Обычная вода состоит не только из атомов водорода и кислорода, в ней так же присутствует большое количество различных примесей. Именно наличие примесей определяет жесткость воды, а единицы измерения (°Ж – градус жёсткости) показывает, насколько этот показатель превышает допустимые нормы.

Жёсткость воды требуется определять не только инженерам, которые занимаются прокладкой коммуникаций, но и обычной людям в быту. Если мы используем электрический чайник или стиральную машину с функцией нагрева воды, то все это может выйти из строя, если данный показатель будет слишком высок. Даже хорошо растворить мыло в такой воде у вас вряд ли получится.

О том, как определить уровень жесткости водопроводной воды, а также о методах борьбы с большим содержанием примесей будет подробно рассказано в данной статье.

Жёсткая и мягкая вода – в чём разница

На количество соли в воде влияет наличия растворённых в ней элементов кальция и магния. Значительно повысить этот показатель может также наличие гидрата железа, содержание которого в артезианских водах бывает избыточным.

В том случае, когда таких примесей содержится незначительное количество, её называют “мягкой”. Этот показатель обычно разделяется на 3 категории:

• Мягкая.
• Средняя.
• Жёсткая.

Мягка я – это дождевая или полученная в результате перегонки жидкость. В такой воде практически отсутствуют минеральные примеси.

В большинстве случаев она может получиться и в результате длительного кипячения или добавления специальных химических реагентов.

Средняя – встречается наиболее часто в водопроводных системах, а также в родниковой и артезианской воде.

Жёсткая – к данной категории относится морская, океанская, а также вода вытекающая из пластов породы богатой минеральными отложениями. В ней может быть растворено большое количество солей. Если брать в процентном соотношении, то соленость может достигать до 33% от общего объема.

Рассмотрим разновидности жёсткости

Этот показатель принято разделять на следующие категории.

• Постоянная – является неизменным показателем, который зависит от содержания сульфатов и хлоридов.
• Временная – обусловлена содержанием бикарбонатов кальция и магния. Название этот вид жёсткости получил за способность практически полностью нейтрализоваться в результате кипячения.
• Жёсткость общая – получается в результате сложения показателей постоянной и временной.

Для того чтобы точно определить этот показатель, необходимо знать какими единицами измерения это можно сделать.

Единицы измерения жёсткости

Для правильного подсчёта уровня жёсткости необходимо определить концентрацию катионов кальция и магния. В настоящее время этот показатель определяется в следующих единицах измерения:

• Моль/м3 (моль на кубический метр) – применялся в России до 2014 г.
• °Ж (градус жёсткости) – данная единица измерения используется в России с 2014 г.
• dH (немецкий градус) – единица измерения используется в странах Европы.
• fo (французский градус) – также применяется в европейский странах.
• ppm CaCO3 (американский градус) – единица измерения используется в североамериканских штатах.

Следует отметить, что в нашей стране выражение общей жёсткости моль/м3 стало использоваться только с 1952 года. До этого времени расчёты осуществлялись в градусах, которые были равны современному немецкому градусу.

С 2014 года в России действует международный стандарт подсчёта жёсткости, который выражается в градусах (°Ж). Один градус равен 1/2 миллимоля на литр жидкости, поэтому подсчитать уровень концентрации вещества в жидкости не составит большого труда.

Причины появления жёсткости воды

При круговороте воды в природе жидкость превращается в пар и поднимается в верхние слои атмосферы. После конденсации она выпадает в виде осадков и не содержит примесей влияющих на жёсткость, но проходя через слой земной коры, жидкость растворяет различные породы, в которых содержатся калий и магний. Насыщаясь этими элементами вода увеличивает свою жёсткость. В море она всегда жёсткая по причине большой концентрации хлорида натрия.

При необходимости снизить концентрацию ионов калия и магния, можно применить различные методы уменьшения количества солевых примесей.

Методы устранения жёсткости

Для борьбы с чрезмерным содержанием солей применяются следующие методы:

Любой из предложенных способов умягчения воды позволяет справиться с высоким уровнем этого показателя, но для очистки от солей питьевой воды химический способ обычно не применяется.

Как влияет жёсткость на качество воды

Жёсткость питьевой воды влияет, прежде всего, на её вкусовые качества. Порог вкуса ионов кальция находящихся в питьевой воде составляет 2-6 мг-экв/л. Порог вкуса для ионов магния значительно ниже, поэтому самой приятной на вкус питьевой водой считается та, в которой этот показатель равен от 1,6 до 3 мг-экв/л.

