С чем связана жесткость воды
С чем связана жесткость воды
Жёсткость воды – совокупность ее химических и физических свойств, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния.
По величине общей жёсткости различают:
С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л).
По величине общей жёсткости различают воду:
У одного и того же водоисточника жесткость воды может меняться в течение года. Например, весной, в период паводка, жесткость воды, особенно в поверхностных источниках, уменьшается. А жарким летом в связи с повышенным испарением воды с поверхности водоема, а так же из-за редких дождей жесткость воды, наоборот, увеличивается.
В подземных источниках жесткость воды практически не меняется в течение года, и, как правило, очень высокая (до 80-100 мг-экв/л).
Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при пользовании мылом. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т.п. В то же время, использование слишком мягкой воды может приводить к коррозии труб. В этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная жёсткость.
В различных информационных источниках можно встретить информацию, что жесткая вода способствует образованию камней в мочеполовой системе, а мягкая увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. Многие люди отмечают, что умываясь водой с повышенном содержанием солей, кожа лица становится суше. Однако, достоверных клинических исследований о вреде такой воды на организм человека не существует. Поэтому, вероятнее всего, потребление и использование в быту жёсткой или мягкой воды не является опасным для здоровья.
А вот бытовой технике или водопроводной системе жесткая или мягкая вода может нанести существенный вред.
Нередки случаи, кода чайник или стиральная машина выходят из строя в связи с использованием жесткой воды. Жёсткая вода вызывает появление осадка (накипи) на нагревательных элементах бытовых приборов, стенках котлов, в трубах. Особенно часто это наблюдается при использовании для бытовых и хозяйственных нужд подземных водоисточников.
В то же время, использование слишком мягкой воды может привести к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная жёсткость.
Вкусовые качества воды тоже значительно отличаются друг от друга именно из-за отсутствия или наличия в ней тех или иных солей.
Вот почему родниковая или минеральная вода нам часто очень нравится – она более насыщена солями.
Способы устранения жесткости воды:
Термоумягчение.
Самый доступный и наиболее часто используемый в быту способ. Основан на кипячении воды. В результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи.
Реагентное умягчение.
Метод основан на добавлении в воду различных реагентов, например, кальцинированной соды, гашёной извести или ортофосфата натрия. Последний, часто входит в состав бытовых средств, которые мы используем для предотвращения образования накипи в стиральных, посудомоечных машинах или других бытовых приборах.
Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдаёт ионы натрия или водорода.
Этот метод используется в промышленности.
Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %. Этот метод является дорогостоящим.
Обратноосмотические фильтры часто применяются нами в быту.
Такая вода становится практически дистиллированной.
Электродиализ
Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля.
Дистилляция – полностью очищает воду от солей.
Часто, для смягчения воды в быту применяются механические фильтры.
Жесткость воды
Жесткая вода. Это словосочетание прочно засело в наше сознание. Но что мы о ней знаем? Что стирать в ней очень трудно – порошок не мылится, а ткань становится неприятной на ощупь. Еще мы знаем, что вода с повышенным уровнем жесткости вредна для кожи и волос. Она вызывает сухость и шелушения. Также мы слышали, что она становится причиной образования накипи на электрических приборах и выхода из строя. Но откуда берется жесткость, каково ее влияние на здоровье человека и самое главное – как с ней бороться? Сегодня мы поможем в этом разобраться.
Какую воду называют жесткой
Жесткость – характеристика воды, которая означает уровень солей жесткости растворенных в ней. В основном это соли кальция и магния.
Термин «жесткая вода» активно используется в повседневной жизни. Однако не все до конца понимают значение. Он не указывает на непосредственные свойства воды. Мы не можем на ощупь определить жесткость или мягкость. Этот термин возник он из-за того, что ткани, которые стираются в такой воде, становятся менее мягкими и податливыми. Причина – пористая структура ткани, которая способна присоединять соли, образованные во время стирки.
Откуда берется повышенная жесткость воды
Хоть мы и привыкли связывать экологические проблемы с деятельностью человека, к жесткости природной воды из источников она отношения не имеет. Причина лежит под землей. А если точнее, в залежах пород: гипса, известняка, доломитов. Подземные воды растворяют в себе эти породы. В воде появляются катионы кальция и магния и других металлов, которые вступают в реакцию с анионами и непосредственно влияют на жесткость.
