Способы умягчения воды: выбор лучшего варианта. Варианты смягчения жесткой воды из водопровода, скважины или колодца Таким образом, не путайте экстрасенсорные способы умягчения воды, физическое умягчение ограниченной области действия и современные физичес

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение «Юго-Западный государственный университет»

Кафедра общей и неорганической химии

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор – проректор по учебной работе

Е.А. Кудряшов «___»____________2012 г.

ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ И МЕТОДЫ ЕЁ УМЯГЧЕНИЯ

Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине ""Химия"" для студентов нехимических специальностей

УДК 546 Составители: И. В. Савенкова, Ф.Ф. Ниязи

Рецензент Кандидат химических наук, доцент В. С. Мальцева

Жёсткость воды и методы её умягчения: Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине ""Химия"" для студентов нехимических специальностей / Юго-Зап. гос. ун-т; Сост.: И. В. Савенкова, Ф.Ф. Ниязи Курск, 2012. 18с.

Излагаются методические материалы по оценке жёсткости воды и методам её умягчения, представлены лабораторная работа по данной теме и индивидуальные задания для студентов.

Предназначены для студентов нехимических специальностей.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

1. Жёсткость воды и причины её образования. Единицы измерения жёсткости.

2. Виды жёсткости: временная, постоянная, общая, карбонатная и некарбонатная. Какими ионами они обусловлены?

3. Влияние жёсткости на рН воды.

4. Негативные последствия использования жёсткой воды в промышленности.

5. Основные методы умягчения промышленных вод. Чем руководствуются при их выборе?

6. Термический метод умягчения воды. Его достоинства и недостатки.

7. Реагентные методы, используемые для умягчения воды. Какие химические процессы происходят при умягчении воды методом: а) известкования; б) фосфатирования; в) содовым; г) добавлением гидроксида натрия?

8. Умягчение воды ионнообменным методом.

9. Ионообменная емкость катионита и анионита. В каких единицах она выражается? От каких факторов зависит?

10. Почему для регенерации катионита его промывают раствором хлористого натрия, а затем водой? Можно ли регенерировать катионит, промывая его раствором хлористого магния?

Библиографический список

1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высш. шк., 2007 г.

2. Задачи и упражнения по общей химии/ Под ред. Н.В. Коровина. М.: Высш. шк., 2004 г.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. М.: Интеграл-прес, 2002 г.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. шк.,

Природная вода является сложной многокомпонентной системой, в которой содержатся в растворенном виде различные органические и неорганические соединения.

1) Главнейшие ионы.

Катионы: Na+ , Ca2+ , Mg2+ , K+ (реже Fe2+ , Fe3+ , Mn2+ ); Анионы: HCO3 - , SO4 2- , Cl- , CO3 2- (реже HSiO3 - , SO3 2- , S2 O3 2- ).

2) Растворенные газы.

В воде чаще всего растворены: углекислый газ, кислород, азот, сероводород, метан и др.

3) Биогенные вещества.

К биогенным веществам относятся те соединения, которые возникают в связи с жизнедеятельностью организмов. В их состав входят различные формы азота (аммиачный, нитритный, нитратный), фосфора, кремния, железа.

4) Микроэлементы.

К ним относятся элементы, которые содержатся в воде в количествах меньших 10-3 %.

5) Органические вещества.

Это могут быть различного рода растительные и животные организмы, микроорганизмы и продукты их взаимодействия с окружающей средой.

Природные воды сильно различаются по общему содержанию растворенных солей и по относительному содержанию различных ионов. Это различие может существенно влиять на свойства воды и,

следовательно, на применение ее в различных областях. Специфические свойства воде придают ионы Ca2+ и Mg2+ ,

присутствие которых определяют жесткость воды .

Жесткость воды – один из технологических показателей, принятых для характеристики состава и качества природных вод,

который характеризуется содержанием числа миллимолей эквивалентов ионов Са2+ и Мg2+ в 1 л воды. Один миллиэквивалент жесткости отвечает содержанию в воде 20,04 мг/л Са2+ или 12,16мг/л Mg2+ , что соответствует значению эквивалентной массы этих ионов.

Эти ионы появляются в природных водах в результате

взаимодействия с известняками или в результате растворения гипса. CaCO3 + H2 O + CO2 = Ca2+ + 2HCO3 -

Жёсткость природных вод колеблется в широких пределах. Вода, жёсткость которой менее 4 мэкв/л ионов Са2+ и Мg2+ , характеризуется как мягкая, от 4 до 8 – умеренно жёсткая , от 8 до 12

– жёсткая и более 12 мэкв/л – очень жёсткая .

Например, наиболее мягкой является вода атмосферных осадков (0,07-0,1мэкв/л), а жесткость океанской воды составляет 130 мэкв/л.

Различают несколько видов жёсткости: общую, временную, постоянную, карбонатную и некарбонатную.

Общей жёсткостью называется суммарная концентрация ионов Ca2+ , Mg2+ в воде, выраженная в мэкв/л.

Постоянная жёсткость - часть общей жёсткости, остающаяся после кипячения воды при атмосферном давлении в течение определённого времени.

Временная жёсткость – часть общей жёсткости, удаляющаяся кипячением воды при атмосферном давлении в течение определённого времени. Она равна разности между общей и постоянной жёсткостью.

