Что такое временная и постоянная жесткость воды чем она обусловлена уравнения

Вода – самый важный компонент, необходимый для жизни на Земле. Вода присутствует в океанах, реках, прудах, озерах, ледниках и так далее. Дождь считается чистой (мягкой) водой, потому что она не содержит растворенных в ней солей, хотя присутствуют растворенные газы. Воду можно разделить на жесткую и мягкую. Жесткость воды обусловлена наличием растворимых бикарбонатов, хлоридов и сульфатов кальция и магния.

Видео:Жёсткость воды и методы её устраненияСкачать

Что это такое и чем обусловлена?

Временная жесткость — это жесткость воды из-за наличия ионов, карбонатов и бикарбонатов таких веществ, как кальций и магний, которые могут выпадать в осадок при нагревании. Его можно удалить с помощью таких процессов, как кипячение или смягчение извести, а затем отделение воды от образовавшегося осадка.

Временная жесткость очень распространена и является причиной присутствия карбоната кальция в трубах и оборудовании.

Содержание этих отложений связаны с засорениями водопровода и снижениями эффективности теплообменников.

Поскольку во временно-жесткой воде почти всегда присутствует карбонат кальция (формула CaCO3), временную жесткость называют карбонатной жесткостью.

Жесткая вода вредна для котлов, поскольку происходит отложение солей, снижающих эффективность котлов. Жесткую воду можно пить, но ее использование в течение длительного времени может привести к множеству проблем. Самые очевидные недостатки это:

• растяжение тканей при стирке, одежда выглядит более тускло и становится грубой на ощупь;
• водонагреватели работают на повышенных мощностях, что приводит к увеличению счетов за свет;
• низкое давление воды в водопроводе из-за забитых труб;
• на посуде появляются белые пятна, также появляются пятна на керамике и накипь на смесителях.

Видео:Практическая работа №6 «Получение жёсткой воды и способы ее устранения»Скачать

Чем отличается от постоянной?

Временная жесткость сложна, так как ее наличие зависит от концентрации карбонатов по отношению к их реакции с кальцием и магнием.

Предположим, что ваша вода имеет 100 частей на миллион общей жесткости до кипения и 60 частей на миллион общей жесткости после кипячения. Это означает, что она имеет 40 частей на миллион временной жесткости. Хорошие новости о временной жесткости заключается в том, что ее легко удалить кипячением или осаждением известью (гидроксидом кальция). Кипячение и добавление извести — два старых метода, используемых для смягчения воды, содержащей временную жесткость.

Постоянная жесткость не удаляется кипячением, в отличие от временной. Если ваша вода гипсовая (то есть прошла через гипс в грунте), она будет содержать кальций и сульфат.

При кипячении гипсовой воды теряется очень мало жесткости, так как кальций не осаждается сульфатом.

Видео:Что такое временная или карбонатная жесткостьСкачать

Как определить?

Когда временная жесткость выпадает в осадок, большая ее часть приходится на карбонат кальция. Кипячение приводит к тому, что соли бикарбоната превращается в соли карбоната, которые затем связываются с кальцием. Карбонат кальция почти нерастворим, поэтому он выпадает в осадок, тем самым удаляя и кальций, и карбонат из воды. Поскольку карбонат имеет щелочной характер, в то же время щелочность в воде уменьшается.

Определение интенсивности временной жесткости затруднено тем, что ее концентрация основана на концентрации щелочных ионов по отношению к их реакции с кальцием.

Видео:Химия. 10 класс. Жесткость воды и способы ее устраненияСкачать

Как можно устранить?

Устранение проводится с помощью самого главного способа борьбы с временной жесткостью — кипячения. Когда мы кипятим воду, растворимые соли превращаются в гидроксид магния, который нерастворим и, следовательно, осаждается и удаляется. После фильтрации получаем мягкую воду.

Уравнения реакций выглядит так:

• Ca (HCO3) 2 → CaCO3 + H2O + CO2;
• Mg (HCO3) 2 → MgCO3 + H2O + CO2.

