Формула жесткости воды: Как определить жесткость в воде и ее норма

Содержание

Жесткость воды. Соли жесткости — Инжиниринговый центр Техносистемы в Смоленске


Жесткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).


Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их и начали разделять.


Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.


Сульфаты, хлориды и нитраты магния и кальция, растворенные в воде, образуют постоянную (или некарбонатную) жесткость. Они выпадают в осадок исключительно при полном испарении воды.


Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-).


При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:


Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + h3O + CO2↑


Общая жесткость складывается из постоянной и временной.


В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются.








Катионы


Анионы


Кальций (Ca2+)


Гидрокарбонат (HCO3-)


Магний (Mg2+)


Сульфат (SO42-)


Стронций (Sr2+)


Хлорид (Cl-)


Железо (Fe2+)


Нитрат (NO3-)


Марганец (Mn2+)


Силикат (SiO32-)


 


На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, «вклад» в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).


Жёсткость воды — происхождение


Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.


Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах — десятков граммов на один литр воды.


В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3).


Жесткость воды — единицы измерения


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


За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды, соотношение этих единиц представлено в таблице:








Страна


Единицы измерения


Россия


Германия


Великобритания


Франция


США


Россия


°Ж


1


2,80


3,51


5,00


50,04


Германия


°DH


0,357


1


1,25


1,78


17,84


Великобритания


°Clark


0,285


0,80


1


1,43


14,3


Франция


°F


0,20


0,56


0,70


1


10


США


ppm


0,02


0,056


0,070


0,10


1


1°Ж = 20,04 мг Ca2+ или 12,15 Mg2+ в 1 дм3 воды;

1°DH = 10 мг CaO в 1 дм3 воды;

1°Clark = 10 мг CaCO3 в 0,7 дм3 воды;

1°F = 10 мг CaCO3 в 1 дм3 воды;

1 ppm = 1 мг CaCO3 в 1 дм3 воды.


Численные значения жесткости измеренные в мг-экв/л, моль/м3, и °Ж, несмотря на различия в обозначении, равны между собой.


По значению общей жесткости природные воды делят на группы:


  • очень мягкая вода (0–1,5 мг-экв/л)

  • мягкая вода (1,5–4 мг-экв/л)

  • вода средней жесткости (4–8 мг-экв/л)

  • жесткая вода (8–12 мг-экв/л)

  • очень жесткая вода (более 12 мг-экв/л).


Нормативные требования и рекомендации


Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:

кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается.


Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют:

кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость — не более 7°Ж.


Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02):

кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж.


По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории ничем не лучше воды из-под крана!

Как узнать жесткость воды: определение в домашних условиях

Воду добывают из земли. Это значит, что она постоянно контактирует с различными пластами почвы, веществами и минералами. Они оказывают прямое влияние на цвет, вкус, химические и физические свойства воды. Сюда же относится и жесткость, которая является одним из наиболее важных показателей качества. Если говорить научным языком, это положительно заряженные ионы кальция и магния. Именно поэтому многие хотят узнать больше про жесткость воды, как определить в домашних условиях этот параметр, и как смягчить воду.

Зачем узнавать показатели жесткости воды

Многие считают, что очищать воду нужно только в частных домах, где устроены скважина или колодец, но и в квартирах зачастую качество оставляет желать лучшего. В городских коммуникациях изначально применяют некоторые способы очистки. Но их хватает далеко не всегда. Самое безобидное, что может произойти, – это ухудшение вкуса и цвета жидкости. Но более серьезных проблем гораздо больше. Даже грамотная настройка посудомоечной машины и подбор стирального порошка зависят от подобных показателей. Жесткая вода влияет на все, с чем соприкасается, и среди основных отрицательных последствий:

  • следы налета на сантехнике;
  • плохое качество белья после стирки;
  • поломка водонагревательного оборудования;
  • засорение коммуникаций;
  • потеря вкусовых качеств блюд и напитков, приготовленных на этой воде;
  • ухудшение состояния кожи и волос после купания;
  • нарушение работы сердца, пищеварительного тракта и другие негативные воздействия на организм человека.