Карбонатная жёсткость – часть общей жёсткости,

эквивалентная концентрации гидрокарбонатов кальция и магния. Некарбонатная жёсткость - часть общей жёсткости, равная

разности между общей и карбонатной жёсткостью.

Пример 1. В 5 м 3 воды содержится 250 г ионов кальция и 135 г ионов магния. Определить общую жесткость воды.

Решение . Найдем содержание ионов кальция и магния (в мг/л) в

250 1000 / 5 1000 = 50 (мг/л) ионов Са2+

и 135 1000 / 5 1000 = 27 (мг/л) ионов Mg 2+ .

1 мэкв жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л ионов. Са2+ или 12,16 мг/л ионов Мg2+ ; следовательно,

Ж = 50/20,04 + 27/12,16 = 4,715 (мэкв/л).

Ответ : вода умеренно жесткая.

Пример 2 . Вычислить карбонатную жёсткость воды, зная, что на титрование 100мл этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция,

потребовалось 6,25мл, 0,08 н раствора НС1. Привести уравнение соответствующей реакции.

Решение : Задачу решаем используя закон эквивалентов для растворов.

Вычислим нормальность раствора гидрокарбоната кальция: N1 = 6,25 0,08 ⁄ 100 = 0,005 н

Следовательно, в 1 л воды содержится 0,005 1000 = 5 мэкв гидрокарбоната кальция.

Ответ: Ж=5мэкв/л

Ионы Ca2+ и Mg2+ не представляют опасности, но значительное их содержание в воде приводит к перерасходу мыла, ухудшению вкуса продуктов и т.д. При нагревании и, особенно при испарении воды соли этих металлов образуют слой накипи, снижающий коэффициенты теплопередачи в охлаждающих и нагревающих системах, что является крайне нежелательным.

Использование природной воды в технике требует ее предварительной очистки. Процесс, приводящий к снижению жёсткости воды, называется умягчением воды .

Способы умягчения воды можно разделить на три основные группы:

1) термическое умягчение воды; 2) реагентные методы умягчения; 3) умягчение воды методом ионного обмена.

1. Термический способ умягчения воды

Временная или карбонатная жесткость , устраняется нагреванием воды до 70-80°С и последующей фильтрацией. При нагревании протекают реакции:

Са(НСОз)2 = СаСО3 + СО2 + H2 O

Mg(HCО3 )2 = MgCО3 + CO2 + H2 О

Однако полностью устранить карбонатную жёсткость термическим методом нельзя, т. к. СаСО3 , хотя и незначительно, но растворим в воде. Растворимость МgСО3 достаточно высока, поэтому гидрокарбонат магния сразу же взаимодействует с водой, т.е.

наблюдается процесс гидролиза и вместо МgСО3 , в осадок выпадает

Mg(ОН)2:

MgC03 + H2 О =Мg(ОН)2 + СO2

Термическое умягчение воды связано со значительными затратами, поэтому применяется лишь в том случае, когда вода должна подвергаться соответствующему нагреву.

2. Реагентное умягчение воды.

Реагентное умягчение воды состоит в том, что при введении в

воду специальных реагентов катионы кальция и магния, растворенные в ней, переходят в практически нерастворимые соединения, которые выпадают в осадок. В зависимости от используемых реагентов методы водоумягчения классифицируют на известковый, известково-содовый, щелочной, фосфатный и бариевый.

2.1.Известковый метод.

Данный метод используют для частичного устранения из воды карбонатной жесткости.

При введении в воду гашёной извести в виде известкового молока гидрокарбонат кальция соли осаждаются в виде карбонатов:

Са(НСОз)2 + Са(ОН)2 = 2СаСОз + 2Н2 О, Дальнейшее введение в воду извести приводит к гидролизу

магниевых солей и образованию малорастворимого гидроксида магния, который при рН≥ 10,2…10,3 выпадает в осадок:

Mg(HCO3 )2 + Ca(OH)2 = MgCО3 + СаСО3 + CO2 + 2H2 О MgCО3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3 ,

Известкованием устраняют из воды и некарбонатную магниевую жесткость при условии, что рН воды будет не ниже 10,2 (при других значениях рН воды гидроксид магния не выпадает в осадок):

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4

MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2

Приведенные уравнения показывают, что магниевая жесткость устраняется, но значение общей жесткости остается неизменным, так как магниевая жесткость заменяется кальциевой, некарбонатной. Поэтому данный способ можно применять только для умягчения воды с большим значением карбонатной жесткости.

Устранение временной жесткости нейтрализацией гидрокарбонатов гашеной известью применяется крайне редко, т. к. а) мелкодисперсные осадки плохо осаждаются, и требуется укрупнение частиц; б) большое количество мелкодисперсных органических веществ препятствует образованию осадка.

2.2.Известково-содовый

Этот метод используют для одновременного понижения карбонатной и некарбонатной жесткости, когда не требуется глубокого умягчения воды.

Химизм процесса описывается реакциями: MgS04 + Na2 СОз = MgСОз↓ + Na2 SO4 CaCl2 + Na2 CO3 = СаСОз↓ + 2NaCl

(Уравнения реакций устранения карбонатной жесткости с помощью извести смотри выше в п.2.1.).