Поэтому в подземных источниках и в скважине жесткая вода. Пресная вода в поверхностных источниках мягче подземных. Однако большую жесткость поверхностные воды имеют в зимний период. Но наступлением весны в них поступают талые воды и снижают жесткость.
Виды жесткости воды
Общая жесткость выражает суммарное количество солей в воде. В свою очередь она подразделяется на две разновидности: временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Видимое отличие – в образовании осадка при нагревании. Соли временной жесткости выпадают в осадок, а постоянные наоборот. Временная жесткость особенная содержанием гидрокарбонатных или бикарбонатных соединений, которые при кипячении распадаются и образуют воду, углекислый газ и карбонат кальция. Поэтому временная жесткость полностью или частично устраняется кипячением.
Иначе дело обстоит с постоянной жесткостью. Она возникает из-за содержания в солях хлоридов, сульфатов, фосфатов, нитратов и прочих элементов. От нее невозможно избавится при помощи нагревания воды. Вещества не распадаются и не образуют осадок. А в чрезмерных количествах они вредят здоровью человека. Очищая воду, важно уделить внимание временной и постоянной жесткостям.
В чем измеряется жесткость воды
На территории РФ ее измеряют градусами жесткости. Приведу сравнительную таблицу измерения в разных странах:
В разных городах европейских стран показатель жесткости существенно отличается. Для сравнения приведу таблицу:
Качество жесткой воды
Показатель жесткости существенно влияет на вкусовые качества питьевой воды. Она приобретает неприятный горький привкус. Однако однозначных требований касательно допустимого уровня жесткости нет. Все зависит от конкретной местности проживания. Для некоторых потребителей существует одна допустимая норма, а для других она может быть в 2 раза выше.
Всемирная Организация Здравоохранения в ряде своих материалов указывает на связь жесткости и некоторых заболеваний. Однако по мнению специалистов этих данных недостаточно для установления допустимого показателя. Согласно государственному стандарту РФ, жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мг-экв/л. А вот для отопления и водонагревательных приборов свойства жесткой воды большое значение. Ведь чем она выше, тем вероятнее образование шлаков и накипи в трубах, бойлерах и чайниках. Поэтому наиболее приемлемый показатель – менее 4 мг-экв/л.
Существенный недостаток жесткой воды – слабое вспенивание моющих веществ. Это становится причиной значительного перерасхода. А после высыхания на поверхности белья, сантехники, вымытых поверхностей, и даже коже и волосах человека образуется невидимый налет.
При этом слишком мягкая вода с показателем менее 2 мг-экв/л обладает низкой щелочностью. Это влечет за собой повышенную способность к коррозии водопроводных труб. Поэтому важно соблюдать правильный баланс между жесткостью и мягкостью.
Приведу таблицу показателей жесткости и классификацию:
Влияние жесткой воды на организм человека
Жесткая вода содержит элементы, переизбыток которых негативно влияет на здоровье. При этом это влияние имеет видимые и невидимые последствия. Рассмотрим их подробно.
Реакция кожи на жесткую воду наиболее заметна и проявляется практически сразу. Соли жесткости вступают в реакцию с веществами в шампуне и прочими косметическими средствами и образуют особую пену, которая сложно смывается. После ее высыхания на поверхности кожи появляется пленка.
Главный вред жесткой воды и этого осадка заключается в уничтожении естественной сальной пленки, которая всегда присутствует на кожных покровах здорового человека. Она – защитный механизм кожи и противостоит микробам и агрессивным проявлениям внешней среды. Жесткая вода сушит кожу, способствует появлению шелушений и аллергий. Из-за нее беспокоит перхоть, избавится от которой не помогают даже специальные шампуни. Исчезновение защитной жировой пленки способствует появлению морщин и быстрому старению кожи.
Менее заметным оказывается влияние жесткой воды на пищеварительную систему. Чаще мы приписываем эти последствия съеденной еде. Однако свойства жесткой воды нередко вызывают нарушение работы желудка и кишечника. Они образуют соединения с животными белками из пищи и накапливаются в органах пищеварения, оседая на стенках. Соли способны нарушить ферментацию и поспособствовать накоплению токсинов.
Жесткая вода вредит сердцу и сосудам. Переизбыток кальция и магния ведет к нарушению работы сердечной мышцы. Однако и недостаток этих элементов грозит проблемами с сердечно-сосудистой системой. Фильтры для очистки жесткости воды помогают избежать этих проблем. Они способствуют нормальному балансу жесткости воды. Проблемы с опорно-двигательным аппаратом. Подвижность нашего тела обеспечивается благодаря синовиальной жидкости, которая служит смазкой для суставов. Употребление воды с повышенной жесткостью способствует накоплению минеральных веществ, которые значительно затрудняют двигательные способности организма. Возникают боли при сгибании и разгибании суставов.
