Твердая вода это: Что такое жёсткая вода и как сделать её мягче

Содержание

«Твердая вода» – ответ ученых ВГУ на проблему засухи

Засушливый климат – это проблема многих регионов как в Воронежской области, так и в стране в целом. Слабая орошаемость почвы существенно влияет на плодородность земель и сельскохозяйственных угодий. Химики Воронежского государственного университета предложили решение данной проблемы: вместо обычного полива вносить в почву специальный сорбент. Впитавшие воду гранулы будут отдавать влагу растениям. Таким образом значительно сокращаются затраты воды необходимые на орошение.

Разработка данной технологии имеет свою историю. Сначала она была предложена мексиканским ученым Серхио Веласко и называлась Solid Rain. Она могла бы решить проблему полива, но, несмотря на все преимущества, оказалось очень дорогостоящей.

Сейчас данным исследованием занимаются ученые кафедр аналитической химии (заведующий – профессор Владимир Селеменев) и общей и неорганической химии (заведующий – профессор Виктор Семенов) Воронежского государственного университета, инициатором проекта выступил ректор вуза Дмитрий Ендовицкий. Непосредственно синтезом новых сорбентов занимается профессор кафедры химии высокомолекулярных соединений и коллоидов Вячеслав Кузнецов. Полевые испытания препарата были проведены на опытных участках ВГАУ им. императора Петра I под руководством профессора Алексея Лукина.

Препарат представляет собой небольшие по размеру гранулы, один килограмм которых способен поглощать в себя около 500 литров воды, при этом сами гранулы увеличиваются примерно в 100 раз. Действие сорбента основано на свойствах воды. Вода попадает в матрицу полимера, образуя связи с ее стенками, и приобретает структуру льда, что позволяет ей закрепляться в сорбенте. Именно поэтому полимер носит название «твердая вода». Когда уровень влажности вокруг гранулы понижается, связи с матрицей рвутся, меняется структура жидкости, из-за чего она поступает в почву.

– Для того, чтобы начать орошение, необходимо «засеять» сорбентом поле, затем обильно полить его водой. После этого полимер начинает работать в автоматическом режиме, поддерживая необходимый для растения уровень влажности. Когда данный уровень падает ниже определенного порога, гранулы будут отдавать воду в почву. А при дожде вновь набухать, впитывая ее. Одного заполнения полимера водой может хватить на весь вегетационный период. При этом, плюсом является то, что гранулы не вымываются из почвы, благодаря чему срок их действия может составлять от пяти до десяти лет. В зависимости от типа растения в почву вносится разное количество сорбента и, соответственно, разное количество воды, – отметил Владимир Селеменев.

Разработка ученых университета имеет ряд преимуществ перед зарубежными аналогами. Первое – стоимость. Благодаря новому способу получения сорбента, которого добились в вузе, стоимость «твердой воды» будет значительно ниже, чем у аналогов – всего 10-12 долларов за килограмм, в то время как стоимость зарубежного препарата достигает до 20 долларов и выше. Второе преимущество – разработка российских ученых способна поглощать из почвы не только воду, но и микроэлементы и водорастворимые удобрения. Таким образом, при поглощении влаги из сорбента корни растений могут насыщаться и питательными веществами. Стоит также отметить, что этот метод орошения экологичен, он исключает заболачиваемость и засоление почвы, которая может происходить при обычном поливе. Ученые вуза привнесли в разработку сорбента и свое ноу-хау, технологию, которая важна для применения «твердой воды» в России – гранулы сорбента не распадаются зимой, поэтому их не нужно удалять с полей в холодное время года.

Несомненным преимуществом сорбента типа «твердая вода» по сравнению с обычным капельным поливом является экономическая эффективность его применения. При использовании полимера сокращается потребление влаги при поливе растений, частота полива и объем воды более чем на 50%. Кроме того, водорастворимые удобрения, средства защиты растений, поглощенные полимером, не вымываются из почвы, что сокращает экономические затраты.

