Главная / Образование / Карбонатная жесткость воды: определение, понятие жесткой и мягкой воды, химические и физические свойства, единицы измерения и способы устранения проблемы

Карбонатная жесткость воды: определение, понятие жесткой и мягкой воды, химические и физические свойства, единицы измерения и способы устранения проблемы

Достоверная информация о качестве питьевой воды интересует всех. Этому посвящена масса сайтов в сети, но среди них преобладают ресурсы заинтересованных сторон: производителей бутилированной воды и фильтров для очистки. Поэтому лучше разбираться в «водном» вопросе с помощью независимых информационных ресурсов и собственной логики.

Все дело в солях, а если точнее – в их количестве. Если их много, вода жесткая, мало – вода мягкая. Дистиллированная вода солей не содержит вовсе, и сразу скажем, что в качестве питьевой она однозначно не годится.

Термин «жесткая» произошел неслучайно: ткань после стирки с мылом в воде с высоким содержанием солей на ощупь была на самом деле жесткой.

Жесткая вода

Жесткость — это свойства, обусловленные содержанием в воде солей кальция, магния и некоторых других элементов.

Жесткость бывает двух видов:

  • Временная определяется гидрокарбонатами кальция и магния.
  • Постоянная обусловлена теми же кальцием и магнием, но в виде других солей – сульфатов и хлоридов.

  • Нас с вами интересует первый вариант, потому что именно он является карбонатной жесткостью. У нее волнообразный сезонный характер. Дело в том, что гидрокарбонаты «подмешиваются» в природную воду во время ее протекания через горные породы типа известняков, гипса или доломитов. Если вода поверхностная, самый высокий процент «подмешивания» происходит зимой: зимняя вода относительно жестче. Меньше всего гидрокарбонатов в весенней воде, особенно во время половодья и паводков: идет серьезная разбавляющая добавка талых и дождевых вод.

    Подземные природные воды, в отличие от поверхностных, более жесткие и постоянные по своему составу: от сезонов они никак не зависят.

    Единицы измерения карбонатной жесткости воды в России и за рубежом

    В единицах измерения удивительная международная путаница. Удивительная потому, что способы и единицы измерения других процессов или предметов приведены под единые международные измерительные системы давным-давно. Этим делом занимаются многочисленные метрологические международные и национальные организации. Почему карбонатная жесткость и другие свойства воды измеряются до сих пор в каждой стране по-своему, остается только гадать. Судите сами:

    В России это градус жесткости — 1°Ж. Согласно стандарту ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости» один российский градус жесткости равен концентрации щелочноземельного металла, равной ½ его ммоль/л. 1°Ж – 1 мг-экв/л.

    Теперь единицы измерения в странах в сравнении по количеству гидрокарбонатов в кубическом дециметре воды:

    • Россия: 1°Ж = 20 мг Са² или 12 мг Mg²;
    • Германия: 1°DH = 1 мг СаО;
    • Великобритания: 1°Clark = 10 мг СаСО³ в 0,7 дм³ воды;
    • Франция: 1°F = 10 мг СаСО³;
    • США: 1°ppm = 1 мг СаСо³.

    С этим международным хаосом справиться можно. На многих сайтах, посвященных воде, встроены специальные таблицы и калькуляторы для перевода данных из одной системы единиц измерения в другую. Чтобы понять, к примеру, какая карбонатная жесткость приемлема для экзотических золотых рыбок со всеми данными во французском сертификате.

    Нормативы содержания солей в воде

    • Сначала рекомендации Всемирной организации здравоохранения:

    По жесткости воды, включая карбонатную жесткость, ВОЗ никаких рекомендаций не дает. Лимиты указаны только для содержания двух щелочноземельных металлов: кальций в пределах 20–80 мг/л, а магний в пределах 10–30 мг/л.

    • Российские водные нормативы конкретнее и жестче:

    Жесткость воды не должна превышать 7°Ж, содержание магния — не выше 50 мг/л, а в отношении кальция никакие пределы не указываются.

    • Теперь российский норматив СанПиН 2.1.4.1116-02, определяющий, какой карбонатной жесткостью воды должна обладать бутилированная вода в рамках их физиологической ценности:

    Кальций допускается в очень широких пределах 20–130 мг/л; магний определен с лимитами 5,0 – 65,0 мг/л; жесткость воды допускается в границах 1,5 — 7,0°Ж. Обратите внимание, что ни один показатель не имеет нижней границы с нулевым уровнем. Это означает, что в любой марке питьевой воды должны присутствовать жесткость общая и карбонатная. Об этом чуть ниже.

    Виды и свойства жесткой воды

    Природные воды в основном характеризуются общей жесткостью, поэтому они делятся на группы по этому критерию:

    • очень мягкая вода с содержанием солей не выше 1,5 мг-экв/л;
    • мягкая вода с концентрацией солей в пределах от 1,5 до 4 мг-экв/л;
    • вода средней жесткости с лимитами 4–8 мг-экв/л;
    • жесткой вода является при содержании солей от 8 до 12 мг-экв/л;
    • очень жесткой вода признается, если в ней находится больше 12 мг-экв/л.