До недавнего времени жесткой воде приписывали появления камней в почках и желчных путях. Однако исследования ученых развеяли это заблуждение. На самом деле камни появляются не при переизбытке, а при нехватке кальция. Если организм не получает достаточного количества этого элемента из пищи, то он начинает брать кальций из костей. Большая часть не усваивается и образует камни во внутренних органах и шпоры на костях. При этом переизбыток магния в воде не дает правильно усваиваться кальцию и вытесняет его из организма. Поэтому частично жесткая вода – причина появления камней.
Как определить повышенную жесткость воды в домашних условиях
Внешне вода с повышенной жесткостью совершенно не отличается от обычной. Зачастую она не имеет специфического запаха или мутности. И точное содержание солей жесткости покажет только анализ. Однако есть несколько признаков, которые безошибочно укажут на ее наличие и помогут избежать вреда жесткой воды.
Методы умягчения воды
Умягчением воды называют устранение или сведение до минимума солей жесткости в составе. Для определения необходимости этого процесса для проводится анализ воды. Только по результатам делаются выводы о показателе жесткости воды. Для умягчения используются такие методы:
Далее рассмотрим каждый из них и определим их сильные и слабые стороны.
Термическая обработка
Простым языком – кипячение. Этот способ один из самых распространенных для умягчения воды дома. Как мы говорили ране, при нагревании гидрокарбонатные соединения (которые становятся причиной жесткой воды) распадаются и образуют осадок. Таким способом возможно частичное устранение жесткой воды.
К достоинствам метода относится простота реализации, невысокая стоимость и возможность умягчения воды дома. Он не требует дополнительного оборудования и материалов. Недостатки способа:
Химическая обработка
Этот метод подразумевает извлечение солей жесткости с применением химических реакций. В воду добавляют специальные вещества – реагенты. Их задача заключается в нейтрализации ионов кальция и магния. Это происходит благодаря выпадению осадка. Реагенты выбираются на основании исходного состава воды. Ими могут выступать: известь, едкий натр, кальцинированная и пищевая сода, синтетические реагенты. Давайте рассмотрим способы и случаи, в которых они применяются.
Использование реагентов для смягчения воды позволяют значительно сократить жесткость и убрать взвеси. Однако у такого подхода есть несколько недостатков:
Физические методы
Объединяют несколько способов очистки воды от солей жесткости, основой которых являются физические процессы:
Мембранный метод
Основной инструмент – высокое давление, под которым вода пропускается через полупрозрачную пленку (мембрану). Она задерживает примеси и пропускает только молекулы воды. По своим свойствам полученная вода схожа с дистиллированной. Это практически идеальный метод, который дает высокое качество получаемой жидкости.
Однако есть несколько существенных недостатков:
Ионный обмен
Этот метод умягчения основан на обмене ионов жесткости в воде (кальций и магний) с ионами фильтрующих материалов (натрий). Фильтрующими материалами выступают специальные мелкозернистые смолы.
Постоянный обмен ионами приводит к исчезновению ионов из загрузки, поэтому требуется замена или восстановление. С заменой все ясно. Но что такое восстановление? Это процесс, когда через отработанную смолу пропускают специальный раствор. Чаще всего в фильтрах для очистки жесткой воды используется обыкновенная поваренная соль. Она отдает ионы натрия загрузке, а ионы жестких металлов замещаются и устраняются.
Есть несколько типов фильтров, которые работают с помощью данного метода:
Ионный обмен – метод, который позволяет получить хорошо умягченную воду в короткий срок. Еще одна особенность – долгий срок службы. Однако есть несколько недостатков:
Комбинированный подход
Каждый метод выбирается исходя из некоторых особенностей: исходного содержания жесткости, наличия дополнительных примесей, источника воды, объекта для размещения оборудования. В некоторых случаях для достижения максимально умягченной воды используют несколько методов одновременно.
Вместо выводов
Умягчение воды – важная ступень в очистке. Жесткая вода способна вывести из строя котлы и чайники, привести к образованию накипи внутри труб отопления. Также она обладает низкими вкусовыми качествами, непригодна для питья и может вызывать проблемы со здоровьем.