«Твердая вода» может стать незаменимым препаратом при выращивании сельскохозяйственных культур в засушливых районах, например, таких как юг Воронежской области, Волгоградская и Астраханская области, а также Джанкойский район Республики Крым, над которым шефствует Воронежская область.

Пресс-служба ВГУ

Твердая вода | ФОТО НОВОСТИ

Общие запасы льда — твердой воды — на Земле около 30 млн куб.км. Значение льда для планеты огромно, ведь 98.8 % пресной воды находится в ледниках или грунтовых водах.

Поговорим о твердой воде и посмотрим фотографии льдов Исландии.

15 фото

Лед — вода в твердом агрегатном состоянии. Структуры воды и льда между собой очень похожи.

При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст. или 1 атм) вода переходит в твердое состояние при температуре в 0 °C. Интересно, что при снижении давления температура таяния льда медленно растет, а температура кипения воды — падает. таким образом при давлении около 0.006 атм температуры кипения и таяния совпадают — 0.01 °C.

Лед встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), а также в виде снега и т. д.

Под действием собственного веса лёд приобретает пластические свойства и текучесть. Некоторые гималайские ледники движутся со скоростью 2-3 метра в сутки.

Вода — единственное свободно встречающееся в природе вещество на Земле, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твердом. Поэтому лёд не тонет в воде.

Айсберг (нем. «ледяная гора») — это крупный кусок льда в океане или море. Как правило, айсберги откалываются от шельфовых ледников. Около 90 % объема плавающего айсберга находится под водой.

На Земле примерно 96.5 % воды приходится на океаны, 1.7 % мировых запасов составляют грунтовые воды, ещё 1.7 % на ледники и ледяные шапки Антарктиды и Гренландии. Но большая часть земной воды — соленая, поэтому она непригодна для питья и сельского хозяйства. Доля пресной составляет всего 2.5 %, причём 98.8 % этой воды находится в ледниках и грунтовых водах.

Наиболее значительные ледники находятся на островах Ледовитого океана — Шпицбергене, земле Франца-Иосифа, северной части Новой Земли.

Общие запасы льда на Земле около 30 млн куб. км. Основные запасы льда на Земле сосредоточены в полярных шапках (главным образом, в Антарктиде, где толщина слоя льда достигает 4 км).

Если бы все ледники вдруг растаяли, то уровень воды в земных океанах поднялся бы на 64 метра и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой.

Кстати, природный лед обычно значительно чище, чем вода.

В море и океане при замерзании воды образовывается морской лед. Так как морская вода соленая, замерзание воды Мирового океана происходит при температуре около -1.8 °C. Таяние морского льда начинается при температуре выше 2.3 °C.

В океанах подо льдами очень темно. Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. таким образом под лед океана проникает только 2 % солнечного света.

Высокая удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж/кг, служит важным фактором в обороте тепла на Земле. Чтобы не вдаваться в физические величины просто отметим, что удельная теплоты плавления железа равна 270 кДж/кг). Так, чтобы растопить 1 кг льда или снега, нужно столько же тепла, сколько требуется, чтобы нагреть литр воды от 0 до 80 °C.

Твердую воду в качестве конструкционного материала широко распространено в приполярных регионах для строительства жилищ — иглу. Также читайте статью «Уникальная гостиница в Лапландии со стеклянными иглу».

Впрочем, изо льда делают не только жилище. Когда союзники готовились к высадке в Европе, они в условиях дефицита металла на полном серьезе рассматривали проект постройки флота огромных авианосцев изо льда. «Хаббакук» — это проект британских кораблестроителей по созданию крупнейшего авианосца из пайкерита (замороженной смеси воды и древесных опилок). Предлагалось, что он будет длиной 610 метров, шириной 92 м, высотой 61 м и водоизмещением 1.8 млн тонн, чтобы был способен принимать до 200 истребителей и самолетов-разведчиков.

Лед есть не только на Земле. Имеются данные о наличии льда на планетах Солнечной системы и в ядрах комет. Изо льда сложена поверхность Европы — спутника Юпитера.