После добавления в воду реагентов происходит мгновенное образование коллоидных соединений СаСОз и Mg(OH)2 , однако их переход от коллоидного состояния в грубодисперсное, т.е. в то состояние, при котором они выпадают в осадок, занимает длительное время. Поэтому часто известково-содовый способ сочетают с термическим. Например, такое сочетание используют при умягчении воды, которая используется для питания котлов низкого давления, для подпитки теплосети и т.д.

Глубина умягчения воды при известково-содовом методе соответственно равна: без подогрева воды жесткость понижается до

1…2мэкв/л;

при подогреве воды до 80…90о С жесткость понижается до

0,2…0,4мэкв/л.

2.3. Щелочной метод.

Данный метод умягчения воды описывается следующими уравнениями химических реакций:

Ca(HCO3 )2 + 2NaOH = CaCO3 ↓ + Na2 CO3 + H2 O

Mg(HCO3 )2 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓ + Na2 CO3 + H2 O + CO2

CaSO4 + Na2 CO3 = CaCO3 ↓ + Na2 SO4

CaCl2 + Na2 CO3 = CaCO3 ↓ + 2NaCl

CO2 +NaOH = Na2 CO3 + H2 O

MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓ + Na2 SO4

MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 ↓ + 2NaCl

Из приведенных уравнений реакций следует:

1) гидроксид натрия (NaOH) в процессе умягчения воды расходуется на устранение карбонатной жесткости и нейтрализацию углекислого газа, растворенного в воде.

2) сода (Na 2 CO3 ), образующаяся при распаде гидрокарбонатов и нейтрализации углекислого газа, используется для удаления некарбонатной жесткости.

Глубина умягчения воды при щелочном методе такая же, как и при известково-содовом, т.е. значение остаточной жесткости практически около 1мэкв/л, а при подогреве умягчаемой воды –

0,2…0,4мэкв/л.

2.4.Фосфатный метод.

Данный метод умягчения воды является наиболее эффективным реагентным методом. Химизм процесса умягчения воды фосфатом натрия описывается следующими уравнениями реакций:

3CaS04 + 2Na3 P04 = Саз (РО4 )2 ↓ + Na2 SO4 3MgCl2 + 2Na3 PO4 = Mg3 (PO4 )2 ↓ + 6NaCl 3Ca(HCO3 )2 + 2Na3 PO4 = Ca3 (PO4 )2 ↓ + 6NaHCO3 3Mg(HCO3 )2 + 2Na3 PO4 = Mg3 (PO4 )2 ↓+ 6NaHCO3

Как видно из приведенных уравнений реакций, сущность метода заключается в образовании кальциевых и магниевых солей фосфорной кислоты, которые обладают малой растворимостью в воде и поэтому достаточно полно выпадают в осадок.

Фосфатное умягчение обычно осуществляют при подогреве воды до 105…1500 С, достигая уменьшения жесткости до 0,02...0,03мэкв/л. Из-за высокой стоимости фосфата натрия фосфатный метод обычно используют для доумягчения воды, предварительно умягченной известью и содой. Данный метод используется, например, для подготовки питательной воды для котлов среднего и высокого давления (588…980МПа).

2.5.Бариевый метод.

Умягчение воды основано на введении в нее гидроксида бария или алюмината бария и образовании практически нерастворимых соединений кальция и магния, а также сульфата бария. Химизм процесса описывается следующими уравнениями реакций:

CaSO4 + Ba(OH)2 = Ca(OH)2 ↓ + BaSO4 ↓

CaCl2 + BaAl2 O4 = BaCl2 + CaAl2 O4 ↓

Ca(HCO3 )2 + BaAl2 O4 = CaAl2 O4 ↓ + BaCO3 ↓ + H2 O + CO2

(Аналогичные уравнения реакций можно записать и для солей магния).

Бариевый метод умягчения воды очень дорогой, а бариевые соли ядовиты, поэтому его целесообразно применять при частичном обессоливании воды за счет извлечения сульфатов.

Пример 3. Жесткость воды равна 5,4 мэкв ионов кальция в 1 л воды. Какое количество фосфата натрия Na3 P04 необходимо взять, чтобы понизить жесткость 1 т воды практически до нуля.

Решение : Задачу решаем, используя формулу

Ж = m / Э V, (1)

где m – масса вещества, обусловливающего жёсткость воды, или применяемого для устранения жёсткости воды, г;

Э – эквивалентная масса этого вещества; г/моль; V – объём воды, л.

Э (Na3 PO4 ) = М(Na3 PO4 ) / n В,

где n – количество ионов металла; В – валентность металла.

Э(Na3 PO4 ) = 164 / 3 =54,7 (г/моль)

Из уравнения (1) выразим массу

m = Ж Э V = 5,4 54,7 1000 = 295,38 (г) Ответ: m = 295,38г.

3. Методы ионного обмена

Катионитовый метод умягчения воды основан на способности некоторых практически нерастворимых в воде веществ, называемых катионитами , обменивать содержащиеся в них активные группы катионов (натрия, водорода и др.), на катионы кальция или магния, находящиеся в воде.

