Умягчение воды из скважины: как определить жесткость и способы смягчения воды

Содержание

Что это такое?

Жесткость воды – параметр, отображающий концентрацию солей, формирующихся благодаря щелочноземельным металлам. К ним относят магний, кальций, вспомогательные элементы.

Чем больше веществ концентрируется в воде, тем выше ее жесткость. Это не означает, что параметр должен быть полностью исключен.

Нужен качественный баланс веществ для поддержания нормальной жизнедеятельности растений, рыб.

Общая

Общая жесткость – все количество солей кальция и магния, присутствующих в воде. Она делится на следующие виды:

  1. Карбонатная или временная.
  2. Некарбонатная – постоянная.

Общий параметр отражает все количество элементов, которые формируют щелочную среду. Он постоянно меняется, так как микроэлементы осаждаются, рыбы и растительность выделяют продукты метаболизма.

Карбонатная

Карбонатная жесткость указывает на наличие анионов гидрокарбоната, бикарбоната. Кислотно-основное состояние сильно повышается.

Выделяют следующие особенности:

  • формирование осадочных частиц;
  • в процессе кипячения осадочные вещества формируются в большей степени, дополнительно выделяется газ;
  • ph меньше, чем у схожих показателей.

Некарбонатная

Некарбонатная жесткость не меняется под влиянием разных веществ и термической регуляции. Она появляется благодаря следующим свойствам:

  • постоянно действующие соли;
  • содержание Cl, SO4.

Вещества поддерживают среду на оптимальном уровне. Оба вида жесткости взаимодействуют. Но последний параметр есть всегда, вне зависимости от условий.

Жесткость воды в аквариуме

Многим тропическим рыбкам и другим обитателям аквариума требуется мягкая вода. При высокой концентрации растворенных солей магния и кальция увеличивается осмотические давление на аквариумных питомцев. Причем у неподготовленных видов это может привести к серьезным проблемам, вплоть до нарушения метаболизма со всеми вытекающими последствиями. Словом, каждый аквариумист, проживающий в регионе с жесткой водой, должен знать, как ее смягчить.

Жесткость воды в аквариуме

Есть 2 показателя жесткости воды:

GH (постоянная жесткость). Говорит о содержании растворенных сульфатов и хлоридов магния. Именно по постоянной жесткости определяют, пригодна ли вода для аквариума. Уменьшить данный показатель можно химическим методом или дистилляцией;

Постоянная жесткость в аквариуме

KH (карбонатная жесткость). Определяется уровнем бикарбонатов/карбонатов в воде. Несколько раз меняется в течение суток.

Карбонатная жесткость в аквариумеKH тест (индикатор для измерения карбонатной жесткости)

Понятие водной жесткости

Фактически ни один из природных источников не обладает идеальным составом воды H2O. Основными источниками влаги являются поверхностные

наземные и подземные воды. Почему вода стала жесткой? Что на нее влияет? Процесс начинается еще в период ее формирования в горных породах. Жесткость воды – это комплекс физических характеристик воды, соответствующих количеству солей щелочноземельных металлов. Он претерпевает изменения также в соответствии с климатом, погодными условиями. Особо влияет на состав техногенный фактор, включающий сточные воды промышленного и бытового характера, сельского хозяйства. Влага из открытых и подземных источников требует очистки, чтобы соответствовать нормативным требованиям СанПин.

От чего зависит изменение состава воды? Жесткость обеспечивается повышенным содержанием минералов и химических элементов: железа, сульфидов, фторидов, марганца, солей кальция и магния, органических соединений. Она проявляется в ухудшении вкусовых параметров воды, плохом образовании пены при использовании мыла, стянутости кожи после умывания. Характерная жесткость волос, скрип после мытья говорят о разрушении защитной жировой пленки вследствие негативного воздействия повышенного количества минералов. Но излишне мягкая вода обладает высокими коррозионными свойствами, сказывающимися на состоянии водопроводных труб. Отсутствие необходимых минералов в составе мягкой воды приводит к развитию рахита у детей, так как кости не получают требуемых веществ.

§ 68. Жесткость воды и способы ее устранения

Вода, прежде чем попасть в колодец или водопроводную сеть, просачивается сквозь почву и насыщается в ней растворимыми солями.