    Теперь внимание, несколько слов об одной очень простой химической реакции. Если прокипятить воду с растворенными в ней гидрокарбонатными солями, эти соли потеряют свою приставку «гидро» и превратятся в обычные карбонатные соли. А карбонатные соли никогда не были растворимыми, они формируются в виде осадка – той самой накипи, которую мы так не любим на дне чайника.

    О накипи

    В любой природной воде обязательно присутствуют хорошо растворимые гидрокарбонаты, которые при кипячении дадут нам накипь. Самое интересное, что любая бутилированная питьевая вода хорошего качества тоже даст нам накипь при кипячении. Так что тем, кто ошибочно полагает, натуральная родниковая вода не должна давать осадка при кипячении, пора освобождаться от этого стереотипа.

    Не нужно бояться накипи, это вполне естественный химический процесс для любой качественной воды. Более того, если купленная вами бутилированная вода вообще не дает накипи, нужно проверить ее на содержание кальция и магния: скорее всего, их там нет в нужном количестве. Вы ведь покупали не дистиллированную воду, верно?

    Настоящие жертвы жесткой воды: трубы, стояки и котлы

    Соли магния и кальция выпадают осадком не только при кипячении, но и при обычных условиях. Вспомните белый налет на смесителях и трубах в ванной комнате. Это лишь то, что видно вашему глазу. А вот водопроводные трубы крупного калибра, котлы и стояки могут быть покрыты с внутренней стороны серьезным слоем известкового налета. Ни к чему хорошему он не приведет: трубы будут перегреваться и выходить из строя из-за свищей и формирования весьма неприятной подшламовой коррозии.

    С другой стороны, слишком мягкая вода в водопроводной сети также принесет неприятности в виде коррозии металлических труб. Так что все хорошо в меру: умеренный уровень солей в воде в сочетании с контролем состояния внутренних стенок магистральных водных трубопроводов.

    Ну а самый лучший способ решения «трубной» проблемы – производство и использование водопроводных труб из новых композитных материалов.

    Способы умягчения воды

    • Самый простой и чудесный метод – элементарное кипячение воды, о котором было написано выше.
    • Простейший химический способ – добавить гашенной извести.

    Если два первых метода относились к карбонатной жесткости, то с постоянной жесткостью бороться сложнее. Но и это вполне реально:

    • Вымораживание льда. Нужно не до конца заморозить воду и слить оставшиеся примерно 10%. Лед разморозить, он будет свободен от солей.
    • Перегонка с испарением воды, так как соли не являются летучими веществами.

    Теперь промышленные технологии избавления:

    • Действие магнитных полей.
    • Промышленная катионная очистка с реагентами и последующим определением карбонатной жесткости.
    • Самый эффективный способ – осмос с фильтрами для обмена ионами, в результате чего «жесткие» соли заменяются на «мягкие».

    Жесткая вода и мифы о здоровье

    Карбонатная жесткость воды негативно влияет на кожу: при умывании она ее сушит кожу. В такой воде плохо образуется пена при использовании мыла или других моющих веществ. Эти факты многократно проверенны и стоит принять их во внимание.

    А вот с двумя другими «страшилками», связанными с потреблением воды с высокой карбонатной жесткостью, необходимо разобраться. Речь о поражении кожи в форме экземы и мочекаменной болезни – двух самых популярных заболеваниях, приводимых производителями бутилированной воды и водных фильтров для очистки.

    Формулировки в таких источниках осторожные: «есть данные, что высокая жесткость способствует образованию мочевых камней…». А если заглянуть в профессиональные ресурсы для клинических врачей, то там вполне ясные. Большинство исследований свидетельствуют о том, что жесткость потребляемой воды никак не влияет на риск образования камней.

    Такая же история с экземой и диатезом у детей. Одним словом, читайте медицинские ресурсы.

    Вода для аквариума и ее показатели

    Для обитателей аквариумов важны оба вида жесткости воды: и постоянная, и временная карбонатная.

    Многочисленные тесты определения качества аквариумной воды выпускаются для определения постоянной жесткости – уровня ионов Ca++ и Mg++.

    Нормативы карбонатной жесткости в аквариуме являются обязательными, так как играют важнейшую роль в жизни рыб.

    Жесткость воды в аквариуме должна находится в пределах 3-15°Ж.

    Важно помнить, что обитатели аквариума активно потребляют кальций, поэтому его концентрация будет постоянно снижаться. Это нужно контролировать и поддерживать норму состава аквариумной воды также постоянно.

    В качестве заключения хочется пожелать читателям грамотного и взвешенного отношения к своему здоровью. Это означает информационную независимость и умение делать собственные выводы о том, как себя вести и какую воду пить.

    Источник: bisbroker.ru