторых щелочноземельных ионов, особенно кальция и магния, приводит к нарушениям роста, что особенно критично для декоративных креветок.

Поэтому важно поддерживать значения GH в соответствии с описанием рыб в аквариуме, чтобы обеспечить благоприятные условия содержания.

Карбонатная жёсткость KH

Щелочноземельные металлы встречаются в воде в составе других веществ. Партнерами Ca и Mg обычно являются хлорид (Cl2), сульфат (SO4), карбонат (CO3) и гидрокарбонат (HCO3). Наличие в воде анионов CO3 и HCO3 называется карбонатной жесткостью. Ее также называют временной жесткостью, поскольку карбонаты легко удаляются из воды при кипячении, выпадая в осадок в виде привычной соли.

В отличие от временной жесткости, существует также постоянная жесткость, которая вызывается остаточными анионами Cl2 и SO4 в воде. Термин «постоянная» используется потому, что соли хлоридов и сульфатов не могут быть удалены кипячением.

Временная или карбонатная жёсткость воды

Карбонатная жесткость является частью общей жесткости и также измеряется в немецкой единице dKH и обозначается как KH (зависит от карбонатной жесткости). Классификация аналогична GH, но чаще используется более старая шкала твердости (действовавшая до 2007 года), обычно ограниченная диапазоном от 0 до 20 dKH.

Следует отметить, что карбонаты могут быть связаны не только со щелочноземельными металлами (Ca и Mg); наиболее важным примером является распространенная пищевая сода — бикарбонат натрия (NaHCO3). Когда бикарбонат натрия растворяется в воде, он не увеличивает карбонатную жесткость и, следовательно, общую жесткость. Однако существующие тесты KH для аквариумной воды обнаружат его увеличение. Это связано с тем, что они реагируют на все карбонатные и гидрокарбонатные соединения, независимо от того, попадают они в воду вместе со щелочноземельными металлами или нет.

Почему важен показатель KH?

KH тесно связан с другим важным значением pH, которое так же важно для рыб и растений, как и общая жесткость.

Оба значения напрямую зависят друг от друга. Высокие значения pH означают высокие значения KH. И наоборот, кислые значения pH могут быть достигнуты только при низких значениях карбонатной жесткости (подробнее об этом в таблице ниже).

KH играет особую роль в аквариуме. Карбонатная жесткость не только связана со значением pH, но и служит для поддержания его стабильности. KH служит в качестве буфера, который предотвращает быстрые и большие изменения pH.

Что это такое и чем обусловлена?

Жесткость — это характеристика, отражающая наличие в воде различных видов солей, которые образуются в результате присутствия щелочноземельных металлов. К ним относятся такие вещества, как кальций, магний и другие элементы. Общая жесткость состоит из:

• из карбонатной или временной;
• некарбонатной, то есть постоянной.

Общий параметр указывает на все элементы, которые создают щелочную среду. Это свойство постоянно меняется по мере того, как микроэлементы выпадают в осадок, а растения и рыбы выделяют продукты их жизнедеятельности.

Карбонатная жесткость обусловлена, в частности, присутствием бикарбонатных и гидрокарбонатных анионов. Кислотно-основное состояние сильно повышается.

Если речь идет именно о карбонатной жесткости, то вода имеет следующие характеристики:

• pH будет существенно меньше обычного;
• формирование частиц осадочного типа;
• в процессе кипячения осадок формируется усиленнее, и даже выделяется газ.

Некарбонатная жесткость не зависит от температуры или каких-либо веществ. Она обусловлена 2 факторами: Жесткость является самым высоким содержанием воды:

• постоянным действием солей;
• содержанием хлора и различных сульфатов.

Варианты определения

Определение карбонатной жесткости важно, поскольку она присутствует не всегда. Существует несколько методов определения этого значения:

• передать образцы воды в специализированную лабораторию;
• сделать химический анализ на жесткость;
• обратиться к специалистам за помощью;
• приобрести специальный тест в форме полоски, который позволит точно узнать этот параметр.

В случае промышленного предприятия для ее расчета можно использовать и другие методы. В случае промышленной установки можно использовать и другие методы, например, применение специальной смолы. Однако предпочтительнее использовать специальное электромагнитное устройство.