Устранить временную жесткость воды можно по методу Кларка.

Гидроксид кальция – это реагент Кларка. Он снижает жесткость воды, превращая бикарбонаты в карбонаты.

Уравнение реакции: Ca (OH) 2 + Ca (HCO3) 2 → 2CaCO3 + 2H2O

Щелочность существует в трех формах: карбонат (CO32-), бикарбонат (HCO3-) и гидроксид (OH-). Гидроксидная щелочность редко встречается, поскольку она существует только при добавлении и когда pH превышает 10. Карбонатная и бикарбонатная щелочность свободно меняется от одной формы к другой в зависимости от pH воды. Карбонатных ионов мало в воде с низким pH. Если поднять pH, то некоторые из ионов бикарбоната превратятся в ионы карбоната.

Одно важное отличие состоит в том, что ионы бикарбоната значительно более растворимы, чем карбонаты. Кальций имеет лишь ограниченную растворимость с карбонатом, но он значительно лучше растворяется с бикарбонатом. Если pH меньше 10, можно с уверенностью предположить, что щелочность гидроксида равна нулю.

В этих условиях концентрация карбонатной щелочности равна двукратной щелочности фенолфталеина (C = 2P). Кроме того, концентрация бикарбонатной щелочности равна общей щелочности минус двукратная щелочность фенолфталеина (B = M – 2P). Также полезно понимать, что общая щелочность равна щелочности бикарбоната плюс щелочность карбоната (M = B + C).

Концентрация временной жесткости зависит от соотношения бикарбонатной и карбонатной щелочности. По мере того как циркулирует вода, щелочность и pH повышаются. Когда это происходит, соотношение карбоната и бикарбоната увеличивается. Это приводит к соответствующему снижению растворимости кальция.

Для каждого количества циклов концентрирования существует определенное соотношение карбонатных и бикарбонатных ионов.

Это соотношение зависит от pH и щелочности, а не от жесткости. Концентрация временной жесткости может быть определена как концентрация карбонатной щелочности в миллионных долях, которая выпадает в осадок, чтобы вернуть воду к равновесию, при котором кальций больше не осаждается.

Кипячение – не единственное действие, которое может удалить временную жесткость. Кипячение просто превращает очень растворимые ионы бикарбоната в менее растворимые ионы карбонатов, которые затем осаждаются в виде карбоната кальция. Современные технологии устраняют временную жесткость в реакционной камере за счет осаждения кальция в виде карбоната кальция. Удаление карбоната в форме карбоната кальция оставляет ионы бикарбоната, которые хорошо растворимы.

Это позволяет значительно повысить концентрацию кальция в растворе, поскольку карбонаты удаляются. Соотношение временной и постоянной жесткости полностью зависит от соотношения карбонатной и бикарбонатной щелочности. Другими словами, временная жесткость снимается, когда в реакционной камере образуется карбонат кальция. Удаление временной жесткости происходит по мере того, как карбонат кальция сдвигает индекс насыщения до точки, при которой остающаяся или постоянная жесткость остается растворимой.

Видео:ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ В АКВАРИУМЕ. Общая и карбонатная жесткость. #аквариумный_вопрос №3Скачать

Акваловер

Видео:Жесткость воды и способы её устранения. Видеоурок 23. Химия 9 классСкачать

Аквариумистика — аквариум новичкам, аквариум любителям, аквариум профессионалам

Видео:Титрование. Определение карбонатной жесткости водыСкачать

Общая, постоянная и временная жесткость воды

Самое читаемое

Жесткость воды — это ее свойство, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Это один из важнейших параметров пресной воды, напрямую влияющий на жизнедеятельность и разведение рыб и растений. Пресные воды сильно отличаются по жесткости.

Общая жесткость воды образуется из двух составляющих: карбонатной (временной), обусловленной концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатной (постоянной), обусловленной концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их начали разделять. Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.

Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:

Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑

Таким образом, временную жесткость можно уменьшить или полностью устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная». Соли жесткости, выпадающие в осадок, это соединения щелочноземельных металлов и слабых кислот.