Теги: айсберги, Исландия, лед, познавательно

Жесткая вода и мягкая вода: различия, преимущества и недостатки

Вы, наверное, слышали термины «жесткая вода» и «мягкая вода». Вы можете задаться вопросом, что определяет жесткость или мягкость воды и является ли один тип воды полезнее или безопаснее для питья, чем другой.

Хотя вода обычно кристально чистая, она содержит минералы и химические вещества. Концентрация некоторых минералов создает «жесткость» воды.

В этой статье будут рассмотрены различия между двумя типами воды, плюсы и минусы каждого и что нужно знать об умягчении воды.

Жесткость воды определяется прежде всего количеством содержащихся в ней кальция и магния. Высокий уровень этих и других минералов делает воду жесткой.

Системы умягчения воды работают за счет снижения концентрации минералов в воде.

Вместо того, чтобы иметь более высокие уровни кальция и магния, мягкая вода, как правило, имеет более высокие концентрации натрия или соли.

Глядя на воду, обычно нельзя сказать, жесткая она или мягкая. Иногда ощущение воды и то, что она делает с предметами в вашей посудомоечной или стиральной машине, может быть подсказкой.

К признакам жесткой воды относятся:

Ощущение пленки на руках после их мытья. Это вызвано реакцией мыла с кальцием с образованием мыльной пены. Возможно, вам придется ополаскивать руки дольше, если вода жесткая.
Пятна. Они могут появляться на стаканах и столовых приборах, вынимаемых из посудомоечной машины. Обычно это отложения карбоната кальция.
Минеральные красители. Они появляются на одежде, когда ее достают из стиральной машины. Одежда может изнашиваться быстрее из-за жесткости жесткой воды.
Меньше давления воды в вашем доме. В трубах могут образовываться минеральные отложения, существенно уменьшающие внутренний диаметр труб и снижающие расход воды.

К признакам мягкой воды относятся:

Здоровая пена при мытье одежды, посуды и даже рук и тела.
Более чистая одежда без минеральных пятен и меньшего износа.
Здоровый напор воды в вашем доме.
Легкий привкус натрия в питьевой воде, хотя во многих случаях разница во вкусе незаметна.

Употребление жесткой воды не вызывает серьезных неблагоприятных последствий для здоровья.

Однако жесткая вода может способствовать сухости кожи и волос. Частое мытье головы жесткой водой может вызвать зуд кожи головы.

Содержащиеся в жесткой воде минералы также могут изменить pH-баланс вашей кожи, ослабив ее барьер против вредных бактерий и инфекций. Люди с экземой могут быть особенно уязвимы.

Если вы заметили проблемы с сухостью кожи и волос, возможно, вы захотите приобрести систему смягчения воды для своего дома. Если это невозможно, поговорите с дерматологом об увлажняющих средствах и средствах для волос, которые вы можете использовать для борьбы с последствиями жесткой воды.

Поскольку жесткая вода содержит высокие концентрации магния и кальция, употребление жесткой воды может помочь вам получить рекомендуемую суточную дозу этих необходимых минералов.

Есть некоторые предположения, что употребление жесткой воды может быть полезно для сердечно-сосудистой системы, но окончательного вывода, подтверждающего это утверждение, нет.

Если ваша диета обычно включает богатые источники кальция и магния, то питьевая вода с более низким содержанием этих минералов, скорее всего, не представляет опасности.

Если в вашем рационе имеются недостатки, прием поливитаминов или добавок с кальцием или магнием может быть достаточным для удовлетворения ваших ежедневных потребностей.

Большую озабоченность вызывают люди с высоким кровяным давлением, которые могут быть восприимчивы к повышающему кровяное давление эффекту питьевой воды с более высоким содержанием натрия.

Точно так же, как людям с высоким кровяным давлением не рекомендуется добавлять соль в пищу, им может быть рекомендовано не смягчать домашнюю питьевую воду.

Мягкая вода также с большей вероятностью будет содержать свинец внутри старых водопроводных труб, которые не были обработаны для предотвращения выщелачивания свинца.