Разные виды жесткости воды

Чем выше концентрация солей кальция и магния, тем более жесткая вода. Эти элементы встречаются в различных природных процессах, поэтому нет ничего удивительного, что они присутствуют в скважине, водопроводе или водоеме. Существуют 4 вида жесткости:

  • мягкая;
  • средняя;
  • жесткая;
  • сверхжесткая.

Последний вид встречается крайне редко и, как правило, только в природе. Пить такую воду категорически запрещено.

В чем измеряют жесткость

Международная система единиц считает стандартом моль/м³. Но это очень неудобная система измерений. Иногда применяют еще одну условную единицу – Ppm (пропромилле). В каждой стране свои системы, поэтому и отталкиваться нужно от тех стандартов, под которые рассчитан тот или иной прибор измерений. В России для этих целей используют собственный показатель – градус жесткости. Например, средней жесткости считается вода, у которой от 2 до 10 °Ж. Хотя накипь обычно появляется уже при 4–5 °Ж.

Как измерить жесткость воды в домашних условиях

Чтобы правильно бороться с известковыми отложениями, сначала нужно узнать степень жесткости. Можно набрать воду и отнести ее в СЭС или узнать средние показания по городу и области, которые находятся в открытом доступе. Но они могут отличаться даже у стоящих рядом зданий, поэтому полностью полагаться на такую информацию не стоит. Чтобы не терять время и не стоять в очередях, лучше провести тест самостоятельно. Это легко, быстро и доступно, а использовать можно несколько способов.

Простое кипячение. Самый легкий, но и наименее точный способ. Достаточно заглянуть внутрь чайника. Когда вода жесткая, там образуется налет. Если его не убирать, постепенно он преобразуется в рыхлые камни. Чем выше жесткость, тем быстрее развивается этот процесс. Помимо этого, можно попробовать воду на вкус. Для этого нужно кипятить ее в течение 3–5 минут. Сладкий вкус покажет, что в воде много гипса. Терпкий свидетельствует о большом количестве железа. А горький вкус указывает на изобилие магния. Но надо учитывать, что это довольно субъективный метод.

Листовой чай. Лучше даже взять крупнолистовой, но, если такого нет, подойдет и обычный, только не гранулированный. Заваривать чай нужно так же, как и всегда. При повышенной жесткости он станет мутным и темным, и завариваться будет почти в 2 раза дольше. Если подождать некоторое время, то на поверхности появится своеобразная пленка. При этом чай будет иметь неприятный привкус. Кстати, если после чая на стенках бокала остается коричневый налет, это тоже свидетельствует о высокой жесткости.

Зеркало или стекло. Достаточно капнуть водой на ровную стеклянную поверхность. Простейший способ, но придется дождаться полного высыхания. Для чистоты эксперимента лучше использовать и сырую, и кипяченую воду. Когда капли полностью высохнут, останется осадок. По нему и можно определить, насколько жесткая вода. Конечно, ни о каких точных показателях здесь речь не идет. Зато наглядно можно увидеть загрязнения. Если никаких следов на стекле не осталось, соответственно, вода мягкая.

Проверка с помощью мыла. Этот способ используют люди каждый день, хотя далеко не все обращают на него внимание. Достаточно просто помыть руки с мылом. Если оно хорошо пенится, но плохо смывается – вода мягкая. При повышенной жесткости намылить пену не так уж просто. Она в любом случае появится, но для этого потребуется время. Если есть вода с известной жесткостью, можно в нее покрошить мыло и перемешать. И одновременно сделать то же самое с тестируемым образцом. Останется только сравнить высоту пены. Где она больше, там вода мягче.