Его легко использовать как в быту, так и в промышленности. Кроме того, существует также 2 специальных типа для расчета этого параметра:

• H+ + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O;
• Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑.

Однако если вы не так хорошо разбираетесь в химии, то специальный электромагнитный прибор Aquashield или любое другое устройство — это то, что нужно. Он позволяет не только связать карбонатную жесткость воды, но и удалить старые соли на стенках бака, в котором находится вода. Самое главное в устройстве — это то, что вода не должна застаиваться, так как оно с этим не справится. При этом не имеет значения, из чего сделаны трубы и насколько быстрая и теплая вода. Еще одним преимуществом этих устройств является то, что химический состав жидкости совершенно не меняется в результате их использования.

Можно ли устранить?

Следует сказать, что удалить карбонатную жесткость воды в домашних условиях невозможно никакими известными способами. Единственный способ, который можно считать ручным, — это замачивание очень небольшого количества воды. Это можно сделать с помощью кремнезема.

Для этого небольшой кусочек этого материала помещают в газированную хлорированную воду на неделю. Вода становится мягкой и обогащается всевозможными полезными веществами.

Однако полезные свойства кремнезема еще не до конца изучены. Предполагается, что в будущем он будет использоваться в медицине. Для очистки воды в быту его достаточно, но только в небольших количествах.

Существуют и другие способы удаления солей из воды, но лишь некоторые из них подходят для бытового использования. Соли удаляются из воды с помощью определенных методов.

• Кипячение. Этот метод позволяет практически полностью устранить жесткость карбонатного характера. Этот процесс сопровождает обильное выпадение осадка на стенках и дне емкости, в которой осуществляется кипячение.
• Химический путь. Данный метод дает возможность снизить содержание солей благодаря применению гашеной извести. А если еще к ней добавить соду, то можно избавиться и от некарбонатной жесткости.
• Электромагнитный метод. В данном случае применяется электромагнитное поле, что позволяет смягчить воду. Такой метод снижения количества солей в воде чаще всего применяется в установках котельного типа.
• Замораживание. Эта методика дает возможностью очень легко справиться с некарбонатной жесткостью, но против карбонатной она малоэффективна. Для смягчения воду следует заморозить до такого состояния, когда в лед превратится 90% жидкости. После этого жидкость, которая не замерзла, должна быть слита, а лед потребуется растопить, после чего воду можно применять по назначению.
• Катионный обмен. Данная методика считается одной из наиболее высокоэффективных для очистки жидкости от большого количества солей. Очистка осуществляется при помощи пропускания воды через слой катионита.
• Перегонка. Следует помнить о том, что все соли представляют собой нелетучие вещества, поэтому сначала требуется трансформировать воду в пар при помощи нагревания, после чего произвести процесс конденсирования.

Каждый из перечисленных методов умягчения воды может хотя бы немного снизить карбонатную жесткость. Однако добиться качественного удаления карбонатов в домашних условиях очень сложно, поэтому необходимо использовать специальные технические средства.

Что влияет на норму?

Факторы, влияющие на содержание магния, кальция и карбонатов в воде, следующие.

1. Природа воды (водопроводная, дистиллированная, талая, родниковая, кипяченая).
2. Состав водопроводной воды в определенной местности.
3. Виды обитателей и продукты их метаболизма (рыбки, черепахи, водоросли).
4. Период, за который не меняют воду, не очищают аквариум.
5. Наличие или отсутствие фильтрации воды.
6. Декор (гравий, крупные камни, замки).
7. Наличие или отсутствие прямых солнечных лучей, падающих на растительность.

Даже если водопроводная вода в конкретном районе имеет слишком высокое содержание карбонатов, это можно регулировать. Это важно для аквариумов, где разводят дорогих рыб.

Как часто измерять?

Соотношение меняется постепенно. Для накопления или уменьшения солей требуется длительное время.

Если используются индикаторные системы, то измерения проводятся не чаще одного раза в 1-2 месяца.

Если в аквариуме разводится большое количество рыб, состав микроэлементов меняется быстрее. Купите качественный прибор, который более точно измеряет жесткость.

Определяйте ее не реже одного раза в месяц. Чистую воду следует проверять непосредственно перед подменой воды.