Жесткость, сохраняющаяся в воде после кипячения, называется постоянной. Ее образуют сульфаты, хлориды, нитраты, силикаты и фосфаты, и ее значение нельзя уменьшить, прокипятив воду. Соли, которые не создают накипи, но влияют на общую жесткость воды, являются соединениями щелочноземельных металлов с сильными кислотами, такими как серная, соляная, азотная, плавиковая и другие.

С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Поэтому показатель жесткости столь же непостоянен, как и другие показатели воды.

Таким образом, общая жесткость воды складывается из постоянной и временной. Для аквариумиста имеет значение временная (карбонатная) жесткость кН и общая gH жесткость, являющаяся суммой временной и постоянной жесткости.

Жесткость — это свойство воды, обусловленное количеством растворенных в ней катионов металлов. Она напрямую влияет на все процессы, происходящие в биотопе. Общая жесткость состоит из временной и постоянной. Временная жесткость обусловлена концентрацией гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная — концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Видео:4 - Жесткость воды и деминерализацияСкачать

Что такое жесткость в воде

Проблемы водоподготовки в быту и на производстве решаются путем применения различных методик и специального оборудования. Ответ на вопрос, что такое жесткость в воде и как ее уменьшить до приемлемых величин — один из самых сложных и трудно решаемых даже при наличии доступных систем фильтрации. Вместе с тем высокое содержание растворимых солей негативно сказываются на состоянии здоровья человека, бытовых приборов и технологического оборудования.

Жесткость воды — это показатель качества, во многом определяющий ее физико-химические свойства и возможности применения. В предлагаемой статье рассматриваются причины этого явления, устанавливаются различия параметров жидкости в зависимости от концентрации солей. Также приводятся требования к жидкости и разбираются существующие бытовые и профессиональные методы ее умягчения.

Видео:Урок 9. Жёсткость воды. Химия 11 классСкачать

Что такое жесткость воды

Оксид водорода (вода) — самая распространенная жидкость на земле, обладающая уникальными свойствами растворять в себе многие химические элементы и соединения. Понятие жесткости воды в определении трактуется как количественный показатель концентрации солей щелочноземельных и иных металлов. Преимущественно это соединения кальция и магния.

Термин общая жесткость воды возник в результате наблюдений за состоянием тканей после стирки. Особая структура материала, состоящего из отдельных нитей, способствует накоплению упомянутых солей металлов. При большом их содержании ткань, становится жесткой и грубой. Позже было замечено, что высокая концентрация таких соединений существенно снижает эффективность моющих средств.

Жесткость воды — это соли кальция и магния, образующие накипь на внутренних поверхностях нагревательных приборов и теплообменников. Это в свою очередь приводит к ухудшению эксплуатационных и экономических характеристик нагревательного оборудования. В отдельных случаях трубопроводы в буквальном смысле закупориваются, что делает невозможным их использование по назначению. Определить есть ли в воде жесткость можно даже в домашних условиях!

Видео:Лекция "Жесткость воды"Скачать

Основные причины образования жесткости воды

Фактически эта жидкость является универсальным растворителем, который при контакте с почвой и минералами насыщается содержащимися в ней веществами и химическими соединениями. Отвечая на вопрос о жесткости воды, и чем она обусловлена, необходимо выделить основные источники солей щелочноземельных металлов:

• Для подземных источников — это пласты известняка, сквозь которые просачивается жидкость.
• Для открытых водоемов и приповерхностных слоев — это геологические породы: природный гипс, доломит и другие.
• Ионы кальция и магния насыщают воду в результате химических реакции диоксида углерода и некоторых минералов.
• Микробиологические процессы в грунтах и на сельскохозяйственных угодьях в районах водосбора.

Помимо естественных причин повышенное содержание ионов жесткости в воды обусловлено также и техногенными. В составе стоков промышленных, строительных и коммунальных предприятий имеется большое количество примесей. В результате происходит вторичное загрязнение водоемов и водоносных слоев.