В некоторых случаях вода с жёсткостью до 10 мг-экв/л может использоваться в качестве питьевой, но длительное её употребление может негативно влиять на здоровье человека. Слишком жёсткая вода нежелательна для применения в устройствах нагрева жидкости . Электрические чайники, бойлеры, стиральные и посудомоечные машины обязательно имеют в своей конструкции ТЭН, который в кратчайшие сроки “обрастает” отложениями, и процесс нагрева жидкости осуществляется менее эффективно.

Длительная эксплуатация электро нагревателя со значительным слоем накипи приводит к перегреву элемента и выходу его из строя. К счастью, для очистки от накипи достаточно растворить 2 пакетика лимонной кислоты в 1 литре воды и хорошо прокипятить чайник или любой другой водонагреватель. После чего следует тщательно промыть прибор и использовать его далее по назначению.

Смотреть видео

Негативно влияет высокое содержание солей воды и на процесс стирки. Растворение моющего вещества в воде богатой ионами калия и магния приводит к чрезмерному образованию пены. Пена способствует образованию налёта на элементах стиральной машины, который также может негативно влиять на работоспособность некоторых узлов этого бытового прибора.

Последствия для здоровья человека

При длительном употреблении жёсткой воды в организме человека наблюдаются серьёзные отклонения от нормы, которые прежде всего проявляются в работе следующих органов:

1. Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) – при соединении солей входящих в состав жёсткой воды с животными жирами образуются соли жирных кислот, которые обволакивая стенки желудка и кишечника, препятствуя нормальной ферментации и значительно затормаживают перистальтику. В результате в организме накапливаются вредные вещества и шлаки, развивается дисбактериоз.
2. Работа суставов – некоторые виды солей попадая в организм человека образуют неорганические вещества, которые со временем вытесняют синовиальную жидкость из суставов. В результате такого замещения происходит обрастание суставов кристаллами, которые вызывают сильную боль при движении. Длительное употребление жёсткой воды может привести к заболеванию артритом и полиартритом.
3. Сердечно-сосудистая система – при значительном увеличении показателя жесткости питьевой воды, работа сердца ухудшается, вплоть до проявления выраженной аритмии.
4. Состояние кожных покровов – жёсткая вода приводит к преждевременному старению кожи. Негативное воздействие наблюдается как при приёме жидкости внутрь, так и при мытье посуды. При контакте средства для мытья посуды с жёсткой водой образуется плёнка, которая при оседании на кожу долгое время оказывает негативное влияние на верхние слои эпидермиса.
5. Образование камней в почках – данное утверждение является мифом, который развенчан благодаря работе учёных. Процесс камнеобразования не зависит от качества питьевой воды. Камни в почках образуются в основном из-за нехватки кальция в организме. В результате дефицита этого элемента происходит вымывание его из костей с оседанием в мочевыводящей системе.

Смотреть видео

Всех перечисленных недугов и болезненных состояний можно избежать, если использовать многоступенчатую фильтрацию воды. Применение таких устройств не будет стоить слишком дорого, а вот лечение различных патологий может обойтись в значительные суммы денег.

Методы определения жёсткости воды

Чтобы избежать негативного влияния на здоровье жёсткой воды, а также продлить срок эксплуатации нагревающим приборам, необходимо определить примерное количество солей калия и магния растворённых в жидкости. Сделать это на вкус довольно проблематично, ведь изменения могут быть выявлены таким способом только в случае превышения определённого значения.

Чтобы определить в домашних условиях большое содержание солей калия, магния и натрия можно воспользоваться следующими методами:

• Попытаться растворить мыло в воде, если пена не образуется, то вода очень жёсткая и употреблять её не следует.
• Если в чайнике и других приборах образуется большое количество накипи в течение небольшого промежутка времени, то вода, однозначно, превышает безопасные показатели этого значения.
• С помощью индикаторных полосок можно более точно определить количество солей в жидкости, но такой метод потребует небольших финансовых расходов. Для проведения опыта достаточно опустить индикаторную полоску в воду на несколько секунд, а через минуту сравнить её цвет с имеющейся в инструкции таблицей.