Как определить, жесткая или нет?

Существует несколько оптимальных методов определения этого параметра. Никаких специальных препаратов не требуется. Все, что необходимо, — это хорошая система контроля.

Капельный тест

Тест проводится следующим образом:

• предварительно отбирают небольшое количество воды в емкость для замера;
• добавляют в воду для аквариума определенное количество капель индикатора (правильность их расчета указана на упаковке);
• вода в аквариуме меняет цвет, его сравнивают со шкалой, находящейся на упаковке.

Если используются тест-полоски, жесткость определяется только в той области, куда падает бумага. Капельные тесты рассчитывают общую жесткость воды.

TDS тесты

Измеритель жесткости воды рассчитывает значение автоматически. Его можно приобрести в специализированных магазинах и зоомагазинах.

Измеритель TDS работает путем генерирования электрического поля, которое улавливает микроэлементы, соли и другие вещества.

Анализ проводится по следующей схеме:

• прибор опускают в любой участок аквариума до отметки;
• он автоматически подсчитывает показатель, отображающийся в электронном окошке.

Прибор имеет следующие положительные характеристики:

• простота применения;
• качественный результат;
• миниатюрные размеры, не требующие большого места для хранения;
• низкая стоимость, минимально составляющая 500-600 руб.

Анализатор показывает не только наличие кальция и магния, но и концентрацию других веществ. Таким образом, рассчитываются надежные измерения общей жесткости.

Полоски

Это наиболее часто используемая тест-система. Ее можно приобрести во всех зоомагазинах или магазинах бытовых товаров. В комплект входят тест-полоски и шкала, по которой проверяются показания.

Процедура проводится в несколько этапов:

1. Достают 1 полоску, опуская ее в воду на 5-7 секунд.
2. Достают полоску, сравнивая полученный оттенок со шкалой в упаковке.

Тест характеризуется быстрым результатом. Результат можно получить в течение 1 минуты. Для проведения теста не нужно откачивать воду из аквариума, достаточно окунуть бумажку непосредственно в содержимое аквариума.

Тест-полоски продаются во многих магазинах и стоят недорого, но есть и более дорогие тесты.

Химические реагенты

Этот метод используется не всеми, поскольку он сложен. Его используют люди, занимающиеся разведением рыб.

Вам нужно провести химический эксперимент с реактивом под названием Trilon B. Он содержит кислоту, которая выделяет кальций. Он содержит кислоту, которая определяет соли кальция и магния. В качестве вспомогательного компонента необходима буферная смесь для изменения кислотно-основного состояния на время анализа.

Компоненты для проведения теста: Компоненты для проведения теста:

• колба на 250 мл;
• трилон Б;
• индикатор;
• буферная смесь;
• вода из аквариума.

Анализ проводится не в самом аквариуме, а в воде, откачиваемой из него.

Процедура проведения анализа:

Как рассчитать общую и карбонатную жесткость воды

Для определения количества растворенных ионов щелочноземельных металлов в образце воды используются различные методы. В домашних условиях можно использовать имеющиеся в продаже экспресс-тесты для определения карбонатной и некарбонатной жесткости. Они дают результат с погрешностью, но эксперимент не требует дополнительных затрат и занимает минимум времени.

Согласно ГОСТ 31954-2012, общая временная и постоянная жесткость воды определяется с помощью комплексометрии. В этом титриметрическом методе определению точки эквивалентной концентрации мешают ионы металлов (железо, цинк, марганец, кадмий, кобальт, алюминий, свинец, медь) и некоторые органические вещества. Ортофосфат кальция и карбонат кальция могут оседать в условиях титрования. Если мешающее влияние не может быть устранено, твердость измеряется методом атомной спектрометрии.

Основой комплексометрии является титрование отобранной пробы воды в присутствии буфера — раствора аммиака — при pH = 9 и маркера s раствором Trilon B до изменения цвета маркера. Наименьшая обнаруживаемая жесткость воды составляет 0,1 ГДж. При титровании воды с высокой жесткостью раствором диатомата этилендиаминтетрауксусной кислоты образуется комплексное соединение, связывающее ионы Ca и Mg. Когда все ионы связаны, индикатор меняет цвет. Титрование закончено

Общая жесткость в водном растворе, Jo, рассчитывается по следующему уравнению:

С₂— Молярная концентрация эквивалента ЭДТА, моль/л,

V₁— объем воды, взятой для анализа, мл,

V₂— объем раствора ЭДТА, мл,

1000 — коэффициент пересчета из моль/л в ммоль/л.