Природные воды содержат сульфаты и бикарбонаты кальция и магния, т.е. катионы Са2+ и Мg2+, анионы SO42- и НСО3-. Вода, в которой содержание ионов Са2+ и Mg2+ незначительно, называется мягкой, вода с повышенным содержанием их — жесткой.

При кипячении жесткой воды бикарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты, например:

Карбонаты осаждаются, и жесткость воды уменьшается. Жесткость, вызываемая содержанием в воде бикарбонатов кальция и магния, называется карбонатной или временной. Жесткость, обусловленная присутствием прочих солей кальция и магния и сохраняющаяся после кипячения воды, называется некарбонатной или постоянной.

Широко известно, что в жесткой воде мыло плохо мылится. Изучим это явление на опыте, взяв в качестве искусственной жесткой воды, например, раствор гипса. Нальем в бюретку разбавленный раствор мыла и будем приливать его понемногу, порция за порцией, к жесткой воде, сильно встряхивая после каждого приливания стакан с жесткой водой. Первые порции мыла будут затрачиваться на образование хлопьевидного осадка, и пены при встряхивании получаться не будет. Только после того, как прекратится образование осадка, появится пена.

Мыла — это натриевые (иногда калиевые) соли органических кислот, и их состав можно условно выразить формулой NaR или KR, где R — кислотный остаток. Анионы R- образуют с катионами кальция и магния нерастворимые соли CaR2 и MgR2. На образование этих нерастворимых солей и расходуется бесполезно мыло. Таким образом, при помощи мыльного раствора мы можем оценить общую жесткость воды, общее содержание в ней ионов кальция и магния.

Для хозяйственно-бытовых нужд требуется вода С незначительной жесткостью. При кипячении жесткой воды образуется накипь. В жесткой воде плохо развариваются мясо, овощи, крупа. При стирке тканей жесткой водой образующиеся нерастворимые соединения осаждаются на поверхности нитей и постепенно разрушают волокна.

При питании паровых котлов жесткой водой образуется накипь. Накипь затрудняет нагревание воды, вызывает увеличение расхода топлива, ускоряет изнашивание стенок котла (рис. 57).

Рис. 57. Разрез трубы водяного отопления. Просвет почти забит накипью

Для понижения жесткости воды применяют различные методы. Перед направлением в паровой котел воду предварительно нагревают, чем устраняют временную жесткость. Для питания котлов высокого давления в настоящее время часто применяют перегнанную (дистиллированную) воду. Для понижения жесткости воды используют химические методы, приводящие к переводу ионов кальция и магния в состав нерастворимых солей, обычно в карбонаты.

Карбонатную жесткость устраняют добавлением известкового молока:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСO3↓ + 2Н2O

Некарбонатная жесткость устраняется добавкой соды:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4

Природную воду, содержащую ионы кальция Са2+ и магния Mg2+, можно смягчить, освободить от этих ионов, заменив их, например, ионами натрия, при помощи ионообмена. Для этого воду на станциях водоочистки пропускают через ионнообменную колонку с катионитом, содержащим подвижные ионы Na+. Ионы кальция и магния удержатся в катионите, а в воду перейдет из катионита эквивалентное количество безвредных ионов натрия:

  1. Какая вода более жесткая: дождевая или речная? Почему?
  2. Объясните, почему в речной воде содержатся бикарбонаты кальция и магния.
  3. Как частично смягчить воду, не применяя химических реактивов?
  4. Напишите в ионной форме уравнения реакций, применяющихся при устранении: а) карбонатной жесткости, б) некарбонатной жесткости.
  5. Почему постоянную жесткость, обусловленную содержанием в воде гипса, нельзя устранить добавкой гидроокиси кальция?
  6. Испытайте разными способами на жесткость пробы воды, взятые из разных окрестных источников.
  7. * Чистую воду получают иногда не путем перегонки природной воды, а пропуская ее последовательно через две колонки, содержащие: одна — катионит, «заряженный» ионами водорода, а другая — анионит, «заряженный» ионами гидроксила. Объясните, каким образом при такой обработке вода освобождается от любых катионов и анионов и становится химически чистой.

Эффективные способы снижения общей жесткости (dGH) воды

Есть несколько эффективный способов сделать воду в аквариуме мягче. Если же говорить о небольших домашних аквариумах, то для них более удобны два – это специальные реагенты и ионообменная смола. Но обо всем по порядку.