В настоящее время большое распространение получили ионообменные смолы, которые получают на основе синтетических полимеров. Ионнообменные смолы – это сетчатые, трёхмерные полимеры, не растворяющиеся в воде, но ограниченно набухающие в ней и содержащие групы, способные к обмену ионов

Умягчаемую воду фильтруют через слой катионита, при этом катионы кальция и магния из воды переходят в катионит, а в воду

Химические методы умягчения воды

Физические методы умягчения воды

Воду нагревают до кипения, в результате чего растворимые гидрокарбонаты кальция и магния превращаются в карбонаты и выпадают в осадок:

Ca(HCO 3) 2 == CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Этим методом удаляется только временная жёсткость воды.

В промышленности применяют следующие способы умягчения воды: известковый, натронный, содовый, фосфатный.

1. Известковый способ. Обрабатывая воду гашёной известью Ca(OH) 2 , устраняют временную жёсткость воды и связывают оксид углерода (IV) :

Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O:

Mg(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + Mg(OH) 2 + H 2 O +CO 2

CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

2. Натронный способ. При действии на воду едким натром достигают устранения временной и постоянной жёсткости:

Mg(HCO 3) 2 + 4NaOH = Mg(OH) 2 + Na 2 CO 3 ↓ + 2H 2 O

CaCl 2 +2NaOH = Ca(OH) 2 + 2NaCl

3. Содовый способ. При действии на воду кальцинированной содой Na 2 CO 3 достигают устранения временной и постоянной жёсткости:

Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 = 2NaHCO 3 + CaCO 3 ↓

CaSO 4 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ +Na 2 SO 4

4. Фосфатный способ. Обработка воды фосфатом натрия тоже ведёт к связыванию ионов, образующих накипь в виде нерастворимых солей:

3Ca(HCO 3) 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 ↓ +6NaHCO 3

3CaSO 4 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4

MgCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 ↓ + 6NaCl

Эффективность умягчения воды возрастает от известкового к фосфатному способу при одновременном существенном увеличении стоимости этого процесса.

Поэтому на практике применяют и комбинированные способы, в которых основная часть ионов жёсткости связывается дешёвыми реагентами - известковым молоком и содой , а доумягчение осуществляется фосфатом натрия .

Известково-содовый метод даёт возможность снизить жёсткость до
0,3 мг-экв/л, а фосфатный - до 0,03 мг-экв/л .

Наиболее широкое распространение получил метод ионного обмена благодаря своей эффективности, простоте и экономичности (Рис. 2.4):

Принципиальная схема обессоливания воды методом ионоионообмена (катионирование и анионирование) показана на рисунке 2.4.

Рис. 2.4. Схема установки для обессоливания воды ионообменным методом. 1 - катионитный фильтр, 2 - анионитный фильтр, 3 -дегазатор, 4 - сборник очищенной воды.

Из воды сначала удаляются ионы кальция, магния и натрия в Н-катионитовом фильтре, в котором на слое крупного кварцевого песка или измельченного керамзита расположен слой катионита. Затем вода последовательно поступает в анионитовый фильтр для удаления анионов. Для регенерации катионита в фильтр периодически по­дается кислота или раствор хлорида натрия, для регенерации анионита - раствор щелочи. Затем вода подается в дегазатор, где удаляются и воды растворенные диоксид углерода и кислород.

Дегазация осуществляется химическим или физическим способами. Для удаления СО 2 воду пропускают через фильтр, заполненный гашеной известью, или добавляют к воде известковое молоко:

СО 2 + Са(ОН) 2 = СаСО 3 + Н 2 О.

Кислород удаляется фильтрацией воды через слой железных опилок или стружек. Физические способы дегазации состоят в нагревании воды в вакууме или острым паром. В случае необходимости производят обеззараживание воды с целью уничтожения болезнетворных бактерий и окисления органических примесей хлорированием (газообразным хлором, хлорной известью или гидрохлоратом кальция).

!!! Метод основан на способности некоторых нерастворимых синтетических материалов обменивать свои ионы на эквивалентное количество ионов, присутствующих в воде .

Иониты подразделяются на аниониты и катиониты.

Иониты, обменивающие свои катионы на катионы, находящиеся в воде, называют катионитами.

Катиониты обычно содержат подвижные , т. е. способные обмениваться , ионы натрия Na + (Na + -катиониты ) и водорода H + (H + -катиониты ).

Иониты, обменивающие свои анионы на анионы, находящиеся в воде, называются анионитами. Аниониты содержат подвижные гидроксильные группы .

Как смягчить жесткую воду. Способы, советы, вред и польза, разные методы, особенности и допустимые показатели.

Все мы слышали о вреде жесткой воды – не только для кухонной техники и отопительного оборудования, но и для человеческого организма. Однако мало кто знает, что ее жесткость бывает разной по «происхождению», и к тому же не является абсолютным злом. Поэтому сегодня мы рассмотрим, как можно сделать наиболее эффективным смягчение воды для питья и бытовых нужд, чтобы получить от нее максимум пользы.

Особенности жесткой воды

Вода становится жесткой от растворенных солей – соединений кальция и/или магния (катионы последнего встречаются гораздо реже). Есть и другие элементы, присутствие которых может отразиться на конечных показателях жесткости, например, марганец, стронций, барий. Но их влияние настолько незначительно, что его просто не принимают во внимание.