Еще вариант с хозяйственным мылом. Такой способ уже более точный, хоть и не быстрый. Он тоже дает небольшую погрешность, но зато можно измерить реальный показатель в виде градусов жесткости. Мыло лучше взять с концентрацией 72 %, хотя подойдет и 60 %. Помимо этого, потребуются дистиллированная вода, литровая банка и стакан с диаметром 6 см. Чтобы было удобнее, лучше наклеить на него линейку снизу вверх. Сначала наливают дистиллированную воду примерно на 2 см от низа стакана. Затем следует отрезать от мыла 1 г и раскрошить его. Это примерно треть чайной ложки. Чтобы мыло лучше растворилось, дистиллированную воду немного подогревают. Перемешивать нужно аккуратно, чтобы пены было как можно меньше. Когда мыло полностью растворится, следует долить еще воды. Количество зависит от концентрации мыла. Если она 72 %, доливают до отметки 7,2 см. Если же она 60 %, достаточно будет 6 см. После этого нужно взять воду, которую планируется тестировать, в объеме 0,5 л. Ее наливают в литровую банку, а затем туда же аккуратно и по частям добавляют мыльный раствор. Все это нужно активно перемешивать до тех пор, пока пена не перестанет быстро оседать. То есть станет устойчивой. Мягкая вода образует больше пены. Каждый сантиметр мыльного раствора составляет 2 °Ж. Например, если пришлось вылить 4 см раствора, чтобы появилась пена, значит, жесткость воды составляет 8 °Ж.

Тестовые полоски. Когда требуется более точный результат, можно приобрести специальные тесты для определения жесткости. Стоят они копейки, зато очень удобны. У них тоже есть погрешность, но обычно она составляет 1 °Ж. Для самостоятельного тестирования этого вполне достаточно. Полоску опускают в воду, а она меняет цвет в зависимости от количества солей. На упаковке или в инструкции находится специальная таблица, с помощью которой сравнивают результат.

Тесты для аквариума. Большинству рыб не нужна слишком мягкая вода. Именно поэтому придумали специальные тесты, которые легко определяют жесткость. Обычно они представляют собой реагент, который вступает в реакцию при соединении с солями. Нужно добавлять его по капле в мерный стаканчик, пока не появится нужный цвет. Конечно, тесты бывают разными. Некоторые используют русские стандарты, другие – немецкие, третьи – вообще международные. Но в любом случае это один из самых быстрых, точных и легких способов определения жесткости.

TDS-метр. Если есть потребность контролировать жесткость воды на постоянной основе, а проводить эксперименты с мылом нет времени, можно задуматься о приобретении TDS-метра. Этот прибор определяет количество растворенных твердых веществ в жидкости. Почти все TDS-метры измеряют показания в Ppm, которые легко можно перевести в градусы жесткости: 50 Ppm = 1 °Ж. Перед началом работы прибор нужно откалибровать. Для этого в комплекте обычно идут специальные жидкости. Чтобы начать пользоваться прибором, нужно просто включить его и опустить электроды в воду. Устройство почти сразу покажет Ppm в виде цифр. Моделей такого оборудования достаточно много, но многофункциональные TDS-метры в быту почти не встречаются. Если требуется проверить фильтрованную воду из ионообменной системы, TDS-метр может показать неправильные результаты. Ведь он учитывает общую минерализацию, а она при замене ионов остается прежней.

Важно учитывать, что точный результат проверки получить самостоятельно крайне сложно, но возможно понять – жесткая вода или нет. Для точных измерений лучше обращаться к специалистам.

Жесткость воды

Существуют различные типы жесткости воды:

●  TH Общая жесткость  
● CH Карбонатная жесткость (временная твердость)
● NCH Некарбонатная жесткость (постоянная твердость)
● ПШ Псевдотвердость  

Общая жесткость TH

Общая жесткость определяется как молярная концентрация всех поливалентных катионов в воде (т.