Способ первый. Ионообменные колонки

В аквариумистике используются ионообменные смолы, зачастую представляющие собой 1-миллиметровые янтарные гранулы. Находясь в воде, гранулы замещают собой ионы магния и кальция, смягчая тем самым воду в аквариуме. Помещают гранулы в фильтрационную систему (как один из слоев фильтрации) или ионообменные колонки (специальные сосуды, пропускающие воду).

Ионообменная колонка японской компании Aqua Design Amano (ADA)

Использовать гранулы следует в соответствии с инструкцией производителя. Обычно, чтобы снизить жесткость на 1 единицу в 100-литровом аквариуме, хватает 40 мл смолы.

Очистка воды с помощью ионного обмена

Способ второй. Реагенты, изменяющие гидрохимический состав воды

Такие реагенты – это химические соединения, имеющие заданные свойства. В нашем случае они предназначаются для снижения жесткости воды. У каждого производителя есть своя формула, которую он держит в секрете. Реагенты продаются в виде порошка, спрессованного в гранулы, или жидкости.

Реагенты для изменения гидрохимического состава воды

Использовать также нужно строго по инструкции. Обычно реагенты комплектуются мерным стаканом или ложкой, чтобы было удобнее разводить в нужных пропорциях.

Способ третий. Система обратного осмоса

Третий способ смягчить воду в аквариуме. В системах обратного осмоса вода пропускается под давлением через особые мембраны, которые удаляют все растворенные соединения. Получается почти дистиллированная вода. Конечно, напрямую ее использовать нельзя – предварительно она смешивается с обычной водой в требуемой пропорции.

Система обратного осмоса

Зачастую системы обратного осмоса используют в больших аквариумах на сотни литров в очищающих системах, сочетая с фильтрами.

Видео – Как смягчить воду в аквариуме?

Какое земноводное нравится вам больше всего?

Шпорцевая лягушкаГребенчатый тритонКрасноухая черепахаОгненнобрюхий тритонАксолотль белыйАксолотль золотойЛягушка карликоваяТритон испанскийДругой вариант

Жесткость воды – что это такое

Это совокупное физико-химическое свойство жидкости, которое предопределяет ее использование и возможности эксплуатации в различных условиях, питьевое качество. Согласно второму определению, это уровень содержания в водном растворе примесей – солей щелочноземельных металлов (они в мельчайших фракциях находятся в подземных слоях), магния, кальция, а также других элементов, которые полностью не растворяются. Для этого следует понять, что Н2О – это только в учебниках химии, а в жизни химический состав гораздо более разнообразен.

Как понять, что вода жесткая, и что это значит? Легко определить повышенную жесткость можно в домашних условиях обычным кипячением. Если по краям после такого теста остался белый след, который красится как меловая крошка, то, скорее всего, это кальциевые отложения.

Данное свойство очень важно с точки зрения хозяйственного значения и потребительских качеств. Особенно это значимо с двух сторон:

  • для здоровья потребителей при употреблении в качестве напитка, а также при использовании в гигиенических процедурах, ведь волосы после мытья такой водой могут стать безжизненными и сухими, а кожа грубой;
  • для долговечности работы нагревательных элементов в стиральной и посудомоечной машинах (ТЭНы), чайниках и иных нагревателях – на них образуется накипь и они быстро выходят из строя.

Также это оказывает негативное воздействие на качество стирки, поскольку химические элементы препятствуют протеканию нормальной реакции стирального порошка, он может слабо вспениваться или недостаточно хорошо проникать в структуру ткани и избавлять ее от загрязнений.

Окружающая природа, горные породы и залежи различных полезных минералов совершенно разные на каждом участке гидродобычи (это зависит от почвы, близлежащих предприятий, глубины пролегания источника), поэтому в разных водоемах и жесткость различная. Именно по этой причине перед использованием обязательно берут пробы, делают химический анализ образца на наличие вредных веществ. Угадать наверняка без этого очень сложно, но можно указать на такую закономерность – чем глубже пролегают грунтовые воды, тем они более жесткие, на поверхности они мягче, поскольку протекают через меньшее количество различных земельных слоев.

Вторая тенденция характерна для природных, естественных водоемов и связана с таянием снегов и дождями. Максимальный показатель зимой, а минимальный – весной сразу после схода льда.

Дадим еще один простой вариант определения, каких примесей больше – магния или кальция. Магниевые соли хуже растворяются, поэтому дают осадок, также они имеют горький привкус.