Смотреть видео

Заключение

Очень важно знать какой жёсткости вода используется для питья, а так же в котлах отопления и в других водонагревательных приборах. Необходимость применения точных единиц измерения для проведения вычислений в домашних условиях не всегда обязательно.

В химической промышленности и на других высокотехничных производствах, наоборот потребуется знать количество растворённых в воде солей до миллиграмма, поэтому можно использовать любые единицы измерения этого показателя, предложенные в данной статье, чтобы определить и, при необходимости, снизить количество солей в воде.

Смотреть видео

Жесткость воды – это показатель, говорящий о растворенных в ней солях кальция и магния. На вкус мягкая и жесткая вода немного отличаются из-за различного содержания посторонних примесей, обеспечивающих жесткость. Но свойства таких жидкостей очень различаются.

В России и многих странах постсоветского пространства значение жесткости измеряется в градусах жесткости. Но может измеряться этот параметр также в массовом числе и объемной доле. Официально принятая единица измерения жесткости, которая используется в Международной системе единиц – моль на куб. метр. Но на практике измерение обычно производится в других единицах – в мг-экв/л (миллиэквивалент на литр).

Самостоятельно узнать, что жидкость в вашем кране течет слишком жесткая, не сложно. Признаками этого могут стать такие наблюдения и факторы:

• после выстирывания белье становится жестким, быстро линяет и теряет цвет;
• на поверхности чая, кофе и других напитков, требующих заливания кипятком, образуется мутная или белесая пленочка;
• мыло, порошки, шампуни плохо пенятся и слишком быстро расходуются;
• аромат блюд и напитков не яркий;
• фильтры быстро выходят из строя, ломается техника, использующая водонагревательные элементы;
• на стенках кастрюль и чайников после кипячения есть налет.

Вкус жесткая вода имеет немного горьковатый. Но заметить это можно только в случае, если вы долгое время пили лишь мягкую или очищенную водичку. Также измерить уровень жесткости можно с помощью экспресс-теста (купить можно в аптеке или в зоомагазине) или солемера (приобретается там, где продается все для аквариумов).

К сведению. Нормы Всемирной организации здравоохранения предупреждают, что жесткость воды, безопасной для здоровья, находится в диапазоне 1-2 градусов. Остальная, как слишком мягкая, так и слишком жесткая опасна.

Типы жесткой воды

Показатели жесткости позволяют разделить всю воду на четыре основных вида:

• мягкая, где находится примесей мене, чем 2 мг-экв/л;
• нормальная, в которой 2-4 мг-экв/л;
• жесткая, где 4-6 мг-экв/л;
• очень жесткая, в которой 6 и более мг-экв/л.

Для оценки жесткости эта квалификация используется сегодня во многих странах мира. Если брать во внимание измерение в градусах, принятое в России, то всю воду можно поделить на 3 группы:

• мягкая (меньше 2 градусов жесткости);
• средней жесткости (2-10 градусов);
• крайне жесткая (10 и более градусов).

Сама жесткость бывает нескольких типов в зависимости от преобладающих в ней веществ:

1. Карбонатная (временная). Она образуется солями магния, кальция, железа. Устранить ее просто в домашних условиях при помощи кипячения.
2. Некарбонатная (постоянная). В такой воде присутствуют кальциевые и магниевые соли сильных кислот. Устранить ее гораздо сложнее.
3. Общая жесткость. Это значение высчитывается путем прибавления показателей некарбонатной и карбонатной жесткости. Именно этот параметр и используется в расчетах и определении типа воды.

В глубинных источниках (колодцах, артезианских скважинах) вода жестче, чем в открытых водоемах. В поверхностных источниках (ручьях, реках) жесткость не является постоянной величиной, так как зависит от внешних факторов: времени года, погоды, температуры воздуха.

Вред, наносимый такой водой

Специалисты называют несколько десятков примеров того, чем вредна жесткая вода. Причем отражается это и на здоровье человека с его домашними питомцами, и на состоянии техники. Чем жестче жидкость и длительнее ее воздействие, тем явнее и сильнее негативное влияние ее на все, с чем она контактирует.