Общий же показатель жесткости принято разделять в соответствии с составом солей:

1. Карбонатная или временная жесткость – определяет содержание в воде гидрокарбонатов Ca и Mg при уровне рН, превышающем 8,3 единицы. С ней можно легко справиться длительным кипячением – через час соли просто распадутся под действием высокой температуры и выпадут в осадок.
2. Некарбонатная жесткость носит название постоянной, поскольку от нее так просто не избавиться. Ее определяет содержание стабильных солей различных кислот, которые не распадаются и должны удаляться другими способами, например, обратным осмосом.

В сумме эти два показателя как раз и дают общую жесткость, хотя по отдельности вычислять их сложно и дорого. Обычно для определения фактической величины содержания солей используют специальные реагенты или полоски-индикаторы.

Но о том, что в вашей системе жесткая вода, можно узнать и без лабораторных исследований. В процессе использования она доставляет немало проблем, которые просто невозможно не замечать:

• Белые следы на постиранных вещах;
• Слабое пенообразование моющих средств, и как следствие – их неэффективность;
• Накипь на стенках чайника (а представьте, что происходит с ТЭНами бойлеров, стиральных и посудомоечных машин);
• Постоянно появляющийся налет на смесителе и мойке.

Человеческому организму жесткая вода тоже наносит немалый вред. Ощущение сухости кожи после контакта с такой средой – не что иное как смывание защитной липидной пленки с ее поверхности. А употребление этой воды внутрь без предварительного умягчения способно спровоцировать мочекаменную болезнь.

Но это не значит, что смягчение воды должно быть тотальным, даже если она применяется для питья и приготовления пищи. Совершенно лишенная солей жидкость приводит к дефициту ионов кальция и магния в организме, что негативно отражается на работе сердечно-сосудистой системы. Вред и польза жесткости питьевой воды – один из медицинских парадоксов. Но разрешается он просто – соблюдением меры.

С точки зрения врачей, употребление слишком жесткой, как и излишне мягкой воды, недопустимо. Здесь нужно придерживаться золотой середины.

«Переумягченная» вода способна нанести вред и стальным трубам водопроводных и отопительных систем – из-за нее они в большей мере подвергаются коррозионному износу и служат меньше, чем трубопроводы, транспортирующие жесткие среды.

Народные способы умягчения

С проблемами жесткой воды сталкивались и наши бабушки, а о вреде ее употребления они как минимум догадывались. Поэтому простых и доступных способов умягчения в копилке народной мудрости хватает. Приведем самые популярные из них.

Кипячение (причем не в электрочайнике, а на плите, поскольку добиться нужного эффекта распада солей жесткости можно лишь при длительном нагреве). После этого жидкости нужно дать сутки отстояться, и только потом осторожно ее слить, не взмучивая осадок на дне.

Вымораживание – более щадящий способ, который позволит хотя бы частично сохранить в воде полезные вещества и не испортить вкус. Прозрачную емкость с водой нужно отправить в морозильную камеру и следить за ее замерзанием. Как только 75-80% общего объема превратится в лед, посудину достают и сливают жидкий остаток – в нем сконцентрированы соли, которые и дают высокую жесткость.

Отстаивание. Вам потребуется просто налить воду в любую емкость и убрать подальше от солнечных лучей на 3-6 дней. После этого нужно осторожно слить верхние слои, не потревожив осадок. Для питья такая вода не подойдет, но для использования в быту – вполне.

Добавление кремния или шунгита – минералов, буквально впитывающих в себя соли жесткости. Наши прадеды обкладывали кремниевой пластушкой колодцы для смягчения хранящейся в них воды. Нам же доступен более простой способ: нужно лишь опустить стерильные камни кремния или шунгита в емкость с питьевой водой. Природные абсорбенты впитают в себя соли и через 2-3 дня, хотя многие рекомендуют увеличивать этот срок до недели.

Омыление – один из способов подготовки воды для стирки. Нужно будет натереть 15-20 г хозяйственного или туалетного мыла и развести его в 0,5 л воды до полного растворения и появления пены. Этого количества хватит на ведро жидкости, после чего нужно все отстоять хотя бы ночь – мыло вступит в реакцию с солями и отправит их в осадок. Утром раствор аккуратно переливают в другую емкость и добавляют в него борную кислоту (2-3 ст. л).

Современные методы

Для нас, современных людей, есть и более простые способы, как смягчить жесткую воду. Для этого достаточно купить и врезать в систему подачи фильтры умягчения с ионообменными смолами. Они представляют собой сдвоенные резервуары и работают по такому принципу:

1. Жесткая вода попадает в отсек со смолой, которая «извлекает» из нее ионы кальция, магния и других щелочноземельных элементов.
2. Обедненная жидкость перетекает во второй резервуар с обычной поваренной солью, где обогащается ионами натрия – куда более полезными для организма.
3. Остатки с «вредными» элементами удаляются вместе со стоками.

На выходе получаем безопасную и вкусную умягченную воду нормализованной жесткости. Ее можно использовать как для бытовых нужд, так и для питья или приготовления пищи.

В разных странах действуют свои нормы жесткости. У нас максимальные показатели для питьевой воды установлены на уровне 7 мг-экв/л, для технической – не более 9 мг-экв/л.