А теперь посмотрим на сравнительную таблицу:

Градусы dH Жесткость в мг. х экв/л Аналог в ppm
13 – 22 Жесткая 8 – 12 210 – 320
9 – 12 Средняя 4 – 8 140 – 210
5 – 8 Мягкая 1,4 – 4 70 – 140

Реагентные методы

Защитить технику позволяет бытовая химия, например, специальное средство «Калгон». Действие подобных препаратов основано на предотвращении выпадения солей в осадок. Метод подходит лишь для защиты стиральной или посудомоечной машины. Такие вещества не предназначены для питьевой воды. Добавление извести для очистки должно сочетаться с применением реагентов-коагулянтов. Способ помогает снизить повышенное содержание карбонатных соединений.

Сочетание извести и соды позволяет смягчить воду до 1,4–1,8 мг-экв/л. Если жидкость обладает карбонатной жесткостью, то применяется сода с натрием. Недостатком приема использования реагентов является наличие твердого осадка, очистка только не питьевой воды, непременность точной дозировки и безопасного хранения.

Магнитный и электромагнитный метод

Более простой механизм для очистки жесткой воды – магнитный. Он эффективен для технической воды, позволяя контролировать чистоту внутренних поверхностей оборудования. В пластиковом корпусе находится процессор, постоянный магнит, два провода. Процесс основывается на изменении физических свойств воды. Минерализующие элементы перестают образовывать накипь и отложения, устраняются с потоком. Образующийся шлак скапливается в отстойниках, а затем удаляется.

Электромагнитный способ базируется на использовании электромагнитных волн. Ионы кальция и магния не осаждаются, а в виде взвесей ликвидируются вместе со струей воды. При этом происходит очистка загрязненных ранее участков.

Ионообменный и мембранный способ

Самый экономичный и доступный рецепт смягчения воды – это ионообменный кувшин с электромагнитом. Процесс очистки основан на ионообменных свойствах мелкозернистой натриевой смолы. Объем очищаемой воды небольшой, запас ионов в смолах требует своевременной регенерации или замены, но качество очистки хорошее.

Устранение жесткости происходит реагентным путем, использованный картридж подлежит замене. Подобного типа прибор может быть магистральным, врезаемым непосредственно в трубу. Так осуществляется очищение всей поступающей в квартиру воды. При этом затраты при использовании возрастают из-за потребности создания обходного пути или запорной арматуры, а также замены картриджей. Смена картриджа производится раз в квартал. Недостаток метода – в очистке воды, не предназначенной для питья и приготовления пищи.

Есть также усовершенствованный вариант – мембранный, служащий основой для обратноосмотического эффекта. Посредством избыточного давления жесткая влага продавливается сквозь полупроницаемую мембрану, освобождаясь от всех солей и примесей. На выходе остается почти дистиллированная вода. Это тактика максимальной очистки. После такой обработки вода требует дополнительной минерализации.

Для смягчения питьевой воды применяются фильтры:

  1. Фильтр обратного осмоса. Производит полную очистку от всех ненужных примесей и солей, придающих жесткость воде. Обратноосмотическая мембрана действует до 1,5 лет, картриджи меняют раз в полгода.
  2. Проточный фильтр под мойку («Умягчающий», H). Дополнительный картридж содержит ионообменную смолу внутри, заменяющую ионы солей магния и кальция безопасными ионами натрия.

Все перечисленные методики могут использоваться также в различных комбинациях друг с другом.

Изменение параметра жесткости в меньшую сторону – это недешевая операция, требующая вложения денег. Развитие современных технологий вносит новые решения очистки. Снижение высокой минерализации воды – это жизненная потребность любого человека, желающего оставаться здоровым.

В выращивании растений вопрос о жесткости не стоит: вода не должна быть очень жесткой, чтобы не было переизбытка солей. Но как избавиться от жесткости?

Временную (карбонатную) жесткость уменьшают, а точнее, устраняют, кипячением, известью, осмосом, добавляют «дистиллят» или талую воду, используют природные добавки. Расскажу подробнее.

1. Кипячение. В формулах это выглядит так:

При длительном кипячении растворимые гидрокарбонаты кальция и магния (Са(НСО3)2 и Mg(НСО3)2) переходят в нерастворимые карбонаты и выпадают в осадок – это та самая накипь на чайнике. Именно поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью.