Для очистки предпочтительнее использовать мягкую воду, поскольку она не вызывает образования мыльной пены или минеральных пятен.

Поскольку это более эффективное и действенное чистящее средство, вы можете сэкономить деньги на счетах за воду, поскольку вам не придется повторно стирать одежду или посуду или принимать душ дольше, чтобы чувствовать себя полностью очищенным и вымытым.

Домашняя система умягчения воды работает, пропуская жесткую воду через смолу — липкое, нерастворимое вещество из определенных деревьев и растений, покрытое положительно заряженными ионами натрия.

Это молекулы с суммарным электрическим зарядом. Концентрации натрия существенно заменяют магний и кальций в воде.

Установки для умягчения воды требуют постоянного обслуживания, и необходимо добавлять гранулы натрия для поддержания электрического заряда смолы.

Некоторые системы могут использовать гранулы калия вместо натрия. Существуют также системы, в которых используются магниты, лимонная кислота или другие средства для снижения концентрации кальция и магния в воде.

Бактерии и грибки могут образовываться на смоле системы умягчения воды, поэтому очистка и техническое обслуживание оборудования жизненно важны для обеспечения безопасности вашей воды.

Более серьезной проблемой безопасности является дополнительное содержание натрия в домашней питьевой воде. Если вы или кто-то в вашем доме придерживаетесь диеты с низким содержанием натрия, вам следует поговорить с производителем системы умягчения, чтобы узнать, сколько натрия добавляется в воду.

Вы также можете попытаться найти систему, которая использует калий вместо натрия для смягчения питьевой воды. Если у вас все еще есть проблемы со здоровьем, поговорите с кардиологом о том, как смягчение воды может повлиять на ваше кровяное давление.

Если в вашем доме есть старая, необработанная водопроводная система, рекомендуется проверить воду на содержание свинца и других загрязняющих веществ. Многие коммунальные службы водоснабжения будут тестировать образцы воды в домашних условиях практически бесплатно.

Большинство людей могут безопасно пить жесткую или мягкую воду без побочных эффектов.

Некоторых людей может беспокоить повышенный уровень натрия в мягкой воде, но с этим можно справиться с помощью системы умягчения на основе калия.

Если вас беспокоит содержание натрия в мягкой воде, попробуйте пить бутилированную воду и использовать домашнюю мягкую воду для стирки, мытья посуды и купания.

Если вы заинтересованы в смягчении воды, пройдитесь по магазинам и поговорите с сантехником о том, как система может повлиять на сантехнику в вашем доме. Также полезно понимать требования к техническому обслуживанию системы умягчения воды, прежде чем покупать ее.

Жесткая и мягкая вода: различия, преимущества и недостатки

Системы смягчения воды работают за счет снижения концентрации минералов в воде.

К признакам жесткой воды относятся:

Ощущение пленки на руках после их мытья. Это вызвано реакцией мыла с кальцием с образованием мыльной пены. Возможно, вам придется ополаскивать руки дольше, если вода жесткая.
Пятна. Они могут появляться на стаканах и столовых приборах, вынимаемых из посудомоечной машины. Обычно это отложения карбоната кальция.
Минеральные красители. Они появляются на одежде, когда ее достают из стиральной машины. Одежда может изнашиваться быстрее из-за жесткости жесткой воды.
Меньшее давление воды в вашем доме. В трубах могут образовываться минеральные отложения, существенно уменьшающие внутренний диаметр труб и снижающие расход воды.

К признакам мягкой воды относятся:

Здоровая пена при мытье одежды, посуды и даже рук и тела.
Более чистая одежда без минеральных пятен и меньшего износа.
Здоровый напор воды в вашем доме.
Легкий привкус натрия в питьевой воде, хотя во многих случаях разница во вкусе незаметна.

Употребление жесткой воды не вызывает серьезных неблагоприятных последствий для здоровья.

Большинство людей могут безопасно пить жесткую или мягкую воду без побочных эффектов.