Общая жесткость TH  =  Σ многовалентных катионов

На практике часто используется как сумма двух наиболее важных катионов пресной воды, кальция и магния:

(1а) TH ≈ [Ca] + [Mg]

Но это только приближение, хотя и хорошее. 1 Правильная формула (согласно определению в 1 ):

(1b) TH  =  [Ca] + [Mg] + [Sr] + [Ba] + [Fe] + [Mn] + [Al] + …

Используется несколько шкал жесткости воды. Например, он может быть выражен в мэкв/л (единицы СИ) или в ppm CaCO9.0095 3 , или в немецких степенях твердости:

(2a)   TH в мэкв/л = 2 × ( [Ca в мМ] + [Mg в мМ] )
(2б)   TH в частях на миллион = 100,1 × ( [Ca в мМ] + [Mg в мМ] )
(2с)  TH в °d = 0,1339 × [Ca в мг/л] + 0,2307 × [Mg в мг/л]

Правила разговора с другими подразделениями приведены в таблице ниже. Общая жесткость TH используется для классификации водных растворов по четырем категориям жесткости воды.

Примечание: Если концентрации ионов Ca и Mg выражены как «ppm CaCO 3 », 1a также представляется в виде:

(3) Общая жесткость TH = кальциевая жесткость + магниевая жесткость

Карбонатная жесткость CH

В то время как общая жесткость в 1 определяется содержанием катионного , существует также противоположная точка зрения, основанная на содержании анионного , которая делит общую жесткость на карбонатную жесткость CH (временную жесткость). ) и некарбонатная жесткость NCH (постоянная жесткость):

(4) Общая жесткость TH  =  CH  +  NCH

Карбонатная жесткость напрямую связана с щелочностью:

(5а)   CH   в мэкв/л = [Алк в мэкв/л]
(5б)   CH   в °dH = 2,809 × [Alk в мэкв/л]

Это означает, что в водной химии термины карбонатная жесткость и щелочность (т. е. щелочность или общая щелочность) являются синонимами:

(6) Карбонатная жесткость CH = щелочность

Программа вычисляет TH и CH и отображает обе величины в выходных таблицах – как показано здесь.

Некарбонатная жесткость NCH

Как общая жесткость, так и щелочность (т.е. карбонатная жесткость) являются общими параметрами анализа воды. Некарбонатная жесткость – по 4 – разница обеих величин:

(7) NCH  =  TH –  CH

Карбонатная жесткость называется временной жесткостью , потому что карбонаты Ca и Mg осаждаются в виде минералов при нагревании, тогда как Ca и Mg, связанные с сульфатами, хлоридами или нитратами, не осаждаются при нагревании (поэтому NCH называется постоянной жесткостью ).

Альтернативная интерпретация. Некарбонатная жесткость является мерой избытка сильных кислот над сильными основаниями:

(8) NCH = сильные кислоты – сильные основания

При анализе воды сильные кислоты проявляют себя в присутствии некарбонатных анионов, таких как сульфат, хлорид, нитрат. С другой стороны, сильных оснований обозначаются одновалентными катионами (например, Na, K, аммоний). Таким образом, 8 преобразуется в

.

(9) NCH [мэкв/л] ≈ (2×сульфат + хлорид + нитрат)  –  (Na + K + аммоний)

, где измеренные концентрации следует вводить в единицах ммоль/л.

Псевдожесткость PsH

Три величины TH, CH и NCH образуют стандартную терминологию жесткости воды почти во всех учебниках. Однако возникает проблема, если измеренная щелочность (т.е. CH) превышает общую жесткость: CH>TH. В этом частном случае 4 становится бессмысленным.

Чтобы решить эту проблему, терминология твердости должна быть дополнена дополнительной величиной – псевдотвердостью PsH (или «кажущейся твердостью»). Он определяется как «отрицательный NCH» и выражается обратным числом 9.0049 8 :

(10) PsH  = сильные основания – сильные кислоты  =   - NCH
(11) PsH [мэкв/л] ≈ (Na + K + аммоний) – (2×сульфат + хлорид + нитрат)

Другими словами, PsH – это часть карбонатной жесткости, которая приходится на одновалентные катионы (Na, K, аммоний).