2. Добавлением гашеной извести. В формулах это выглядит так:

Са(НСО3)2 + Са (ОН)2 =2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(НСО3)2 + 2Са(ОН)2 = Mg(OH)2 + 2CaCO3↓+ 2H2O

Опять же кальций и магний выпадают нерастворимым осадком, высвобождая чистую воду.
Количественно временную жесткость характеризуют содержанием гидрокарбонатов, удаляющихся из воды при ее кипячении в течение часа. Жесткость, остающаяся после такого кипячения, и называется постоянной.

Кстати, если говорить не о временной, а о постоянной жесткости

Постоянную (некарбонатную) жесткость устраняют добавлением карбоната натрия Na2CO3 (бельевой соды), важно отличать пищевую соду — гидрокарбонат натрия (NaHCO3) и бельевую – карбонат натрия (Na2CO3). Для наглядности смотрим формулу:

CaCl2 + Na2CO3 =CaCO3↓ + 2NaCl
MgSO4 + Na2CO3 =MgCO3 ↓+ Na2SO4

В целях одновременного устранения обоих видов жесткости применяют смесь гашеной извести и бельевой соды – содово-известковый метод.

3. Использование фильтра обратного осмоса. Это простой, но эффективный способ сделать воду менее жесткой.

Некоторый считаю, что из осмоса можно получить дистиллированную воду, но это заблуждение. Бытовые фильтры не имеют такой степени очистки.

4. Используют или добавляют дистиллированную воду, которая продается в магазинах. Или используют дождевую, снеговую, талую воду из холодильника (должна быть чистой, без мути и примесей).

5. Природными смягчителями воды являются быстрорастущие растения: элодея, роголистник, наяс, валлиснерия. Но это уже малоприменимая история, да и я о ней только слышал.

Некоторым требуется увеличить именно временную жесткость. Это можно сделать путем добавления чайной ложки пищевой соды на 50 литров, что увеличит показатели на 4d KH. А две чайные ложки карбоната кальция на 50 литров воды увеличат одновременно KH и GH на 4 градуса.

Какая должна быть оптимальная жесткость воды – норма

Как и единиц измерения, так и стандартов для всего мира общих нет. Зато в России в 2014 году появились жесткие нормативы, закрепленные ГОСТ 31865-2012. В нормативном документе показатель указывается в градусах и обозначается как °Ж. Он соответствует одному мг-экв/л. Посмотрим на таблицу нормативов, принятых у нас и в Америке:

Как видим, российские требования гораздо более мягкие. Именно по этой причине бытовая техника, произведенная в Америке, служит гораздо меньше в контакте с нашим трубопроводом, чем у себя на родине.

Сравнивая европейские показатели, на примере Германии, мы сталкиваемся с такой же проблемой – у нас слишком гибкие рамки среднего качества. Таким образом, фактически любая водопроводная вода подходит под норматив.

Но употреблять такую жидкость попросту небезопасно, поэтому не стоит надеяться на государственные нормы, берегите здоровье своих домочадцев самостоятельно. Для этого устанавливайте системы фильтрации – обратитесь в для комплексной услуги установки фильтрационной системы на вашем участке.

Качество жидкости Пределы в США, в мг-экв/л
Мягкая (Soft) <2 <1,2
Средняя (Moderate hardness) От 2 до 10 От 1,2 до 2,4
Жесткая (Hard hardness) >10 От 2,4 до 3,6
Очень жесткая (Very Hard hardness) Нет нормы >3,6

Как проверить воду на жёсткость в лаборатории

Лабораторный анализ — это наиболее достоверный способ. Сдайте воду в санэпидемстанцию. Там специалист выяснит не только уровень жёсткости, но и выявит содержание вредных компонентов: нитратов, сероводорода, пестицидов, органических примесей, железа и т. д.

Рекомендуем: 7 ежедневных привычек по дому, которые изменят вашу жизнь к лучшему

Как собрать воду на анализ в лаборатории:

  1. Слить воду из крана в течение 30 минут. Это исключит попадание в образец застоявшейся жидкости. Также выйдут частички металла, которые могут попадать в воду с труб.
  2. Для сбора нужно подготовить чистую бутылку из пластика или стекла. НЕ годятся бутылки из-под газированных напитков: остатки газа и красителей исказят результат анализа.
  3. Набрать жидкость в тару тонкой струёй, до горлышка.
  4. Плотно закрутить пробку.
  5. До лаборатории образец нужно доставить в течение 2 часов в непроницаемом пакете.