Вред для человека

На людей и их домашних любимцев такая вода по результатам многочисленных исследований оказывает следующее негативное влияние:

1. Способствует мочекаменной болезни. Это связано с тем, что в организме накапливается много вредных примесей, содержащихся в напитках, происходит застой солей, которые не успевают выводиться с мочой, а это приводит к росту камней.
2. Провоцирует ускорение процессов старения. Связано это с тем, что она очень сильно сушит кожу и лишает ее необходимой влаги. К тому же, если вы используете при умывании мыло, его частички не могут полностью раствориться, а значит, не вымываются до конца с кожи. Еще одна проблема, которую приносит такая жидкость эпидермису – различные высыпания, раздражения, прыщи, гнойники.
3. Повреждает тонкий защитный слой – естественную жировую плёнку на коже головы и волосах. Это приводит к их ломкости, истончению и выпадению. К тому же, локоны теряют упругость и здоровый блеск, приобретают блеклость и тусклость. Может также возникнуть зуд. Страдают от такой жидкости и ногти.
4. Переваривание пищи замедляется, а всасываемость полезных веществ из нее – снижается. Жесткая вода может вызвать различные заболевания ЖКТ.

На домашних животных вода повышенной жесткости сказывается практически так же неблагоприятно, как и на их хозяев. Все они рискуют столкнуться с проблемами в пищеварении, с развитием мочекаменной болезни. Страдает шерсть, когти, зубы, кожа, особенно если питомец часто купается или питается сухими кормами.

Вред для приборов и предметов быта

Вредна такая вода и для бытовых приборов:

1. Мыло и другие чистящие средства становятся менее эффективными и наносятся в большем количестве. Они хуже пенятся и отмывают грязь, а также плохо вымываются с различных поверхностей.
2. Жесткая вода приводит к тому, что в результате химической реакции после чистки мебели, окон и различных бытовых приборов, на их поверхности остаются разводы. Порой этот налет становится твердым и очень сложно смывается при повторной обработке. Остаются следы и на посуде, и на сантехнике. На приведение вещей в порядок требуется больше времени и сил, да и приходят в негодность они значительно раньше обычного.
3. Портятся не только предметы быта, но и наша одежда. Вещи при частой стирке теряют свой яркий цвет, получают разводы и пятна, а рисунки на них перестают быть красочными. Причем, одежда, полотенца и другие текстильные принадлежности теряют не только привлекательный внешний вид, но и становятся грубыми и неэластичными.
4. Страдает от жесткости все, что нагревается. Это кастрюли, стиральные машины, обычные и электрочайники, мультиварки, кофеварки, бойлеры, посудомойки, утюги и парогенераторы. При нагревании и кипячении воды с повышенной жесткостью соли, содержащиеся в ней, превращаются в кристаллы и выпадают в осадок, значительно сокращая срок эксплуатации техники.
5. Из-за отложения солей выходят из строя трубы, батареи, отопительные установки. Значительно падает теплоотдача радиаторов. Пропадает напор в кране.

Важно! Разработчики бытовых приборов в инструкции по их использованию всегда пишут, как продлить срок их действия при использовании жесткой воды. Например, в емкость утюга желательно наливать специально приобретенную дистиллированную, из которой выпарены посторонние примеси. А производители стиральных машин рекомендуют людям добавлять вместе с порошком при стирке специальное средство для смягчения.

Очистка

Очистка воды от солей железа, магния, кальция и других примесей, влияющих на общую жесткость может производится в домашних условиях несколькими способами:

• кипячение (устранит лишь временную жесткость);
• применение фильтров, например, фильтра-кувшина;
• специальные таблетки и порошки для стиральных и посудомоечных машин;
• специальные фильтры, предназначенные для очищения всей воды, котора поступает к вам в дом из кранов;
• использование пищевой соды (четверть чайной ложки на литр);
• настои трав для умывания и мытья головы.

Как видите, существуют различные способы и системы очистки воды, избавляющие ее от излишней жесткости. Но помните, что слишком мягкая вода тоже пользы не принесет: из-за нее повышается риск заболеваний сердца и сосудов, появляется дефицит минералов, может развиться рахит и проблемы с опорно-двигательным аппаратом. А в приборах и коммуникациях она вызывает коррозию.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Хотите больше знать о питьевой воде?

Подпишитесь!

Что такое жёсткость воды?

Жёсткость - это характеристика воды, в которой присутствуют соли магния, кальция, и иногда железа. Почему в обычной водопроводной воде появляется жёсткость? Обычно различные минералы попадают в воду из залежей гипса, известняка, которые постоянно размываются в земле.

