Оптимальная жесткость воды обозначает адекватное содержание солей, находящихся в водной среде, что предотвращает вымывание кальция из организма человека, в частности, из костей. Для питьевой воды предпочтительным считается уровень жесткости не превышающий 2°Ж.
Постоянная и временная жесткость воды
Безусловно, пресная вода является наиболее важным ресурсом на планете, поддерживающим существование и развитие жизни. Вода не только необходима для жизнедеятельности человека, но и играет ключевую роль в сфере промышленности, домашнем быту и сельском хозяйстве. Здоровье человека напрямую связано с составом употребляемой воды. Согласно статистическим данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 92% всех заболеваний вызваны использованием некачественной воды как в питьевых, так и в хозяйственных целях. Качество воды из различных источников определяется множеством характеристик, среди которых значительное место занимает жесткость, которая делится на временную и постоянную. Повышенная жесткость может негативно сказываться на здоровье: она способствует образованию камней в почках, сушит кожу, может вызвать зуд и перхоть, а также замедляет процесс готовки мясных блюд. При этом домашние приборы и водогрейное оборудование страдают от избытка солей, в частности, карбонатной жесткости: при кипячении образуется накипь, а моющее средство плохо пенится, образуя трудновыводимые остатки.
Что такое карбонатная и некарбонатная жесткость в воде
Жесткость воды входит в число первоочередных факторов, определяющих качественный состав водного источника. Данная характеристика отражает концентрацию в водном растворе ионов щелочноземельных металлов, таких как Ca²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ и Fe²⁺. Из-за того, что уровень содержания ионов магния и кальция в подземных водах значительно превышает сумму всех остальных ионов, общая жесткость вычисляется как сумма ионов Ca и Mg в воде, которая делится на карбонатную и некарбонатную жесткость. Первое значение зависит от насыщения водного раствора гидрокарбонатами кальция и магния, тогда как второе связано с наличием хлоридов, нитратов, сульфатов, фосфатами и силикатами тех же элементов.
Перед тем как вода попадает в краны или скважины, она проходит длительный путь через подземные водоносные слои, сформированные различными горными породами, богатыми кальцием и магнием, такими как известняк и доломит. Минералы вступают в реакцию с растворёнными в воде газами, благодаря чему насыщают водный раствор солями щелочноземельных металлов. Также на содержание элементов, влияющих на жесткость, влияют процессы ветрового разрушения пород и биохимические реакции в почве. Чем глубже расположен источник, тем выше общая, временная и постоянная жесткость воды. Уровень жесткости воды может меняться в зависимости от поры года: зимой она обычно становится более жесткой, в то время как с приходом весны и таянием снега достигает низких значений.
Что такое жесткость
Природная вода, добываемая из недр Земли, постоянно контактирует с породами, из которых состоит земная кора, что приводит к растворению различных минералов, солей и других неорганических соединений. Когда в водоносный пласт проникают грунтовые, дождевая или талая вода, возможно наличие органических веществ. Все эти компоненты оказывают влияние на состав и качество воды. Даже если вода выглядит чистой и не имеет постороннего запаха, это не обеспечивает её химическую и биологическую чистоту.
Поэтому после извлечения и перед подачей в потребление вода очищается и проходит процесс обеззараживания. В то время как в городах эти процессы осуществляются специализированными предприятиями водоснабжения, владельцам частных домов, использующим собственные скважины или колодцы, необходимо самостоятельно анализировать состав воды и применять меры для коррекции её жесткости.
Виды жесткости
Жесткость воды классифицируется на три типа: общая, временная (карбонатная) и постоянная (некарбонатная).
- Временная жесткость образуется за счет гидрокарбонатов кальция и магния и может быть устранена посредством простого кипячения, в процессе которого образуется накипь;
- Постоянная жесткость зависит от содержания сульфатов, хлоридов и прочих солей этих минералов; устранение данных солей требует применения более сложных методов очистки;
- Общая жесткость представляет собой сумму временной и постоянной жесткости.
Обратите внимание! Жесткость грунтовых вод является переменной величиной. Она подвержена изменениям в зависимости от сезона и погодных факторов: уровень жесткости снижается в периоды интенсивных дождей и таяния снега, а повышается зимой и в условиях засухи.
Если говорить проще, жесткость воды обусловлена присутствием ионов кальция и магния, которые попадают в воду из осадочных пород, таких как мел, известняк и доломит.
Виды воды по степени жесткости
В зависимости от количества солей кальция и магния в воде ее классифицируют на жесткую, среднюю и мягкую. В различных странах применяются разные единицы измерения жесткости воды. Хотя единая система измерений существует, это моль/м³, удобной для расчетов она не является.
В России используется градус жесткости, обозначаемый как °Ж, который равен 1 мг-экв/л. В одном °Ж содержится 20,04 мг ионов кальция и 12,16 мг ионов магния. Чем выше градус жесткости, тем больше жесткость воды. Ниже представлены значения для различных категорий жесткости.