Расширение общего соотношения твердости

Благодаря дополнительной величине PsH мы можем расширить «стандартное уравнение твердости»(4):

(12) Жесткость воды: TH + PsH = CH + NCH

Важно отметить, что в приведенной выше формуле PsH и NCH исключают друг друга: либо сильные основания перевешивают сильные кислоты (тогда NCH=0), либо наоборот (тогда PsH=0). Таким образом, 12 становится:

(13a) TH ≥ CH: TH  =  CH + NCH Пш = 0
(13б) TH < CH: TH + PsH  =  CH НЧ = 0

, где 13a представляет «стандартное» отношение жесткости обычных учебников.

Пример: TH ≥ CH

Случай TH ≥ CH характерен практически для всех природных вод. Для иллюстрации возьмем пример воды C1. sol (кнопка Открыть ) со следующими параметрами:

Т 10 °С
рН 7,34
Алк 2,50 мМ
Ca 1,40 мМ
мг 0,23 мМ
Нет данных 0,30 мМ
К 0,05 мМ
Класс 0,25 мМ
SO4 0,38 мМ
НО3 0,15 мМ

Запустите пробу воды, нажав кнопку Start . Программа жалуется на ненулевой CBE, и мы устанавливаем точный баланс заряда путем корректировки DIC (снижающей щелочность с 2,50 до 2,45 мэкв/л). Полученные значения жесткости (как показано в столбце таблицы Output1 ):

TH = 2,45 мэкв/л
CH = 3,26 мэкв/л

Из разности получаем: NCH = 0,81 мэкв/л. Псевдотвердости нет (PsH=0). Общая жесткость определяется суммой Ca и Mg: TH = (2×1,40 +  2×0,23) мэкв/л = 3,26 мэкв/л – как показано на диаграмме выше.

Пример: TH < CH

Мы используем тот же пример воды C1.sol и добавляем 2 мМ NaOH (с кнопкой Reac ) 2 .

За счет добавления 2 мэкв/л сильного основания щелочность и, следовательно, CH увеличиваются на *2 мэкв/л, а общая жесткость остается неизменной:

CH = 4,45 мэкв/л
TH = 3,26 мэкв/л

Здесь разница определяется псевдожесткостью: PsH = 1,19 мэкв/л. НЧ нет.

Значение PsH также можно рассчитать, подставив молярные концентрации входной воды в 11 :

(14) PsH  =  (2,30 + 0,05) –  (2×0,38 + 0,25 + 0,15)  =  1,19 мэкв/л

Обратите внимание, что Na также включает добавление 2 мМ NaOH : Na = (2,0 +  0,3) мэкв/л . Расчетное значение 14 явно показано как «Разница» на приведенной выше диаграмме.

Осадки кальцита. Благодаря добавлению 2 мМ NaOH вода становится пересыщенной по кальциту. На нижней диаграмме показаны результаты при осаждении 1,37 мМ кальцита (столбец 9 таблицы).0049 Выход2 ):

СН = (4,45 – 2×1,37) мэкв/л = 1,71 мэкв/л
ТД = (3,26 – 2×1,37) мэкв/л = 0,52 мэкв/л
ПШ = CH – TH = 1,19 мэкв/л (без изменений)

Дополнительные примеры

Далее мы добавляем один или два реагента в количестве 1 мМ к чистой воде (H 2 O). 3 Результаты 20 расчетов приведены в таблице ниже; каждая строка относится к одному расчету. В последних столбцах приведены значения TH, CH, NCH и PsH.

Примечание. В случаях, когда CaCO 3 (кальцит) становится перенасыщенным (SI>0), добавляется дополнительная строка для отображения результатов после осаждения кальцита. 4

Таблица преобразования

Жесткость воды выражается в других единицах:

(15a)   Немецкие степени: 1°d = 10 мг/л CaO
(15б)   Французские степени: 1 °f = 10 мг/л CaCO 3
(15с)  Английские градусы (°Кларк): 1 °е = 10 мг CaCO 3 в 0,7 л
(15д)   1 ppm CaCO 3 (стандарт США): 1 °а = 1 мг/л CaCO 3 5