Естественные процессы химического выветривания горных пород и техногенные факторы определяют параметры жесткости воды питьевой или технической. Эти показатели неодинаковы для различных источников и постоянно изменяются:

• Повышаются в результате испарения влаги с открытых поверхностей водоемов.
• Снижаются при выпадении атмосферных осадков, таянии льдов и снега.

Значительное содержание извести в воде — это жесткость преимущественно естественного происхождения, характерная для подземных источников, в том числе и для артезианских скважин. Минерал вымывается из геологических пластов потоками жидкости при просачивании вглубь земной коры. Затем этот раствор через родники и ключи пополняет водный баланс открытых источников.

Происходит постоянный кругооборот, и жесткость воды в некоторой степени зависит от времени года. Весной в ходе таяния снегов и активных осадков он существенно уменьшается в другие периоды и, особенно при засухах — увеличивается.

Видео:Жёсткость воды Химия для ЧАЙНИКОВСкачать

Виды жесткости воды

Уровень содержания солей и их состав для разных источников водоснабжения как открытых, так и закрытых различаются и существенно. Возникает закономерный вопрос, а какова жесткость воды, и какой она может быть в зависимости от происхождения. Существует классификация по уровню насыщенности химическими веществами и соединениями, для удобства сведенная в таблицу:

Приведенная шкала наглядно показывает уровни жесткости воды, и в чем она измеряется в системах, принятых в разных государствах. Данная классификация отображает методические подходы к определению означенного показателя в соответствии с нормативными документами следующих стран:

1. Россия. Государственный стандарт.
2. Германия. Институт стандартизации — DIN.
3. США. Агентства по охране окружающей среды Соединенных Штатов Америки — USERA.

Упомянутый градус жесткости воды — это единица измерения, принятая в западных странах. Этот показатель соответствует следующим значениям:

• В Германии (°dH). Одна часть CaO или 0,719 части MgO на 100 тыс. частей воды.
• В Британии (°e). 1 гран CaCO₃ на один галлон жидкости.
• В США (ppm) и Франции (°TH). Одна часть CaCO₃ на 100 тыс. частей воды.

При сравнительно невысоком уровне жесткости воды содержание ионов кальция в ней может достигать 70-80%, в тоже время насыщенность ионами магния редко превышает 50-60%. При увеличении уровня минерализации картина резко меняется: концентрация первых сильно уменьшается и редко доходит до 1 г/л; содержание же ионов магния часто превышает показатель 10 г/л. Такое соотношение особенно характерно для соленых озер, не имеющих стока.

Классификация вод осуществляется не только по уровню жесткости, но и с учетом ее гидрохимического состава. По данному признаку различают следующие разновидности:

• Общая.
• Временная (карбонатная).
• Постоянная (не карбонатная).

Для каждого типа характерно определенное соотношение содержания солей кальция, магния и других. Соответственно методы уменьшения жесткости воды зависят от ее вида, и состав оборудования для конкретного случая определяется с учетом реальных показателей. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Общая жесткость воды

Исследуемый показатель в значительной мере зависит от гидрохимического состава жидкости и уровня насыщения солями кальция и магния. Общая жесткость — это свойство воды, определяемое суммарным содержанием гидрокарбонатов и других соединений названных элементов. Данная характеристика имеет две составляющие:

1. Карбонатная (временная). Связана с наличием в жидкости гидрокарбонатов кальция (Ca 2+ ) и магния (Mg 2+ ), которые при нагревании и кипячении образуют CaCO₃ и Mg(OH)₂ с выделением углекислого газа (CO₂).
2. Некарбонатная (постоянная). Определяется присутствием фосфатов, хлоридов, сульфатов, силикатов и нитратов этих щелочноземельных металлов.

Перечисленные соли, определяющие общую жесткость воды, при кипячении не разлагаются и их удаление из жидкости требует иных методов. Для численного выражения этого показателя используют специальную физическую единицу 1 ммоль-экв./л, которая соответствует содержанию 20,04 мг/л катионов кальция либо 12,16 мг/л катионов магния.