Свойства жесткой воды не позволяют полноценно ее использовать для бытовых нужд. Поэтому обязательно уделите внимание умягчению. А компания Prof Water готова вам в этом помочь. Мы проведем бесплатный анализ воды на жесткость и определим уровень. И поможем подобрать оборудование, которое подойдет для вашей скважины или колодца чтобы вы и ваши близкие наслаждались только качественной водой.
Что такое жесткость воды и на что она влияет?
Когда мы говорим о качестве воды, мы вспоминаем несколько важнейших параметров: цвет воды, чистота, прозрачность, отсутствие привкусов и запаха. Не менее важной, но не различимым на первый взгляд, является жесткость воды.
Жесткость питьевой воды – одна из качественных характеристик воды, которая зависит от наличия в воде солей двух щелочноземельных металлов — кальция Ca и магния Mg. Жесткость имеет значение для оценки качества любой используемой воды: технической, питьевой и воды, используемой для нужд промышленных предприятий.
Наибольшее влияние на уровень жесткости воды оказывает количество катионов кальция, несколько в меньшей степени – магния. Также в воде присутствуют катионы стронция, железа и марганца, и они тоже оказывают влияние на жесткость воды. Но даже их общий вклад в общую жесткость воды так мал, что на практике их количество обычно не измеряют, пренебрегая ими.
Различают три вида жесткости воды:
• общая жесткость
• постоянная жесткость
• временная жесткость
Общая жесткость представляет собой сумму временной и постоянной жесткости воды.
Постоянная жесткость воды считают по наличию кальциевых и магниевых солей соляной, серной, азотной кислот, т.е. сильных кислот. Такие соли при кипячении воды не выпадают в осадок и не кристаллизуются в виде накипи. Временная жесткость воды – считается по наличию в воде карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния, которые при кипячении и показателях рН > 8,3 практически полностью выпадают в хлопьевидный осадок, кристаллизуются в виде накипи или образуют пленку на поверхности воды.
Как соли кальция и магния попадают в природную воду? Ведь вода, выпадающая в виде осадков (снег, дождь, град), и талая вода не содержат солей? Соли попадают в воду из породы, богатой известняками, гипсами или доломитами, залегающими в толщах земли. Это основные поставщики солей в воду. Однако геологи полагают, что выветривание горных пород тоже может оказывать влияние на карбонатную жесткость воды.
Какая же вода считается жесткой, а какая – мягкой?
Согласно методам определения жесткости воды по гидрохимии, считается, что:
0-4 мг-экв./л мягкая вода
4-8 мг-экв./л вода средней жесткости
8-12 мг-экв./л жесткая вода
> 12 мг-экв./л очень жесткая вода
Это касается оценки общей минерализации воды.
Российский СанПиН определяет для питьевой воды предельно допустимые концентрации 0-7 мг-экв/л.
Специалисты в области фильтрации условно делят жесткость питьевой воды так: 0-1,5 мг-экв/л – мягкая вода 1,5-2 мг-экв/л – оптимальная питьевая вода 2-5 мг-экв/л – жесткая вода 5-7 мг-экв/л – сверхжесткая вода Больше 7 мг-экв/л – не питьевая вода, за пределами рекомендованных значений.
Природная вода бывает поверхностной и подземной.
Поверхностная вода имеет меньшую жесткость за счет разбавления осадками и талыми водами. Поверхностные воды имеют существенные сезонные колебания показателей общей жесткости воды.
Подземные воды имеют более постоянный состав, и обычно имеют большие показатели по общей жесткости воды, чем поверхностные воды.
Состав питьевой воды должен быть оптимален по количеству солей жесткости. При избытке солей возникает риск развития мочекаменной болезни, заболеваний костей, суставов. Если солей в воде будет слишком мало, соли будут вымываться из организма, кости приобретут большую ломкость, возрастает риск заболеваний суставов и сосудов.
Пониженный уровень жесткости воды также приводит к риску сердечно-сосудистых заболеваний за счет вымывания солей из организма. Это подтверждает статистика по странам Европы и Северной Америки, исследования в российских регионах с разными средними показателями по жесткости воды.
Жесткая же вода, напротив, образует накипь, которая приводит к уменьшению сроков службы бытовой техники, порче водонагревательного и сантехническое оборудования.
Неожиданным фактом стало то, что вода с уровнем жесткости меньше 2 мг-экв/л оказывает более сильное коррозийное воздействие на водопроводные трубы, нежели жесткая вода. Это связано с тем, что она имеет более низкую щелочность.