Эти единицы взаимосвязаны простыми правилами преобразования:


          частей на миллион CaCO 3 °d °f °е мэкв/л ммоль/л
1 часть на миллион CaCO 3 = 1 0,06 0,10 0,07 0,02 0,01
1°d = 17,8 1 1,78 1,25 0,357 0,178
1 °f = 10,0 0,56 1 0,70 0,2 0,1
1 °е = 14,3 0,80 1,43 1 0,285 0,142
1 мэкв/л = 50. 04 2,8 5 3,51 1 0,5
1 ммоль/л = 100.09 5,6 10 7,02 2 1

Коэффициенты пересчета в этой таблице следуют непосредственно из молярных масс карбоната кальция и оксида кальция:

             
(16а)  CaCO 3 : 100,09 г/моль   или   1 мг/л CaCO 3 = 0,010 мМ
(16б)   СаО: 56,08 г/моль   или   10 мг/л CaO = 0,178 мМ

Примечания и сноски

  1. Другие щелочноземельные металлы, такие как стронций (Sr) и барий (Ba), не вносят существенного вклада в TH, поскольку они обнаруживаются в следовых количествах в природных водах. То же самое относится ко всем другим металлам (например, Fe, Mn, Al) в водах с нейтральным pH. ↩

  2. Чтобы установить точный баланс заряда, нажмите Настройка в реакционном модуле. ↩

  3. Чтобы добавить реагенты к данной воде, нажмите Reac . ↩

  4. В результате реакции 1 мМ CaCO 3 + 1 мМ MgCO 3 образуется вода, пересыщенная как по кальциту , так и по бруситу . В данном примере мы рассматриваем осаждение кальцита, но игнорируем осаждение брусита, т.е. Mg(OH) 2 . ↩

  5. ppm (частей на миллион) определяется как 1 ppm = 1 мг/1 кг = 10 -6 . Для разбавленных растворов с плотностью ≈ 1,0 кг/л числовые значения обеих единиц концентрации, ppm и мг/л, практически равны. ↩

[последнее изменение: 15. 12.2020]

Как рассчитать жесткость воды?

Вы слышали о термине «жесткая вода»? Ну, вода содержит большое количество минералов, включая кальций и магний. Он также встречается во многих различных источниках воды по всему миру.

Хотя жесткая вода не вызывает болезней, она может привести к различным проблемам в бытовой технике или на производстве. Например, он может уничтожить тяжелую технику, что приведет к дорогостоящему ремонту. Он даже образует меловые отложения на обогревателях или сантехнике, что препятствует быстрому образованию мыла.

Чтобы решить эту проблему, вам придется очистить воду. Но прежде чем вы начнете искать умягчитель воды; давайте покажем вам, как рассчитать жесткость воды .

Что такое жесткость воды?

Жесткость воды можно определить как количество растворенных в ней минералов. Обычно жесткая вода содержит большое количество кальция и магния. Когда вы моете тело этой водой, вы можете почувствовать ее воздействие на кожу.

В зависимости от количества минералов вы можете почувствовать пленку на коже, особенно после мытья с мылом. Это ощущение возникает из-за того, что мыло вступает в реакцию с кальцием в воде, образуя «мыльную пену». В результате вам придется использовать дополнительное моющее средство или мыло с жесткой водой.

Помыв стеклянную посуду в посудомоечной машине, вы можете обнаружить на ней странные пятна. Эта пленка, также известная как остатки от жесткой воды, имеет уродливый вид. Тем не менее, это не представляет никакой опасности для вашего здоровья.

Как упоминалось ранее, дома и предприятия беспокоятся о жесткости воды. Ведь при нагревании вода образует густой осадок карбоната кальция или известковый налет.

Известковый налет может повредить оборудование, увеличить ваши счета за коммунальные услуги и повлиять на эффективность вашего водонагревателя. Это также может заблокировать вашу сантехнику и придать кофеварке уродливый вид.