Умягченная вода содержит много натрия, поэтому вредна для здоровья

Существует множество способов смягчения воды — заморозка, кипячение, использование реагентов, использование фильтров и т.д. Некоторые умягчители воды действительно повышают уровень натрия. Однако сам по себе натрий даже необходим организму для нормальной работы почек, пищеварительной системы, а также ряда других систем.

Натрий необходим для нормальной работы сердечно-сосудистой системы

Современные умягчители добавляют безопасное количество натрия в воду. Как правило, 3 литра смягченной воды содержит не более 344,4 мг натрия. Это количество соответствует около 0,87 г поваренной соли. Примерно такое же количество соли вы потребляете, съедая 1 кусочек белого хлеба.

Последствия жесткости

Жесткая питьевая вода горьковата из-за магния на вкус и оказывает отрицательное влияние на органы пищеварения. По нормам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), оптимальная жесткость питьевой воды составляет 1,0–2,0 мг-экв/л.

В жесткой воде плохо развариваются продукты питания, так как катионы кальция с белками пищи образуют нерастворимые соединения; их питательная ценность уменьшается. Постоянное употребление жесткой воды может привести к отложению солей (мочекаменная болезнь) в организме человека.

В такой воде плохо завариваются чай, кофе. В бытовых условиях избыток солей жесткости приводит к зарастанию накипью нагревающихся поверхностей в бойлерах, чайниках, трубах, отложению солей на сантехарматуре и выводу ее из строя, оставляют налет на волосах и коже человека, создавая неприятное ощущение их «жесткости».

Жесткость воды, используемой для приготовления различных продуктов, четко регламентирована и находится на уровне 0,1–0,2 мг-экв/л.

Жесткая вода образует накипь на стенках нагревательных котлов, батареях и пр., чем существенно ухудшает их теплотехнические характеристики, уменьшает свободное сечение трубопроводов.

Трубопроводы зарастают накипными отложениями настолько, что их производительность падает в несколько раз. Поэтому в тех процессах, где допустимо использование воды с некоторым содержанием солей, ее жесткость ограничивается еще меньшими значениями – 0,03–0,05 мг-экв/л.

Накипь на нагревателях стиральных машин выводит их из строя. При стирке, взаимодействуя с поверхностно-активными веществами (ПАВ) мыла или стиральных порошков, соли жесткости связывают их и требуют большего расхода. Жёсткой водой нельзя пользоваться при проведении некоторых технологических процессов, например при покраске, в электрохимии и так далее.

Как примерно оценить уровень жесткости воды?

Чтобы получить некоторое представление о жесткости воды, можно обратиться к статистическим данным, которые отражают среднюю жесткость по определенному населенному пункту. Такой вариант можно использовать применительно как к городскому водопроводу, так и к индивидуальным скважинам, у которых нужно обязательно еще учитывать глубину.

Ообычно, водопроводная вода в городе имеет жесткость до 7 мг-экв/л, так как если этот показатель будет выше, то накипь быстро забивает трубы горячей воды. Такой вариант определения уровня жесткости весьма простой, но неточный, так как в городах может быть несколько источников воды, а скважинная вода может отличаться от дома к дому в широких пределах.

Подробная информация об услуге в разделеАнализ воды

Последствия использования жесткой воды

Жесткая вода портит сантехнику, негативно влияет на здоровье человека и выводит из строя бытовые приборы

Под жесткостью питьевого ресурса подразумевают совокупность химических и физических свойств жидкости: концентрации в ней растворенных солей магния, кальция. Чем он выше, тем более жесткой является вода. Если в жидкости присутствуют карбонаты магния и кальция, такую жесткость именуют  карбонатной (временной). При кипячении растворенные соли выделяются из жидкости. Некарбонатная жесткость — это наличие в водной среде сульфатов и хлоридов кальция, магния. Их термической обработкой не одолеешь.