Поэтому, в ряде случаев, особенно в теплоэнергетике, приходится добавлять соли карбонатов в водопроводную воду для достижения оптимального соотношения между коррозионной активностью воды, ее водородного показателя и содержания солей кальция и магния.
В настоящее время ряд специалистов, ссылающиеся на данные ВОЗ, утверждают, что имеющаяся статистика не позволяет однозначно считать мягкую и жесткую воду опасной для здоровья человека. Но имеющиеся данные о сердечно-сосудистых заболеваниях четко коррелируются с жесткостью воды в регионе, а отсутствие нормативной доказательной базы на уровне Всемирной Организации Здравоохранения не означает, что нужно пренебрегать качеством питьевой воды и не регламентировать показатели жесткости — соли кальция и магния, тем более что даже бытовая техника очень чувствительна к этим показателям, и требует добавления в воду соответствующих реагентов.
На сайте Мосводоканала есть таблица перевода жесткости воды в единицы других стран, позволяющая рассчитать необходимое количество смягчающих реагентов, которые нужно добавлять в воду согласно инструкциям к бытовым приборам.
Калькуятор жёсткости воды
Жесткая и мягкая вода — что это значит. Виды жесткости воды
Нередко покупатели хотят узнать у нас, как у специалистов, 
подробнее о том, что такое жесткая и мягкая вода, какие у них особенности и как смягчить воду. Мы подготовили несколько статей об этом. Надеемся, в них вы найдете ответы на большинство вопросов о жесткой и мягкой воде.
Что такое жесткая и мягкая вода?
Говоря простым языком, жесткая вода — это H2O с большим количеством растворенных в ней солей щёлочноземельных металлов, в основном, кальция и магния (а точнее, катионов Са и Mg), а мягкая — с малым их количеством. Измеряют количество так называемых «солей жесткости» в H2O в миллиграмм-эквивалентах на литр — мг-экв./л. Один мг-экв./л. означает, что в литре воды содержится 20,04 мг катионов Са или 12,16 мг катионов Mg (атомная масса, поделенная на валентность).
Классификаций жесткости воды существует несколько. В России вода считается жёсткой, если в ней более 10 мг-экв./л солей. Вода, в которой содержится от 2 до 10 мг-экв./л. солей, считается средне жесткой, а вода с концентрацией солей менее 2 мг-экв./л. считается мягкой.
Интересный факт: дождевая вода мягкая, так как перед тем, как пролиться дождем, она испарялась. В процессе парообразования «соли жесткости» не могли испаряться вместе с ней, то есть были естественным образом отфильтрованы. Жесткой вода становится, проходя через почву и собирая соли из нее.
 |  |
| Государственный стандартный образец (ГСО) «Общая жесткость воды» | Набор для измерения жесткости воды |
Откуда взялись названия «жесткая» и «мягкая»
Люди издревле отмечали, что, постирав вещи в одной воде, они высыхают, оставаясь мягким, а постирав в другой — становятся грубыми, жесткими. Логично, что воду, «делающую» воду мягкими, они стаи называть мягкой, а жесткими «жесткой».
Кстати, иногда люди считают мягкую воду «живой, а жесткую «мертвой». Это неправильно. Да, такие понятия как «живая» и «мертвая» вода существуют. Конечно, они не имеют отношения к сказкам и мифам о целебности живой воды и губительности мертвой. Просто существуют теории, пока не получившие официального признания, но и не опровергнутые, что вода со щелочной реакцией имеет некоторые полезные свойства, ее и называют живой. Кислотную воду, соответственно, называют мертвой. С мягкостью или жесткостью воды это связано мало.
Почему вещи становятся жесткими после стирки в жесткой воде?
Потому, что соли забивают поры нитей, делая их менее эластичными и грубыми. Кроме того, жесткая вода придает вещам неприятный серый или желтоватый оттенок, портит их цвет. Конечно, от одной или нескольких стирок в такой воде ничего не случится, но регулярное ее использование сократит срок службы вещи и срок ее хорошего внешнего вида.
Жесткость воды бывает постоянной и временной
Магниевые и кальциевые соли серной, соляной, азотной и других сильных кислот не разлагаются при кипячении, H2O с большим их количеством все равно остается жесткой, отсюда и название «постоянная жесткость».
Воду с постоянной жесткостью тоже можно смягчить, и в дальнейших статьях мы расскажем, как это сделать и зачем.