Влияние жёсткой воды на организм

Существует постоянная и временная жёсткость воды. При постоянной жёсткости в воде находится допустимое количество химических веществ, которое не приносит человеку вреда, а даже напротив насыщает организм необходимыми микроэлементами.

Сложнее обстоит дело с временной жесткостью, при которой в воде появляются гидрокарбонат кальция и магния. Эта крайне вредная смесь для организма, которая затрудняет работу желудка и кишечника, провоцирует образование камней в почках. Во время приготовления пищи в воде, перенасыщенной гидрокарбонатами магния и кальция, в продуктах разрушаются многие полезные вещества, а сами продукты развариваются. В такой воде хуже отстирываются вещи, а при мытье посуды моющие средства слабо пенятся. Обычно, когда говорят о «жёсткой воде» подразумевают именно временную жёсткость.

Результат повышенного содержания кальция и магния в водопроводной воде можно увидеть собственными глазами в виде накипи на стенках чайника или посудомоечной машины. При превышении нормы железа вместо накипи на стенках чайника образуется рыжеватый налёт. И то и другое вредно для организма. Только представьте, если накипь покрывает посуду за несколько недель, то что происходит с нашим организмом, если мы употребляем эту воду годами? Кроме угнетающего воздействия на организм в виде образования камней, отложения солей, жёсткая вода не лучшим образом влияет на внешний вид. При постоянных гигиенических процедурах в жёсткой воде, волосы становятся ломкими и тусклыми, медленно растут, кожа при умывании стягивается, делается сухой, появляются мелкие морщинки.

Способы смягчения воды

Чтобы нейтрализовать негативный эффект от жёсткой воды можно попытаться её смягчить несколькими способами.

• Приобрести водопроводный фильтр для проточной воды. После прохождения через такой фильтр, установленный на сместитель или трубу, вода избавляется от лишних минеральных солей.
• Кипячение воды - это самый простой способ избавиться от солей кальция и магния. Кипячение не только смягчит воду, но и окажет обеззараживающий эффект.
• Добавление в воду соды, примерно две чайные ложки на 20 литров воды. Этим способом люди пользуются с древних времен.
• Добавление специальных солей, которые выпускаются в виде таблеток. Этим способом обычно обеззараживают воду для технического использования в стиральной или посудомоечной машинах.
• Магнитные фильтры монтируются на стенки водопроводных труб. Как и предыдущий способ, рекомендуются для технического использования при подогреве воды в котельных или приёме душа.
• Кувшины с фильтрами из активированного угля смягчают питьевую воду.

Так вредна или полезна жёсткая вода?

Таким образом, в большинстве регионов нашей страны вода обладает повышенной жёсткость. Это свойство воды отрицательно влияет на организм. При употреблении жёсткой воды годами во внутренних органах откладываются песок и соли, образовываются камни, нарушается работа желудка и кишечника, происходит разрушение стенок сосудов. Со временем ухудшается внешний вид, это проявляется в сухости кожи и волос. Жёсткая вода доставляет много бытовых неудобство, поскольку в ней моющие средства слабо проявляют свои свойства, бельё хуже отстирывается, а продукты во время приготовления теряют свои полезные свойства и вкусовые качества. Однако существует немало способов преодолеть жёсткость воды использованием фильтров, специальных средств или кипячения. Можно выбрать один из этих способов или пользоваться одновременно несколькими.

Иногда можно услышать мнение, что вода полностью лишённая микроэлементов не приносит пользу здоровья и в разумных количествах соли магния и кальция необходимы организму. Потребность у организма в минералах, на самом деле, есть, но гораздо лучше восполнить её употреблением одного стакана молока в день или приёмом поливитаминов, чем употреблением опасной для организма жёсткой воды. К тому же вода, очищенная от лишний солей намного приятнее на вкус.

«Жесткая» вода - одна из самых распространенных проблем, причем как в загородных домах с автономным водоснабжением, так и в городских квартирах с централизованным водопроводом. Степень жесткости зависит от наличия в воде солей кальция и магния (соли жесткости) и измеряется в миллиграмм - эквиваленте на литр (мг-экв/л). По американской классификации (для питьевой воды) при содержании солей жесткости менее 2 мг-экв/л вода считается «мягкой», от 2 до 4 мг-экв/л - нормальной (повторяем, для пищевых целей!), от 4 до 6 мг-экв/л - жесткой, а свыше 6 мг-экв/л - очень жесткой.