Кислотное титрование (HCL) используется для определения карбонатной жесткости воды. Метилово-оранжевый индикатор изменяет цвет при небольшом избытке кислоты в растворе. Метод основан на взаимодействии соляной кислоты с углеводородами:

Титрование проводят от 2 до 3 раз. Для расчетов используется среднее значение результатов.

Расчет карбонатной жесткости воды производится следующим образом:

Wk = Vk — Sk — 1000 / VB,

Wk — карбонатная жесткость воды, ммоль/л эквивалент Ca 2+ и Mg 2+,

Vc — количество кислоты, израсходованной на титрование, мл,

Sk — молярная концентрация эквивалента HCl,

VB — объем пробы воды, мл.

Постоянную жесткость воды Znk можно определить, зная общую и карбонатную жесткость:

В зависимости от концентрации ионов магния и кальция в ммоль/л вода делится на различные типы жесткости:

1. Особо мягкая — ниже 1,6 ммоль/л;
2. Мягкая — в пределах 1,6 — 3,9 ммоль/л;
3. Средне-жесткая — в пределах 3,9 — 7,9 ммоль/л;
4. Жесткая — в пределах 7,9 — 11,9 ммоль/л;
5. Особо жесткая — выше 11,9 ммоль/л.

Как устранить карбонатную и некарбонатную жесткость воды

Устранить жесткость можно бытовыми методами и профессиональной очисткой воды с помощью фильтров. Снижение жесткости воды или умягчение воды заключается в удалении ионов Ca и Mg. В домашних условиях для снижения временной жесткости воды достаточно просто прокипятить ее. При кипячении гидрокарбонаты превращаются в нерастворимые карбонаты магния и кальция и выпадают в осадок. Однако этот метод требует больших затрат времени на охлаждение кипяченой воды, удаление солей из сосудов и небольшого количества готовой к употреблению воды.

Жесткость воды может быть удалена вымораживанием или дистилляцией. В этом случае, однако, получается дистиллированная вода, которая не пригодна для питья, поскольку лишает организм полезных минералов, но которая широко используется во многих технологических процессах в промышленности.

Жесткая вода может быть смягчена путем добавления химических веществ. Временная или карбонатная жесткость воды может быть уменьшена путем добавления извести. При одновременном добавлении K alk и кальцинированной соды можно устранить карбонатную и некарбонатную жесткость воды. Временная жесткость удаляется известью, а постоянная — пищевой содой.

Для больших объемов воды рекомендуется профессиональная обработка постоянной и временной жесткости с помощью фильтров умягчения непрерывного действия с использованием ионообменных смол. Используются Na и H-Na катионирование, Na-CL ионизация воды. Комбинация анионо- и катионообменных смол в смешанном фильтре оптимизирует чистоту очищенной воды.

Универсальная загрузка Ekotar, Ekomix помогает не только удалить из воды карбонатную и постоянную жесткость, но и удалить из водного раствора железо и органические примеси. Очистка воды происходит в пять этапов благодаря специально подобранной смеси ионообменной смолы и абсорбентов. Регенерация фильтров Ekotar и Ekomix осуществляется с помощью солевого раствора NaCl.

Одним из наиболее эффективных и простых в использовании методов удаления жесткости является обратный осмос. В этом процессе водные растворы проходят через полупроницаемые мембраны, на которых остаются практически все вещества водного раствора. Системы обратного осмоса характеризуются простотой обслуживания, хорошей производительностью и экономичностью.

Выбираем фильтры для устранения жесткости воды

Качество воды играет решающую роль в работе установок. Жесткая вода может быть губительна для любого процесса в любой отрасли промышленности. Повышенная концентрация солей и жесткость являются причиной многих заболеваний при регулярном использовании воды для питья. Жесткая вода обладает свойствами, которые препятствуют ее полноценному использованию в быту, увеличивают расход моющих средств и повреждают предметы.