Чтобы вернуть кофеварке ее первоначальный вид, люди время от времени подливают в кастрюлю уксус. Так как он имеет кислые свойства, вещество работает, заряжая известковый налет. Далее заряженные частицы движутся к молекулам воды, благодаря чему накипь легко смывается.

Есть ли преимущества у жесткой воды? Да, он предложил жизненно важные минералы, которые выполняют функции в организме человека. Эксперты даже предлагают пить воду как способ увеличить содержание минералов в организме.

Что означает временная и постоянная жесткость?

Временная жесткость воды

Эта форма жесткости является результатом присутствия в воде растворенных бикарбонатов кальция и натрия. Вы можете устранить эту жесткость воды, добавив немного извести или гидроксида кальция (известковое смягчение).

Постоянная жесткость воды

В отличие от упомянутого выше типа, эта жесткость требует специальной обработки из-за наличия в ней ионов сульфата и хлорида. Для борьбы с упрямыми частицами вам понадобится ионообменная смола или умягчитель воды .

Вы также можете описать постоянную жесткость как общую жесткость воды по кальцию и магнию. Если вы хотите узнать, как рассчитать жесткость воды, вам понадобится специальный набор для тестирования.

Как работает калькулятор жесткости воды?

Как вы уже знаете, жесткость воды бывает двух видов – постоянной и временной. С помощью калькулятора жесткости воды вы можете определить общую постоянную жесткость. Калькулятор использует следующую формулу:

ОБЩАЯ ПОСТОЯННАЯ ЖЕСТКОСТЬ = ЖЕСТКОСТЬ МАГНИЯ + ЖЕСТКОСТЬ КАЛЬЦИЯ

Кальций и магний представляют собой концентрацию обоих элементов, указанную как карбонат кальция.

Эти значения представляют собой молярную массу нескольких родственных соединений.

  • CaCO3 = 100,1 г/моль
  • Ca2+ = 40, 1 г/моль
  • Mg2+= 24,3 г/моль

Отношение молярных масс можно выразить следующим образом:

  • MCaCo3/MCa = 100,1/40,1=2,5
  • MCaCo3/мг = 100,1/24,3 =4,1

Это означает, что общую постоянную жесткость воды, которая равна CaCO3, можно определить по следующей формуле:

  • (CaC03) = 2,5 . (Ca2+) + 4,1 (Mg2+)

Итак, если вы ищете «как рассчитать формулу жесткости воды», вы можете использовать приведенную выше .

Действия по определению карбонатной жесткости в воде (CH)

Хотя полная жесткость в 1 зависит от количества катионов, она также может зависеть от количества анионов. Последняя разделяет карбонатную жесткость/временную жесткость и постоянную жесткость.

  • Общая жесткость TH =  CH  +  NCH

Карбонатная жесткость связана со щелочностью:

  • CH в мэкв/л    =    [Alk в мэкв/л]
  • CH в °dH    =    809 × [Alk в мэкв/л]

При использовании водно-химического режима щелочность и карбонатная жесткость имеют схожие значения.

  • Карбонатная жесткость CH = щелочность

С помощью программы вы можете рассчитать общую и карбонатную жесткость, отображая выходные таблицы, как показано ниже.

Как измерить жесткость воды?

Жесткость воды измеряется многими единицами измерения. К ним относятся граны на галлон, миллиграммы кальция на литр, части на миллион. Вы можете использовать немецкую степень твердости; однако это устройство подходит только для аквариумов.

Чтобы определить жесткость, обратитесь в лабораторию по анализу воды с пробой воды. Затем преобразуйте результаты с показателями жесткости воды. Например, 35 частей на миллион = 35 мг растворенных минералов на литр воды.

Как использовать мыло для определения степени жесткости пробы воды

Для этого теста вам понадобится небольшая бутыль с плотно прилегающей крышкой и отметкой уровня воды. Вместо него можно использовать отмеченный контейнер из набора для определения жесткости воды. Вам также понадобится средство для мытья посуды и мерный стакан.