Общая жесткость подземных вод (в некоторых регионах), а также морских и океанских может достигать 80 и даже 100 ммоль-экв/л, что делает их непригодными для использования. В тоже время в реках и озерах, находящихся в таежных районах данный показатель находится на уровне от 0,1 до 0,2 ммоль-экв/л. Такой водой практически невозможно смыть мыльный раствор.

Временная жесткость (карбонатная)

Природная вода содержит значительное количество катионов щелочноземельных металлов. Временная (магниевая и кальциевая) жесткость воды — это показатель присутствия в жидкости гидрокарбонатов названных химических элементов. При нагревании растворимость этих соединений (при уровне pH превышающем 8,3 единицы) существенно уменьшается, и они переходят в следующие формы:

• осадок хлопьевидный;
• беловатая пленка на поверхности;
• кристаллическая накипь.

Временная жесткость воды по кальцию и магнию при этом полностью устраняется — отсюда собственно и название. Помимо кипячения уменьшить означенный показатель возможно используя ионообменные методы и технологии обратного осмоса.

Постоянная жесткость (некарбонатная) воды

Помимо гидрокарбонатов кальция и магния в источниках водоснабжения присутствуют в значительных количествах соли азотной, серной и соляной кислоты. Под некарбонатной жесткостью воды подразумевается суммарное содержание этих химических соединений. Последние при нагревании остаются в растворенном состоянии и не выпадают в осадок.

Некарбонатная жесткость воды именно поэтому и называется постоянной, а для ее устранения необходимо специальное оборудование. Существенно уменьшить концентрацию этих растворимых соединений возможно при использовании ионообменных технологий и деминерализации. Особенно высока эффективность у современных систем умягчения.

Видео:ЕГЭ Химия | ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫСкачать

Действующие нормативы жесткости воды

Нормы жесткости, характеризующие качество источников водоснабжения, регламентируются во всех развитых странах. В Российской Федерации принят ГОСТ 31954-2012, которым устанавливаются предельные значения общей жесткости воды и определяются способы ее вычисления. Этим документов утверждены два метода: комплексонометрический — основной и атомной спектрометрии — арбитражный.

Жесткость общая воды в части гигиенических норм устанавливается требованиями СанПиН 2.1.4.1075-01, утвержденным Постановление от 26.09.2001 года. Суммарный показатель содержания солей щелочноземельных металлов не должен превышать предельно-допустимых концентраций, которые определены в размере 7,0 и 10,0 мг-экв./л. Второе значение может быть установлено только по решению главного санитарного врача с учетом используемой технологии водоподготовки для конкретного населенного пункта.

Видео:Определение временной или карбонатной жесткости водыСкачать

Расчет жесткости воды

При определении общей жесткости воды допускается применение вычислительных методов. Этот показатель измеряется в ммоль/дм 3 или моль/м 3 и описывается следующей формулой:

Данное уравнение позволяет вычислить среднюю жесткость воды, в ней приняты следующие обозначения:

Ж_К — карбонатная (временная).

Ж_НК — некарбонатная (постоянная).

Для того чтобы рассчитать общую жесткость воды необходимо знать молярную масса катионов кальция и магния, а также анионов сернистой кислоты. Результаты вычислений могут быть использованы для определения наиболее подходящего метода ее очистки. Подобные расчеты проводятся специалистами профильных лабораторий на основании опытных данных.

Видео:Как снизить (убрать) жесткость воды народными методамиСкачать

Методы определения уровня жесткости воды

Как определить жесткость воды? Точная оценка количественных параметров содержания солей производится специализированными лабораториями. В соответствии с ГОСТ 31954-2012 общая жесткость воды определяется комплексонометрическим методом в такой последовательности:

1. Проба разделяется на две равные части.
2. В химическую колбу наливают 100 мл исследуемой воды, добавляют к нему 5 мл буферного раствора и сухой индикаторной смеси в количестве 0,06-0,10 г. Получившийся состав титруется трилоном Б.
3. Аналогичные действия выполняются в отношении второй части пробы в другой лабораторной посуде. Добавление трилона Б осуществляется в два приема: сначала — на 0,5 см3 меньше, чем при исследовании первого образца. После тщательного перемешивания вводится остаток.