Эффект умягчения получают и после прогонки воды через систему обратного осмоса. Она действует совершенно иначе: продавливает жидкость сквозь специальную мембрану с очень мелкими порами (размером 0,0001 микрона) и задерживает примеси на молекулярном уровне. Таким образом, вода освобождается не только от солей, но и от бактерий и прочих посторонних элементов, превращаясь практически в дистиллят.

Увы, постоянное употребление ее в пищу приносит больше вреда, чем пользы. Поэтому после очистки и умягчения такую воду желательно пропускать через систему минерализаторов, которые обогатят ее безопасными веществами и восстановят оптимальную жесткость. Впрочем, для бытовых нужд она вполне пригодна.

Также для защиты техники от жесткой воды, используют различные добавки:

• Пищевую, кальцинированную соду;
• Лимонную кислоту;
• Уксус;
• Любой смягчитель воды на основе полифосфатов (Calgon, Эонит, Sodasan и пр.).

На стенках чайника собирается накипь, смесители покрываются известковым налетом, а мыло дает мало пены? Возможная причина - жесткая вода. Излишняя жесткость вредит нагревательным приборам и сантехнике, увеличивает расход моющих средств, является причиной многих проблем со здоровьем. А есть ли польза от такой воды? Как измерить жесткость? Как «смягчить» воду и позаботиться о здоровье близких и исправности бытовой техники? Обо всем этом мы расскажем в статье.

Почему вода жесткая?

Понятие «жесткости» произошло от свойств белья и одежды постиранных в такой воде. Материал после контакта с жесткой водой сам становится грубым и неприятным на ощупь. Ярче всего эффект виден на махровых полотенцах. Повышенная жесткость воды вызвана большой концентрацией в ней катионов растворенных солей магния и кальция. Соли жесткости попадают в воду в процессе ее движения сквозь грунт, поэтому и концентрация их напрямую зависит от свойств почвы местности. В засушливые периоды концентрация солей в воде, как правило, растет, а в весенний паводковый период падает.

Признаки жесткости воды

1. Белесые известковые подтеки на кафеле и одежде.
2. Налет накипи на стенках чайника после кипячения воды.
3. Быстро засоряются сетки в смесителях, аэраторы и лейки в душе.
4. Фильтры кофемашины быстро выходят из строя.
5. Белая пена на поверхности кофе и чая.
6. Синтетические моющие средства и мыло в жесткой воде дают недостаточное количество пены для эффективной стирки.
7. Сухость и «стянутость» кожи после умывания.
8. Перхоть и жесткость волос после мытья.
9. Вареное мясо остается жестким, а картошка разваривается.
10. Слегка горьковатый привкус воды.

Если вы заметили несколько из этих признаков, значит вода, поступающая в ваш дом, жесткая, и стоит задуматься о ее смягчении, чтобы сохранить здоровье и исправность нагревательных приборов.

Польза и вред

Качество воды оказывает сильное влияние на здоровье человека. В первую очередь от жесткости воды страдают кожа и волосы. Кожа приобретает сухость, появляется ощущениеъ стянутости, засоряются поры. У маленьких детей излишне жесткая вода может вызвать дерматит, который впоследствии часто перерастает в экзему или аллергию.

Кожа головы и волосы страдают не меньше. Сухость, ломкость, быстрая загрязняемость и перхоть являются следствием использования жесткой воды. Употребление такой воды в качестве питьевой способствует отложению солей на костях и суставах, а также является одной из причин образования зубного камня. Длительное употребление в пищу такой воды способствует развитию мочекаменной болезни.

Кроме здоровья жесткость воды отражается и на кошельке. Накипь, образующаяся в бытовых нагревательных приборах и трубах отопления, обладает низкой теплопроводностью. Она препятствует выделению тепла, за счет чего нагревательные элементы перегорают, а трубы отопления остаются слегка теплыми, даже если вода в них горячая. Таким образом, растут затраты на подогрев воды, а на выходе получается почти нулевой результат. Из-за свойств воды мыло, шампуни, средства для мытья посуды и стирки хуже образуют пену, что снижает их эффективность и вынуждает использовать больший объем средств, что, в свою очередь, опять увеличивает расходы.

Несмотря на большое количество негативных качеств, у жесткой воды есть и положительные свойства. Минералы в ее составе способствуют снижению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, слой солей внутри труб защищает металл от коррозии.

Польза и вред мягкой воды

Мягкая вода, несомненно, имеет больше преимуществ, чем жесткая. Употребление в пищу умягченной воды защитит организм от артрита и образования камней в полых органах, сохранит здоровье кожи, волос и зубов. Вкусовые качества еды, приготовленной с использованием мягкой воды, значительно выше. Экономия моющих средств составит 30-50% за счет хорошего пенообразования. Снизятся расходы на обогрев помещений. Использование умягченной воды защитит бытовые нагревательные приборы: электрочайники, стиральные и посудомоечные машины от поломок и исключит из семейного бюджета расходы на ремонт и покупку новой бытовой техники.

Единственным недостатком излишне умягченной воды является повышение риска развития сердечно-сосудистых заболеваний вследствие отсутствия в ней необходимых минеральных веществ для их профилактики.