Нормативы
Качество воды имеет критическое значение для здоровья, поэтому за его контролем следует тщательно следить, последовательно придерживаясь рекомендаций ГОСТ и Санитарно-эпидемиологических правил (СанПиН) относительно допустимой жесткости воды. Нормативы для питьевой воды из водопровода определяют как верхние, так и нижние границы концентрации жестких солей.
- Максимально допустимое содержание кальция в питьевой воде не регламентируется, но магния должно быть не более 50 мг/л, а жесткость не должна превышать 7 градусов;
- Минимальное содержание кальция составит 0,12 мг/л, а магния 0,04 мг/л.
Плюсы и минусы жесткой и мягкой воды
Существует мнение, что жесткая вода является не лучшим выбором для приготовления пищи и напитков, так как избыточная концентрация карбонатов приводит к:
- отложению солей в суставах;
- нарушению функций почек и печени из-за формирования камней;
- ухудшению вкусовых качеств блюд, что может проявляться в горьковатом послевкусии воды.
Кроме того, жесткая вода оставляет белесые налеты на посуде и образует накипь в чайниках. Твердые отложения солей могут со временем забивать водопроводные трубы, что приводит к быстрому выходу из строя бытовых приборов и сантехнических принадлежностей. Это также увеличивает затраты на нагрев воды в системах отопления и бойлерах.
Как определить жесткость воды?
Термин «жесткость воды» вошел в обиход, когда люди начали замечать, что после стирки ткань теряет мягкость, а шерстяные вещи покрываются ворсом. Утверждение, что жесткость воды можно определить на ощупь, не имеет научного обоснования. Чтобы узнать, имеет ли вода, текущая из вашего крана, повышенную концентрацию солей, можно использовать химический анализ, а также визуальные и вкусовые методы:
- Напитки, приготовленные на жесткой воде, могут иметь горьковатый привкус;
- Процесс заваривания чая может затягиваться;
- После приготовления мяса оно может оказаться жестким;
- На стенках посуды могут оставаться солевые отложения;
- Внутренняя поверхность электроприборов, контактирующих с водой, может покрываться накипью;
- На щетках и расческах, а также на мытых волосах может появляться белесый налет;
- Во время стирки мыло и порошок практически не пенятся.
, Чтобы эффективно бороться с жесткостью, важно провести анализ и выяснить точные параметры концентрации. Это позволит точно рассчитать нужное количество средств для предотвращения появления накипи в стиральных, сушильных машинах и даже программировать кофемашину на соответствующую очистку.
Как можно устранить жесткость?
В современном мире предоставляется множество методов для смягчения жесткости воды как в быту, так и в промышленных масштабах. Однако прежде всего стоит провести химический анализ воды, а затем принимать решения о выборе метода устранения солевых осадков.
- Самый простой и доступный способ снизить жесткость – прокипятить воду. Но важно отметить, что кипячение должно происходить при температуре 100 градусов. На обычной газовой плите достигнуть точно заданной температуры трудно. Наилучший вариант – использовать мультиварку, где температурные режимы можно устанавливать вручную. Во время кипения происходит химическая реакция, в результате которой солевые отложения распадаются и оседают на дно. Тем не менее, обрабатывать значительные объемы воды таким способом сложно, и сама емкость со временем также будет покрываться накипью.
- Второй метод смягчения – обратный осмос. Это высокоэффективный способ, который основывается на использовании мембранной фильтрации для удаления солевых осадков и получения чистой воды.
- Третий метод – реагентная очистка, которая часто применяется в промышленных масштабах. В соответствии с данной методикой специалисты вводят в воду химический раствор для устранения жесткости. Однако для домашнего использования этот метод не подходит.
- Четвертый способ – электродиализ, который основывается на воздействии электрических полей на воду.
Каждый из указанных методов можно использовать в домашних условиях, однако важно правильно подойти к процедурам очистки и внимательно изучить все нюансы.
Немалозначимым способом устранения жесткости является установка фильтров. В профессиональной сфере их называют системами водоподготовки. Набор фильтрующих элементов зависит от результатов анализа жесткости воды.
- Фильтры могут быть реагентными, безреагентными и даже иметь ультрафиолетовые свойства;
- На практике часто используют полифосфатные и мембранные смоляные фильтры;
- Ионообменные установки активно применяются в быту – жесткая вода, проходя через рабочую камеру, разделяется на ионы. Смола притягивает к себе солевые молекулы и в ответ отдает ионы натрия, что предстаёт как процесс ионозамещения;
- Полифосфатная установка представляет собой фильтр с натриевой солью. Эти устройства нередко устанавливаются в промышленных зонах, где оборудованию необходима постоянная подача чистой воды. Как только вода попадает в рабочую емкость, происходит процесс солевого растворения. Натриевая соль захватывает отложения кальция и магния, образуя защитную пленку на стенках, что предотвращает оседание накипи на дне и стенках резервуара;
- Комплексная очистка представляет собой универсальную систему, которая может выполнять несколько функций фильтрации. Эффект комплексной очистки аналогичен ионозамещению, но вместо ионной смолы используется универсальная фильтрующая смола.