Обработка результатов, полученных с использованием описанного метода определения общей жесткости воды, выполняется по следующей формуле:

где M — коэффициент пересчета;

K — коэффициент поправочный;

Vтp — объем трилона Б, использованного для титрования;

Vnp — количество исследуемой воды из пробы.

Результат испытаний согласно данному методу определения общей жесткости в питьевой воде, а также технической, вычисляется как среднеарифметическое от двух полученных значений. Это позволяет минимизировать погрешность расчетов.

Видео:Жесткость воды и соли жесткости. Лекция 7 / Ochistkavodi.ruСкачать

Бытовые способы умягчения воды

Высокая соленость и жесткость воды, используемой в пищу и в хозяйственно-бытовых целях, может принести вред здоровью и привести к выходу из строя бытовой техники. В домашних условиях уменьшить этот показатель можно путем термической и химической обработки исходной жидкости.

Устранимая жесткость воды — карбонатная (временная) снижается при длительном кипячении. В процессе нагрева гидрокарбонатные соединения кальция и магния распадаются и переходят в твердое состояние. Они образуют накипь на стенках посуды, хлопьевидный осадок и поверхностный налет. Последние легко удаляются фильтрованием или отстаиванием.

Химическая обработка в целях снижения жесткости исходной воды выполняется при помощи извести и соды. Первый реагент обеспечивает умягчение жидкости с незначительным содержанием некарбонатных и высокой насыщенностью карбонатными соединениями. Для повышения эффективности данного метода дополнительно применяются реагенты коагулянты.

Комбинирование извести и пищевой соды позволяет уменьшить общую жесткость речной или колодезной воды до значений 1,4-1,8 мг экв./л. Химическая обработка обеспечивает улучшение качества жидкости по данному показателю, но требует очень точной дозировки реагентов. Кроме того она непригодна для приготовления пищи и питья.

Видео:GH, жесткость воды, измерение жесткости воды, качество жесткой воды в аквариуме, жесткий воды, водаСкачать

Профессиональные методы снижения жесткости воды

Качественное умягчение исходной воды до требуемого уровня возможно только при использовании специального оборудования — фильтров от жесткости воды. Довести показатели жесткости до соответствия требованиям упомянутого СанПиН и «ГОСТ вода питьевая» позволяют следующие технические устройства:

1. Фильтры умягчения.
2. Ионообменные фильтры.
3. Системы обратного осмоса.

При выборе установки для снижения жесткости воды, прибором для ее определения устанавливают точный гидрохимический состав и количественное содержание солей. Оборудование подбирается по результатам испытаний и с учетом требований заказчика к качеству обработанной воды.

Фильтры умягчения

Процесс уменьшения общей жесткости воды должен быть достаточно эффективным и недорогим. В настоящее время основным способом умягчения является метод натрий-катионирования (фильтры умягчения), который применяется и в быту, и в промышленных масштабах. Поток воды пропускается через ионообменные колонны, где происходит замещение кальция и магния катионами натрия. На поверхности полимерных смол происходят следующие химические реакции:

Ca 2+ + 2RNa = 2Na + + R₂Ca

Mg 2+ + 2RNa = 2Na + + R₂Mg

В результате общая жесткость доводится до уровня питьевой воды по ГОСТу, что делает возможным ее применение для приготовления пищи и хозяйственно-бытовых нужд.

Такие фильтрующие колонны применяются в составе многоступенчатых систем, в которых вода сначала очищается от механических примесей и железа. Это позволяет повысить ресурс основных картриджей, который естественным образом уменьшается в процессе расходования ионов натрия и накопления ионов жесткости. Для восстановления свойств ионообменных смол в системе предусмотрены баки с раствором поваренной соли, клапаны и блоки управления.

Когда датчик фиксирует повышение жесткости воды в ppm, подача ее перекрывается и производится обратная промывка содержимого колонны солевым раствором. После восстановления характеристик полимерных гранул, подача реагента прекращается. Открывается клапан и возобновляется процесс умягчения.