Временная и постоянная жесткость

Существуют понятия временной и постоянной жесткости. Временная вызвана наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Эти соли выпадают в осадок при кипячении. Постоянная вызвана повышенной концентраций хлоридов и сульфатов кальция и магния. Они не выпадают осадком при кипячении и представляют основную угрозу для здоровья человека и исправности электроприборов.

Как измерить степень жесткости

Определить, какая вода: мягкая или жесткая, можно в домашних условиях или сдав образец на анализ на санитарно-эпидемиологическую станцию. Последний способ наиболее точен. В домашних условиях концентрацию солей жесткости можно определить с помощью хозяйственного мыла, тест-полосок и кондуктометром. Эти методы не точные, но позволяют определить примерную жесткость воды и принять решение о необходимости добавления смягчителей для стиральной и посудомоечной машин, а также использования фильтров для питьевой воды.

Способ с использованием хозяйственного мыла основан на свойстве связывания им солей жесткости. Для теста понадобится дистиллированная вода, хозяйственное мыло 60% или 72%, 0,5 литра водопроводной воды, кухонные весы. Хозяйственное мыло (1 г) нужно измельчить и растворить в небольшом количестве теплой дистиллированной воды. Мыльный раствор переливают в стакан и добавляют воду до 6 см, если мыло было взято 60%, и до 7 см - если 72%. Лучше взять цилиндрический стакан диаметром 6 см, в этом случае результат будет точнее.

Далее тонкой струйкой мыльный раствор начинают переливать в емкость с водопроводной водой постоянно помешивая. Появление устойчивой белой пены говорит о том, что все соли жесткости «связаны». Далее измеряют, сколько осталось мыльного раствора в стакане, фи отнимают от первоначальных 6-7 см.

Каждый перелитый сантиметр раствора связывает 2°dH солей. Результат в 5-8°dH свидетельствует о мягкой воде, 9-12°dH - средней жесткости. Если весь мыльный раствор был перелит, а пена так и не появилась, значит исследуемая вода жесткая или очень жесткая. В таком случает можно повторить тест с использованием меньшего количества водопроводной воды (0,25 л).

Самым простым способом определения жесткости воды в домашних условиях является метод тест-полосок. Методы могут немного отличаться в зависимости от производителя, но основной принцип заключается в сравнении цвета полоски после контакта с водой с соответствующей таблицей в инструкции.

Метод с использованием кондуктометра дает условный результат, так как прибор предназначен для измерения электропроводности воды. Чем выше электропроводность, тем больше солей растворено в воде. Точность метода зависит от температуры исследуемого образца. Определить концентрацию солей можно с помощью специальной переводной таблицы в инструкции к прибору.

Способы смягчения воды

Методы смягчения воды выбирают в зависимости от нужд. Для умягчения питьевой воды и для приготовления пищи, для купания и принятия душа, для защиты бытовых нагревательных приборов способы смягчения отличаются.

Для умягчения питьевой воды и для приготовления еды можно воспользоваться фильтром-кувшином и проточным фильтром под мойку. К сожалению, такие фильтры подходят для воды средней жесткости, если вода жесткая или очень жесткая, картридж придется менять очень часто.

Для защиты нагревательных элементов стиральной и посудомоечной машины можно применять химические смягчители на основе кальцинированной соды. Они в широком ассортименте представлены в магазинах бытовой химии. Разумеется, смягченная таким способом вода в пищу не годится.

Для умывания и принятия душа требуются большие объемы воды, поэтому следует обратить внимание на магистральные фильтры обратного осмоса и ионного обмена. Такие приборы универсальны, а очищенная с их помощью вода подойдет и для питья, и для бытовых электроприборов, и для умывания.

В фильтрах для жесткой воды на основе реакции ионного замещения используется специальный полимер - ионообменная смола. В процессе прохождения через нее воды ионы кальция и магния задерживаются, а вода обогащается ионами натрия. Бытовые модели таких фильтров обычно имеют несколько степеней очистки для очищения воды от ржавчины и иных примесей. Фильтры с ионообменными картриджами для жесткой воды популярны, благодаря эффективности и не слишком высокой цене.

Фильтры обратного осмоса - более радикальное и дорогое решение. С их помощью можно получить воду очень высокой очистки, почти дистиллированную. Принцип работы заключается в пропускании воды под высоким давлением через специальную мембрану. Пропускная способность мембраны такова, что просочится через нее могут только молекулы, имеющие размер не более молекулы воды. Однако такая вода не подойдет для аквариума, а врачи советуют употреблять в пищу воду средней жесткости для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Такие фильтры обычно имеют несколько степеней очистки из-за чувствительности обратноосмотической мембраны. Модели премиум-класса на завершающем этапе обогащают воду нужными минералами для здоровья, но и стоимость таких фильтров значительно выше.

Фильтр "Гейзер"

Фильтры для жесткой воды "Гейзер" представлены во всех технических решениях: фильтры-кувшины, проточные, ионообменные и осмотические. Компания активно занимается научными разработками и в своих системах очистки использует такие инновационные материалы как арагон и каталон, которые улучшают качество очистки воды.

Компания производит картриджи универсального образца, что позволяет их без проблем заменять, если «родной» модели нет в наличии. Замена картриджей может представлять сложность из-за необходимости разбирать всю конструкцию фильтра и следить за герметичностью после сбора. Производитель гарантирует качественную работу изделий от 1 года до 5 лет, в зависимости от модели.