Теперь, когда вы знаете, как рассчитать жесткость воды в частях на миллион, наполните бутыль (до отметки) водой. Налейте немного мыла и встряхните, чтобы образовались пузырьки.

Если вам нужно добавить больше мыла, чтобы заметить пену, это показывает большое количество растворенных солей. Если вы используете меньше, то вода имеет низкое количество минералов.

Хотя этот тест показывает жесткость воды, он не может дать точных показаний. Для точных тестов приобретите набор для тестирования воды. Вы также можете получить эти предметы бесплатно или по доступным ценам.

Как измерить жесткость воды с помощью тестового набора

Если вы хотите точно определить жесткость воды в образце, используйте тест-полоски со специальными подушечками. Вы даже можете использовать эти продукты, чтобы проверить, хорошо ли работает ваш дистиллятор или умягчитель воды.

Помимо этих устройств, некоторые приборы также могут измерять жесткость воды. Теперь давайте посмотрим, как рассчитать жесткость воды с помощью обоих элементов.

Измерение жесткости воды с помощью приборов

С помощью колориметра луч белого света проходит через оптический фильтр. Обычно экран посылает свет определенного цвета на фотодетектор для считывания.

Чтобы узнать количество цветного света, поглощенного образцом, вам необходимо подтвердить разницу между количеством цветного света, испускаемого чистым и окрашенным образцом.

При использовании колориметрического теста вы обнаружите, что количество поглощенного света связано с его концентрацией. Вы даже можете заметить этот факт на счетчике.

Измерение жесткости воды с помощью тест-полосок

Если вы хотите узнать, как измерить жесткость воды с помощью другого инструмента, приобретите тест-полоску. Эти простые пластиковые предметы имеют на своей поверхности толстые подушечки. С этими компонентами полоски могут обнаруживать определенный ион и создавать отчетливое изменение цвета.

Когда тест-полоска образует цвет, ее сравнивают с таблицей цветов. На этой распечатанной диаграмме вы найдете цветовые реакции при различных концентрациях. Вы можете получить показания, сравнив полоску с полоской аналогичного цвета. Если вы не можете найти его, выберите оттенок, наиболее близкий к цвету на полоске.

Как рассчитать жесткость воды с помощью тест-полосок

Шаг 1. Выберите источник воды

Жесткость неочищенной воды: Чтобы узнать, как измерить жесткость воды, поступающей к вам, найдите наружный кран. Вы также можете проверить источник, который не прошел через умягчитель или дистиллятор.

Не набирайте воду из садовой трубы, так как в этом канале могут содержаться частицы, которые могут повлиять на ваши показания. Дайте воде течь, пока она не достигнет стабильного уровня, так как это показывает, что вы набрали воду из внешнего источника.

Для жесткости обработанной воды : Чтобы проверить, хорошо ли работает ваш умягчитель воды, найдите источник воды, который выходит из умягчителя или наполнителя для воды всего дома.

Извлеките тест-полоску из упаковки. Убедитесь, что его сенсорная панель не касается вашей кожи, так как любой контакт может повлиять на возможные показания.

Шаг 2. Вставьте тест-полоску

Поместите тест-полоску в чистый стакан, наполненный пробой воды. Оставьте на 2 секунды или в соответствии с инструкциями производителя набора. Во избежание неточных результатов не оставляйте тест-полоску в воде на длительное время.

Вытяните полоску и встряхните, чтобы удалить лишнюю воду. Продолжайте махать, пока не исчезнет каждая капля воды. В целом, убедитесь, что кусок слегка влажный.

В горизонтальном положении удерживайте полоску в течение 10–30 секунд. В течение этого времени на изделии могут проявиться признаки химической реакции

Шаг 3. Измерить жесткость воды

Чтобы узнать, как измерить жесткость воды с помощью полоски, сравните цвет тест-полоски с таблицей жесткости воды на упаковке. . В большинстве случаев отображаемые цвета зависят от марки вашего набора для тестирования воды.

При правильном использовании обработанная вода должна иметь показатель жесткости 0. Для необработанной воды ожидайте более высокие значения до 425.