Какой бывает жёсткость
Жесткость воды делится на три основных типа, различающихся по химическому и физическому составу.
Рассмотрим все три известных типа:
- Временная жесткость, также известная как карбонатная, характеризуется наличием гидрокарбонатов и карбонатов магния и кальция. Временную жесткость можно устранить с помощью кипячения; при нагреве магний и кальций выделяют углекислый газ и выпадают в осадок, который можно удалить фильтрацией;
- Постоянная жесткость также известна как некарбонатная и в её составе присутствуют другие соли металлов, к примеру, сульфаты, нитраты, фосфаты, хлориды, силикаты и некоторые кислоты. Устранение постоянной жесткости является более сложным процессом, поскольку осадок не образуется при кипячении.
- Общая жесткость – это суммарное значение как временной, так и постоянной жесткости. Этот показатель отражает содержание всех солей щелочноземельных металлов, включая карбонаты, сульфаты, гидрокарбонаты и фосфаты. Общую жесткость, как и постоянную, невозможно снизить только путем кипячения, для этого требуются более сложные и эффективные методы коррекции.
Измерение
С января 2014 года в России в силу вступил ГОСТ, который определяет, что для измерения жесткости воды используются градусы жесткости – °Ж. Тем не менее, в практическом использовании могут применяться и другие единицы измерения, такие как моль/м3 (моль на кубический метр) и мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр). В других странах могут использоваться иные форматы, например, немецкие или французские градусы жесткости.
Один градус жесткости соответствует концентрации солей щелочноземельных металлов, равной ½ части миллимоля на один литр или 1 мг-экв/л. Однако в результатах измерений может быть указано содержание веществ, относящихся не к единице объёма, а к единице массы. Это происходит из-за изменчивости плотности воды под воздействием различных факторов, таких как наличие растворенных газов или высокая температура.
Полезная информация! Концентрация солей жесткости, равная 1 мг-экв/л, соответствует содержанию 20,04 миллиграмма ионизированного кальция Ca²⁺ или 12,16 мг магния Mg²⁺.
Как определить жесткость воды для посудомоечной машины
Чтобы защитить свою дорогостоящую бытовую технику от поломок, стоит использовать качественную и мягкую воду.
Метод определения жесткости воды для посудомоечной машины аналогичен универсальным методам: можно выполнить анализ в лаборатории или провести оценку дома, однако второе будет менее точным, как мы уже отмечали ранее.
Как умягчить воду
Существует несколько действительно эффективных способов, которые подробнее рассмотрены в статье «Как снизить жесткость воды?».
Наиболее эффективным способом очистки воды в квартире является установка обратноосмотического фильтра. С его помощью можно обойтись без предварительного анализа, так как специальная мембрана полностью устраняет жесткость и любые вредные примеси.
Если по каким-либо причинам установка обратноосмотического фильтра невозможна, а жесткость воды незначительна (до 4-5 мг-экв/л), можно выбрать сорбционный фильтр с умягчающим картриджем. Следует помнить, что умягчающий модуль необходимо периодически регенерировать с использованием обычной поваренной соли. Чем больше содержание солей жесткости, тем чаще требуется регенерация. Умягчающий модуль в фильтрах марки АКВАФОР можно легко узнать по букве Н в названии.
АКВАФОР DWM-101S Морион обеспечивает высокую защиту от вредных примесей, включая тяжелые металлы, нитраты и нитриты, сопоставим с качеством бутилированной воды. Подходит для аллергиков и новорожденных.
АКВАФОР Baby H Pro представляет собой систему глубокой очистки и умягчения с исключительной защитой от антибиотиков и гормонов.
АКВАФОР S800 (А800) обеспечивает эффективное умягчение воды и устраняет высокие концентрации железа и марганца.
Для водоочистки в загородных домах требуются комплексные системы умягчения и фильтрации, такие как АКВАФОР S550, S800 или S1000 (Модели различаются по производительности). Благодаря своей конструкции и принципу работы умягчители серии S от Аквафор значительно эффективнее других аналогичных систем, при этом на обслуживание требуется в два раза меньше соли и в пять раз меньше воды.
Если источник воды в доме – колодец или скважина, предварительно следует провести лабораторный анализ. Ведь помимо солей жесткости в воде могут находиться и более опасные примеси.
Правильно подобранный фильтр способен решить проблемы жесткости воды. Главное – в начале провести измерение, чтобы выбрать подходящую модель. Специалисты компании АКВАФОР всегда готовы помочь и предоставить необходимую информацию.