Фильтр "Аквафор"

Фильтры для жесткой воды "Аквафор" также имеют широкий модельный ряд: от фильтров-кувшинов до приборов обратного осмоса. Фильтры оснащают собственными исследовательскими разработками для улучшения качества воды: полым волокном, карбонблоком, акваленом. В ассортиментном ряду встречаются как стандартные модели с универсальными картриджами, однако больше фирменных конструкций с оригинальными сменными блоками. Заменить очистительные модули проще, чем в аналогичных моделях производства "Гейзер". Картриджи вставляют единым блоком, а герметичность конструкции не нарушается. Риск протечки меньше. Гарантия на фильтры производства "Аквафор" составляет 1 год.

Жесткая вода доставляет массу неудобств в повседневной жизни и оказывает негативное влияние на здоровье. Она портит кожу и волосы, оставляет известковый налет на сантехнике, накипь в чайнике и выводит из строя бытовую технику.

Для борьбы с излишней жесткостью воды применяют химическое смягчение и фильтры. Для бытовых нужд используют фильтры на основе ионного обмена и обратного осмоса. Крупные производители бытовых фильтров, компании "Гейзер" и "Аквафор", предоставляют широкий ассортимент моделей для смягчения воды. Обе компании работают примерно в одной ценовой категории, используют уникальные научные разработки, а качество воды, очищенной фильтрами их производства, находятся на стабильно высоком уровне. Конкурентная борьба между производителями играет на руку конечному потребителю и позволяет получить качественное изделие по приемлемой цене.

" мы затронули тему борьбы с солями жёсткости и накипью. В прошлой статье мы рассмотрели собственно определение слова "умячгение воды" и рассмотрели, что бывает несколько способов умягчения — физический, химический, экстрасенсорный. А также затронули одну из разновидностей химического способа умягчения воды — ионный обмен. В текущей статье "" вглядимся в химические способы более подробно.

Химические реагентные способы умягчения воды бывают разнообразными. Большую группу этих способов мы уже рассмотрели в предыдущей статье — это способы, основанные на ионном обмене, когда соли жёсткости заменяются на вдвое большее количество солей натрия с помощью ионообменного умягчителя воды . Также используются такие более менее доступные химические способы умягчения воды, которые могут быть называны реагентными способами умягчения воды:

• обработка воды содой (самой обычной кальцинированной содой) или известью,
• обработка воды полифосфатами,
• дозирование в воду разнообразных сложных соединений, называемых антискалантами (противонакипеобразователями) нового поколения.

То есть, каждый из способов предполагает использование тех или иных реагентов.

Реагентное умягчение воды содой и известью

Обработка воды известью называется известкование. При известковании в раствор добавляют гашеную известь Ca(OH)2 до рН около 10. В результате карбонатная жёсткость воды уменьшается, а некарбонатная растёт. Добавление и извести, и соды является более эффективным методом умягчения.

Полное представление о содово-известковом способе можно получить, умягчая воду для стирки с помощью кальцинированной соды (карбонат натрия). Обычно достаточно одной-двух чайных ложек без верха на ведро воды. Растворите соду в небольшом количестве воды, затем размешайте и дождитесь выпадения осадка карбонатов кальция и магния. Так умягчали воду еще в Древней Греции, добавляя в нее печную золу. Но есть один нюанс.

Реагентное умягчение воды содой и известью не применяется для подготовки питьевой воды из-за высокой щелочной реакции среды. Поэтому данный метод используется для умягчения воды для стирки и нагревательного оборудования.

Химический способ умягчения воды полифосфатами

Также для нагревательного оборудования используется технология дозирования в воду специальных веществ, которые связывают соли жёсткости. Отдельной группой среди этих веществ стоят полифосфаты, которые можно добавлять в воду без специальных дозирующих насосов.

Полифосфаты — это такие крупные белёсые кристаллы, которые помещаются в фильтр. Вода проходит через них, полифосфаты постепенно растворяются, и связывают соли жёсткости. Соответственно, соли жёсткости не образуют накипь.

Значительный минус этого типа борьбы с жёсткостью воды — вред для окружающей среды. Так, полифосфаты вредны для организма человека. И полифосфаты — удобрения. Если они попадают в водоёмы (а вся вода из города обычно оказывается именно там), то в водоёмах начинают очень сильно развиваться водоросли, радуясь удобрениям. Но слишком сильное развитие водорослей очень сильно снижает содержание кислорода в речной воде. И соответственно, гибнут речные жители — рыбы, раки и другая вкусная, но всё более редкая живность.

Соответственно, умягчение воды полифосфатами не используется для питьевой воды.

Учитывая этот антиэкологический нюанс полифосфатов, разработаны антискаланты нового поколения, которые со временем распадаются на составляющие, которые не вредят окружающей среде. Но эти вещества достаточно дороги, для их использования нужно специальное дозировачное оборудование (насос-дозатор) и мало кто в быту его использует. Основное применение — это защита труб, нагревательных приборов, мембран обратного осмоса.

Итак, химические реагентные способы умягчения воды нужны в основном для подготовки исключительно технической воды.

По материалам http://voda.blox.ua/2008/06/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-12.html