Управление работой такого фильтра, обеспечивающего уменьшение общей жесткости природной воды, в зависимости от комплектности осуществляется в автоматическом или в ручном режиме. В первом варианте используются электронные датчики и электроклапаны. Во втором случае переключение установки в режим регенерации выполняется человеком по истечении определенного периода времени.

Ионообменные фильтры

Данный метод умягчения по принципу действия в значительной мере аналогичен описанному выше. Замещение ионов, обуславливающих жесткость воды, в них происходит с помощью многокомпонентных смол типа Ecomix или Ecotar. В состав этих фильтрующих загрузок входят следующие материалы:

• Смола инертная обеспечивает обезжелезивание воды.
• FerroSorb удаляет соединения железа и марганца.
• HumiSorb нейтрализация органических примесей.
• Смола ионообменная для умягчения воды.
• Песок кварцевый в виде подложки, обеспечивающей равномерное распределение потоков жидкости.

Применение многокомпонентных составов для фильтрующих установок позволяет снизить общую жесткость воды за счет реакции замещения катионов кальция и магния. Данная технология более универсальна в сравнении с фильтрами умягчения, однако и менее эффективна. При этом финансовые затраты на ее приобретение и содержание выше нежели у специализированных элементов.

Обратный осмос

Использование полупроницаемых мембран обеспечивает высочайший уровень очистки жидкости от всех видов примесей. В современных системах обратного осмоса показатели общей жесткости воды после кондиционирования на мембранах типа DRO-4040 или DRO-8040 снижаются более чем на порядок. Такие установки применяются для опреснения соленых воды (океанских, морских, озерных и подземных).

Мембраны имеют пористую структур, пропускающую только молекулы воды и задерживающую соединения кальция и магния (гидрокарбонатные и соли кислот). В результате происходит снижение общей жесткости воды до значений, делающих возможным ее применение в фармацевтике и микроэлектронике. Пермеат практически не содержит микроэлементов и нуждается в минерализации для питья и приготовления пищи.

Такие показатели, существенно превосходящие ГОСТ для питьевой воды по общей жесткости, явно избыточны. С учетом высоких начальных затрат на приобретение, монтаж и последующее обслуживание использовать установки обратного осмоса в быту экономически невыгодно. Гораздо эффективнее для таких целей применять традиционные фильтры умягчения.

Видео:Определение жесткости воды Общая жесткость.Скачать

Что такое общая жесткость воды

Получив представление о жесткости воды, и как она влияет на организм, а также на бытовую технику и другое оборудование, приходим к выводу о необходимости ее нормализации. Кустарные методы (кипячение или химобработка) не обеспечивают надлежащего качества воды. Кардинальное решение проблемы возможно только при использовании современных фильтрационных установок.

Компания Diasel Enginereeng предлагает высокоэффективные системы водоподготовки: фильтры умягчения и ионообменные, а также обратноосмотические. Мы предоставляем полный комплекс услуг по проектированию установок, подбору, монтажу и запуску оборудования. Наши специалисты обеспечивают их сервисное и гарантийное обслуживание. Перейти в раздел «Контакты».

Видео:Жесткость водыСкачать

Жесткость воды. Временная и постоянная жесткость воды

Прежде всего давайте выясним, почему это проблема, когда вода слишком жесткая. Регулярное ее потребление воды влечет за собой появление камней в выделительной системе. Использование ее для купания или умывания может часто вызывать раздражение кожи, особенно у детей. Кроме того, она может создавать определенные неудобства в быту: соли металлов (кальция и магния), отвечающие за жесткость воды, могут образовывать особые соединения (нерастворимые) с содержащимися в мыле жирными кислотами.

После этого вода в колбе помутнеет.

Видео:Методы определения общей жесткости воды. Общая жесткость питьевой воды, норма, значение. Мг экв лСкачать

Какие бывают жесткости воды?