Позаботьтесь о качестве воды вместе с нашей компанией. Мы предлагаем полный спектр оборудования для устранения постоянной и временной жесткости воды, включая фильтры умягчения, мультизагрузчики Ekotar и Ekomix и мембранные системы на основе технологии обратного осмоса. Вы можете получить подробную консультацию и сделать заказ по телефону или электронной почте. Вы также можете отправить запрос через специальную форму обратной связи на нашем сайте.

Форма запроса на подбор устройства

Карбонатная жесткость воды в аквариуме: на что влияет

Углеводороды способны поддерживать химический баланс в окружающей среде, поскольку они тесно связаны с кислотностью и углекислым газом. Контроль карбонатной жесткости важен для разведения чувствительных пресноводных видов рыб и растений. Значение KH также важно в морском аквариуме для поддержания значения PH выше 8.

Значение KH напрямую влияет на второй важный параметр — кислотность (PH). Чем выше карбонатная жесткость, тем лучше среда может нейтрализовать избыток кислот, чтобы значение PH оставалось стабильным.

Способы определения жесткости воды в домашних условиях

В настоящее время определить жесткость воды в аквариуме не составляет труда, поскольку наборы для тестирования доступны в зоомагазинах. Их главные преимущества — легкодоступность, простота и быстрое время реакции. Вещество вступает в реакцию с водой в бутылке и окрашивает ее в определенный цвет. Прилагаемая цветовая шкала показывает уровень GH в аквариуме и скорость, с которой его следует регулировать.

Наиболее популярными аквариумными тестами являются погружной тест Dennerle 5-FACH, JBL EasyTest 5-in-1 и Dennerle MiniLab. Они показывают не только общую и карбонатную жесткость, но и кислотность, содержание нитратов и нитритов.

Недостатком этих тестов и взвешивающей бумаги является то, что полученные данные не всегда соответствуют действительности. Дешевые наборы могут показать значение, отличающееся от реального на четверть и более.

Важно. Если аквариум заселен неухоженными рыбками, различия в тесте не имеют значения. Однако это не относится к чувствительным видам.

Для получения более точных результатов используют TDS-метры — простые приборы, которые измеряют количество растворенных частиц (в данном случае магния и кальция) в жидкости. Большинство приборов показывают общее количество в частях на миллион — ppm — но их можно легко перевести в общепринятые единицы: 1 GH содержит 17,9 ppm.

Методы повышения и понижения показателей KH в аквариуме

Часто качество водопроводной воды и потребности рыб соответствуют одному и тому же уровню жесткости, поэтому нет необходимости корректировать показания. В качестве альтернативы можно изменить количество магния и кальция различными способами.

Кипячение также помогает снизить уровень на несколько градусов. Это снижает общую жесткость за счет уменьшения количества углеводородов в воде и, соответственно, KH.

Менее распространенным, но в принципе аналогичным методом снижения жесткости является замораживание. Емкость с водой помещается в морозильную камеру. Когда она замерзает, соли концентрируются в жидкости, а на льду остается мало. Когда лед составляет 2/3 объема, его необходимо удалить, а оставшуюся воду слить.

Вода, пропущенная через фильтр обратного осмоса, может помочь снизить жесткость субстрата. После этого процесса жидкость практически дистиллируется, поэтому аквариум не следует полностью заполнять ею.

Вместо этого воду можно насытить кальцием и магнием с помощью декоративных элементов из кусочков известняка, доломита и мрамора, ракушек и кораллов.

Пищевая сода отлично справляется с этой задачей: добавление 1 чайной ложки на 100 литров позволяет повысить общую жесткость примерно на 2 градуса. Однако более надежными являются хлорид кальция (CaCl2) и сульфат магния (MgSO4) из аптеки. Например, 1 мг на 1 литр 10%-ного раствора хлорида кальция повышает жесткость на 3 dGH, а 25%-ный раствор сульфата магния повышает жесткость на 4 градуса. Несмотря на точность, стоит проверить окончательную цифру с помощью теста.

Проверяете ли вы жесткость воды после установки аквариума? Как часто, по вашему мнению, это нужно делать? Напишите свои ответы в комментариях!