Основные проблемы, которые создает повышенная минерализация воды:

  • пересушенные кожа и волосы, шелушение дермы, аллергические реакции;
  • низкий уровень пенообразования при проведении гигиенических или бытовых мероприятий (купание, стирка, уборка);
  • образование толстых слоев накипи в бытовых, обогревательных, кухонных приборах (чайник, стиральная и посудомоечная машины, бойлер, трубы отопления и др.); из-за образовавшегося налета дорогое оборудование часто выходит из строя;
  • проблемы с почками при постоянном употреблении сильно минерализованной воды (мочекаменная болезнь);
  • забитые известковым налетом аэратор и лейка душа;
  • наличие белых разводов на темном выстиранном белье.

Белесая пленка на поверхности горячего кофе или чая выглядит тоже не очень приятно.

Какая должна быть вода

Какая должна быть вода для питья и бытовых нужд? Классификация единиц измерения жесткости весьма разноплановая. Часто можно увидеть обозначение в миллимолях на литр, принятое на постсоветском пространстве. Миллимолем называют единицу объема соли жесткости на литр воды. Единицей измерения жесткости воды за границей является градус жесткости. Основные категории обозначения:

  • ppm (мг/литр) CaCO3;
  • DH – Германия (1 dH=17,8 ppm);
  • F – Франция (1 f =10 ppm);
  • A – Америка (1A=50,05 ppm);
  • Clarc – Великобритания (1 Clarc=14,3 ppm);
  • мг-экв/л (1 мг-экв/л =50,05 ppm).

Классификация жесткости

Как рассчитать жесткость воды? Один мг-экв/л – это 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ на литр. Норма жесткости – 1,0–2,0 мг-экв/л. Водопроводная вода имеет жесткость от 1,5 до 5 мг-экв/л, что зависит от водозабора и не требует корректировки. Централизованный источник водоснабжения обязан выдавать питьевую воду с нормальной жесткостью – до 7 мг-экв/литр (в исключительных случаях – не более 10 мг-экв/литр).

После 2005 года Россия применяет новый национальный стандарт, определяющий параметры известковости. Для измерения содержания солей используется «градус жесткости» – °Ж, который равняется 1 мг-экв/литр. Формула общего показателя °Ж – H общая = H карбонатная + H некарбонатная. В соответствии с этим коэффициентом шкала степени мягкости подразделяется на несколько категорий:

  • сверхжесткая – свыше 12 мг-экв/л;
  • жесткая – более 10 °Ж (от 8 до 12 мг-экв/л);
  • средняя – от 2 до 10 °Ж (от 4 до 8 мг-экв/л);
  • мягкая – до 2 °Ж (до 4 мг-экв/л);
  • очень мягкая (до 1,5 мг-экв/л).

Характеристика воды высокого качества

Какая должна быть вода? Характеристика высококачественной питьевой воды по нормативным требованиям:

  • органолептические характеристики: прозрачность, отсутствие запаха, приятный вкус;
  • pH = 7–7,5, жесткость не превышает значение 7 ммоль/л, что является средним уровнем. Допускается небольшое ощелачивание воды, но не окисление;
  • общее число минералов не выше 1 г/л, вода является слабоминерализованной;
  • отсутствие вредных веществ или концентрация в пределах десятых-сотых долей ПДК;
  • отсутствие вирусов, бактерий, грибков.

Даже средний параметр жесткости по стандарту, равняющийся 4–5 °Ж, уже доставляет неприятности в виде налета извести на мойке, накипи на чайнике, белесых разводов на посуде, забитого аэратора водопроводного крана.

Способы измерения жесткости

Как измеряется жесткость воды? Степень жесткости следует знать не только в отношении питьевой воды. Аквариумисты сталкиваются с необходимостью создания определенной минерализации водной среды для разведения рыб. Выращивание комнатных растений также требует информированности о показателе жесткости.

Оборудование для очистки невозможно подобрать правильно без понимания результатов анализа. Самым точным измерением является лабораторный анализ, сделанный в Санэпидемстанции. Фиксирование степени минерализации производится тремя основными методами:

  • химическим;
  • комплексонометрическим (определение карбонатной и временной жесткости);
  • атомной спектрометрии.

Все приборы диагностирования, от бытовых до профессиональных лабораторных, позволяют осуществлять контроль над составом и уровнем загрязнения. Анализ питьевой воды осуществляется не только стационарно, но и непосредственно на точке забора.

А аэрирование воды как-то влияет на жесткость? Зачем вообще воду аэрируют в гидропонных системах?