Вам будет интересно: Инициал – это первая буква

Временная и постоянная жесткость воды. Что же такое постоянная?

Это такая определенная величина, отражающая количество растворенных в воде солей различных металлов, таких как кальций, марганец, железо. Временная твердость (которую можно извлечь) и постоянная твердость. Временная обусловлена бикарбонатом кальция и магния, а постоянная жгут – их сульфатами и хлоридами (CaCl2 и MgCl2). Можем сделать выводы, что жесткая вода — это та, в которой одновременно находится много солей металлов.

Когда мы добавляем в нее хлорид кальция, искусственно повышаем ее жесткость. Как упоминалось выше, CaCl2 вызывает постоянную некарбонатную жесткость воды. И одна из частей нашего эксперимента продемонстрировала этот факт: при кипении на стенках не происходит заметных осадков.

Добавление бикарбоната натрия NaHCO3 приводит к образованию бикарбоната кальция в растворе:2 NaHCO3 + CaCl2 = Ca (HCO3)2 + 2NaCl, а из-за образования Са (HCO3)2 твердость нашей воды становится временной – теперь ее можно удалить кипячением.

Видео:№ 290. Неорганическая химия. Тема 35. Щелочно-земельные металлы. Часть 3. Жесткость водыСкачать

Почему образуется накипь и как ее удалить

Накипь (или известковый налет) — нерастворимый карбонат кальция, осаждающийся при термическом разложении бикарбоната кальция. Несмотря на то, что толстый серый слой чешуи не делает блюда красивее, вреда это не приносит. Сверх того, он может извлечь чрезмерную твердость воды из крана. Кроме этого, накипь можно легко удалить из чайников и горшков, очистив их с применением раствора лимонной кислоты.

Как смягчить воду

Вода, которая содержит в себе небольшое количество солей металлов, мягкая. И процесс извлечения твердости ее размягчает. Самый простой способ размягчения, как показано в нашем эксперименте, — это кипячение. При нагревании бикарбонаты кальция и магния подвергаются термическому разложению. Этот процесс удаляет только временную (карбонатную) твердость (постоянную жесткость воды можно устранить другими способами). Постоянная твердость сохраняется: вода, насыщенная хлоридом кальция CaCl2, не оставляет осадка при кипячении. Дистилляция тесно связана с этим действием. В процессе дистилляции выпаренная жидкость конденсируется на охлажденной поверхности и, таким образом, собирается в виде капель. Очищенная таким способом вода называется дистиллированной. Она непригодна для питья, так как вымывает минералы из организма. Однако широко используется в науке и промышленности.

Другой способ размягчения — использование реагентов. Они переносят ионы магния и кальция в форму, которая не растворяется, добавляя определенные химические вещества, например гидроксид кальция (процесс называется размягчением извести). Подобно кипячению размягчение извести удаляет только карбонатную жесткость.

Устранение постоянной жесткости воды

Для того чтобы извлечь постоянную (некарбонатную) твердость, более глубокое размягчение воды необходимо, поэтому в дополнение к гашеной извести они используют карбонат натрия.

Для еще более эффективного удаления ионов металлов используют “большие пушки” – фосфат натрия:

Na3PO4:СА3 3Ca2+ + 2Na3PO4 → (РО4)2↓ + 6Na+

3Mg2+ + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2= + 6Na+.

Недостатком этого метода смягчения является то, что необходимо точно дозировать данные нам реагенты. В промышленности наиболее широко применяется технология умягчения воды ионообменными смолами. Воду специалисты пропускают через фильтр, удерживающий ионы металлов (кальция, марганца, железа, магния). Эти “пойманные” частицы заменяются ионами калия, натрия или водорода H+, выделяющимися в раствор. Этот способ также действенен, когда вам мешает постоянная жесткость воды.

Выводы: что же лучше?

Какая вода для вас лучше — твердая или мягкая? Ответ прост: все хорошо в меру. Идеальным вариантом для ежедневного домашнего использования является вода средней жесткости, которая содержит небольшое количество вредных веществ. Правильный баланс — это всегда путь к гармонии.