Жесткость воды — это совокупность содержащихся в воде солей жесткости.
Почему "Жесткая вода"?
Этимология словосочетания доподлинно не известна, самое распространенное мнение, что термин сложился исторически из особенностей воздействия жесткой воды на кожу человека и продукты питания.
Какая бывает жесткость?
Разливают два вида жесткости:
- Временная - определяется содержанием Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
- Постоянная - определяется содержанием CaCO3, MgCO3, CaCl2, MgCl2, CaCO4, MgCO4
Помимо этого, выделяют:
- Карбонатная жесткость - определяется содержанием Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaCO3, MgCO3
- Некарбонатная жесткость - определяется содержанием CaCl2, MgCl2, CaCO4, MgCO4
И наконец, содержание всех вышеперечисленных солей жесткости определяют общую жесткость.
Иногда, к временной жесткости относят бикарбонат закиси железа, или двууглекислое железо Fe(HCO3)2. С одной стороны, к такому соединению применимы термальные методы обработки, как и к временной жесткости, но в основном, так как метод кипячения практически не распространён в промышленной водоподготовке, работа с данным соединением ведётся чуть раньше, на этапе окисления и сорбции железа.
Примечание: Мы намеренно не говорим в данной статье о катионах Стронция, Бария, Железа и Марганца в разрезе определения общей жесткости, так как они достаточно редко встречаются в природной воде.
Как было сказано ранее, временная жесткость получила своё название потому, что может снижаться при нагревании воды путём перехода растворимых бикарбонатов в нерастворимую форму - карбонаты. Переход происходит уже при температуре от 60 градусов Цельсия.
Измерение концентрации рекомендованное СИ - моль на метр кубический, но чаще можно встретить такие показатели как миллиграмм эквивалента на литр и градус жесткости.
1 °Ж = 1 мг-экв/л = 1 ммоль/ дм3 Са2+ = 20,04 мг; 1 ммоль Mg2+ = 12,16 мг (т.е. в 1 литре воды жесткостью 1 °Ж содержится 20 мг кальция и 12 мг магния)
Классификация значений жесткости
0-1,5 мг-экв/л (0-1,5°Ж) – мягкая вода;
1,5-2 мг-экв/л (1,5-2°Ж)– оптимальная питьевая вода;
2-5 мг-экв/л (2-5°Ж)– жесткая вода;
5-7 мг-экв/л (5-7°Ж)– сверхжесткая вода;
> 7 мг-экв/л (> 7°Ж)– не питьевая вода, за пределами предельно допустимой концентрации.
Всегда ли нужна мягкая вода?
Мы знаем, что жесткая вода выпадая отложениями снижает производительность и приводит к поломке техники, но мягкая вода нужна не всегда.
Например, мягкая вода наиболее коррозийно-активна, и в теплотехнике приходится балансировать между жесткостью и коррозийной активностью, прибегая к манипуляциям с pH воды, жесткостью и добавлением антикоррозийных присадок.
Жесткая вода больше подходит для приготовления кофе и пива, так как вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую кислотно-щелочную буферность. Согласно пресс-релизу Американского химического общества, с жесткой водой вкус кофе получается более насыщенным, так как кофеин связывается с магнием во время варки. Аналогичная ситуация и с пивоварением.
Какой должна быть жесткость питьевой воды?
Исходя из приведённой выше классификации жесткости и учитывая, что жесткая вода не несет прямого ущерба здоровому (без патологий) организму, мы рекомендуем ориентироваться на жесткость соответствующую евронорме - 3 мг-экв/л. При этом, стоит учитывать, что все негативные последствия, которые связывают с жесткой водой, возникающие при взаимодействии с ПАВ, стоит рассматривать как отдельный технологический процесс. Т.е. рассматривая систему водоподготовки гостиницы, для нужд общего потребления стоит приготовить воду с жесткостью 1,5-3 мг-экв/л., а для постирочной, бани или хамама, воду потребуется дополнительно обработать для получения жесткости менее 1,5 мг-экв/л.
Накипь и теплопроводность
Карбонаты кальция и магния откладываются в виде грязно-белых твердых частиц на внутренних поверхностях труб и теплообменников. В результате накипь ограничивает поток воды в трубах. В бойлерах отложения снижают эффективность нагрева и обуславливают перегрев металлических компонентов. В системе под давлением такой перегрев может привести к выходу котла из строя. Основная проблема накипи в том, что у нее низкая теплопроводность, а значит значительно снижается интенсивность теплообмена, возникает большой перерасход топлива и перегрев металлических поверхностей.
Образование накипи приводит к огромным эксплуатационным потерям, во многом напоминающим коррозию. Например, по одной из оценок, потери из-за загрязнения теплообменников в промышленно развитых странах составляют около 0,25% их ВВП. В другой статье экономические потери из-за загрязнения котлов и турбин на коммунальных предприятиях Китая были оценены в 4,68 миллиарда долларов (на 2006 год), что составляет около 0,169% ВВП страны.
Что такое минерализация?
Синонимы: солесодержание, сухой остаток, содержание твёрдых веществ.
Жесткость воды - не равно минерализация. Солесодержание показывает, сколько всего растворено различных веществ в воде, при этом, не учитывается содержание газов.