Растворы аэрируются, главным образом, для насыщения их кислородом. Т. к. корни растений в этих системах не защищены ничем и, если не будет хватать кислорода, то на них будут размножаться паразитные микроорганизмы, которые, как минимум, снизят урожай, и, как максимум, приведут к гибели растения.

Второй момент при аэрации происходит насыщение раствора углекислым газом из воздуха. Углекислый газ, хоть и содержится в небольших концентрациях, может образовывать с солями, входящими в состав удобрений, различные карбонаты и гидрокарбонаты (K2CO3, KHCO3), в результате чего рН раствора будет повышаться. Для стабилизации рН необходимо использовать рН-корректоры, в их составе присутствуют буферные агенты. Они в свою очередь сгладят (в идеале, не допустят) сдвиг рН.

Третье — это чисто физический момент (если мы говорим про DWC-системы). Когда растение только высажено, и оно не обзавелось мощной корневой системой, субстрат сбрызгивается раствором снизу от лопающихся пузырей воздуха. Этого количества воды достаточно для молодого растения, а также стимулирует корни расти вниз, туда где вода.

Как вы видите, на жесткость аэрация не влияет. (Прим. Ред.: Подробнее об аэрации питательного раствора читайте в нашей статье)

Способы определения уровня жесткости

Жильцам многоквартирных и частных домов желательно знать уровень жесткости воды. Делается это в таких целях:

  • установить правильные программы на бытовую технику;
  • купить оптимальный картридж для умягчения воды;
  • подобрать правильные дозировки смягчающих средств;
  • обеспечить оптимальные условия для аквариумных обитателей;
  • подобрать надежную и эффективную фильтровальную систему.

Самостоятельно определить уровень минерализации жидкости можно несколькими способами.

Точный анализ

Забранный образец относят в местную СЭС. Для жидкости нужно подобрать чистую полимерную тару. Объем материала для исследования — 1-2 литра. В санэпидемстанции не только определят концентрацию растворенных солей в воде, но и выявят наличие пестицидов, нитратов, сероводорода, марганца, железа, органики. Особенно хорош анализ для подбора правильной фильтровальной установки или системы смягчения воды.

Применение тест-полосок

Это быстрый способ определения качества жидкости. Купить индикаторы можно в зоологических магазинах или точках продаж чая-кофе. Специальный реагент, нанесенный на тестовую полоску, окрашивается в определенный цвет при контакте с растворенными минералами. Интенсивность колера говорит об уровне концентрации солей в воде, то есть о степени её жесткости. Чем ярче цвет, тем больше растворенных солей в имеющемся образце.

Проведение домашнего опыта

Потребуются теплая дистиллированная вода и кусок хозяйственного мыла 72%. Из оборудования под рукой нужно иметь стакан, прозрачную литровую ёмкость (можно банку), электронные весы и линейку.

Действуют при проведении опыта таким образом:

  • На мелкую терку натирают мыло и отмеряют 1 грамм. Готовую массу опускают в пустой стакан.
  • Дистиллированную воду греют до 60-70 градусов и выливают туда же. Мыло должно полностью раствориться.
  • В стакан доливают еще дистиллированной жидкости из расчета для мыла 72% — 7 см, для мыла 60% — 6 см.
  • В банку загружают 0,5 л водопроводной (скважинной, колодезной) жидкости.
  • Сюда же медленно переливают дистиллированный мыльный раствор и помешивают все до образования пены, которая говорит о том, что хозяйственное мыло связало все минеральные соли.
  • Остаётся измерить высоту жидкости ниже пены и вычесть её из исходного уровня в банке. Это и будет примерная концентрация растворенных минералов в воде.

Подобный опыт хоть и интересен, повышенной точностью не отличается.

Заморозка — простой и эффективный способ

Снизить жесткость воды можно обычной заморозкой или вымораживанием. Этот способ предусматривает воздействие низких температурных режимов на соли химических элементов с образованием кристаллов. Смягчение воды в этом случае происходит постепенно, без изменения структуры жидкости.

Заморозка выполняется следующим образом:

  • емкость наполняется водой и загружается в морозильную камеру;
  • после заморозки 75% жидкости сливается остаток, в котором содержатся все вредные элементы;
  • талая жидкость становится питьевой, значит, может быть использована для приготовления еды, полива цветов и стирки вещей из деликатных тканей.

Единственным недостатком такого способа является сложность подготовки большого объема талой воды.