Для многих применений жесткость воды не играет существенной роли (например, для тушения пожаров, полива огорода, уборки улиц и тротуаров). Но в ряде случаев жесткость может создать проблемы. При принятии ванны, мытье посуды, стирке, мытье машины жесткая вода гораздо менее эффективна, чем мягкая. И вот почему:

При использовании мягкой воды расходуется в 2 раза меньше моющих средств;

Жесткая вода, взаимодействуя с мылом, образует «мыльные шлаки», которые не смываются водой и оставляют малосимпатичные разводы на посуде и поверхности сантехники; «Мыльные шлаки» также не смываются с поверхности человеческой кожи, забивая поры и покрывая каждый волос на теле, что может стать причиной появления сыпи, раздражения, зуда;

При нагревании воды, содержащиеся в ней соли жесткости кристаллизуются, выпадая в виде накипи. Накипь является причиной 90% отказов водонагревательного оборудования. Поэтому к воде, подвергаемой нагреву в котлах, бойлерах и т.п., предъявляются на порядок более строгие требования по жесткости;

Во многих промышленных процессах соли жесткости могут вступить в химическую реакцию, образовав нежелательные промежуточные продукты.

Понятие жесткости

Жесткость воды принято связывать с катионами кальция (Са 2+) и в меньшей степени магния (Mg 2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются

На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, «вклад» в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).

Виды жесткости

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.

Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Единицы измерения

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3).

Один моль на кубический метр соответствует массовой концентрации эквивалентов ионов кальция (1/2 Ca2+) 20.04 г/м3 и ионов магния (1/2Mg2+) 12.153 г/м3. Числовое значение жесткости, выраженное в молях на кубический метр равно числовому значению жесткости, выраженному в миллиграмм-эквивалентах на литр (или кубический дециметр), т.е. 1моль/м3=1ммоль/л=1мг-экв/л=1мг-экв/дм3.

Кроме этого в зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус, ppm CaCO3.

Соотношение этих единиц жесткости представлено в следующей таблице:

Примечание: Один немецкий градус соответствует 10 мг/дм3 СаО или 17.86 мг/дм3 СаСО3 в воде. Один французский градус соответствует 10 мг/дм3 СаСО3 в воде. Один американский градус соответствует 1 мг/дм3 СаСО3 в воде.

Происхождение жесткости

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости.

Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды

В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3)

Влияние жесткости

С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения

Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека

Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень жесткие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л).

Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование «мыльных шлаков» в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство «жестких» волос хорошо известное многим). Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является характерный «скрип» чисто вымытой кожи или волос. Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство «мылкости» после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.

Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

Под жесткостью воды понимают свойство, обусловленное присутствием в воде растворенных солей, в основном кальция и магния. Жесткость воды подразделяется па карбонатную (присутствие в ней гидрокарбонатов магния и кальция) и некарбонатную (наличие солей сильных кислот - хлоридов или сульфатов кальция и магния). Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости определяет общую жесткость.

Карбонатную жесткость называют временной, так как при длительном кипячении подобной воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка карбоната кальция и выделением углекислого газа:

Ca(HCO 3) 2 = СаСО 3 +СO 2 + Н 2 O

Mg(НСО 3) 2 = Mg(ОН) 2 ↓ + 2СO 2

Жесткость воды, обусловленная наличием сульфатов магния и кальция, называется постоянной. Она может быть устранена лишь химическим путем:

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

В настоящее время для устранения жесткости используют также ионообменные смолы.

Способы устранения жесткости воды

В природной воде растворены соли кальция и магния. Это гидрокарбонаты и сульфаты. Покажем два способа осаждения гидрокарбонатов для уменьшения жесткости воды. Первый способ – кипячение. При кипячении* растворимые гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты, и жесткость воды уменьшается.

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

Второй способ – добавление известковой воды. При добавлении известковой воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты и вода становится более мягкой.

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

Но жесткость воды зависит еще и от сульфатов кальция и магния. Сульфаты кальция и магния можно удалить с помощью карбоната натрия. При добавлении карбоната натрия сульфаты переходят в нерастворимые карбонаты кальция и магния.

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

Умягчение воды

Устранение из воды солей жесткости, т. е. умягчение её, необходимо производить для питания котельных установок, причем жесткость воды для котлов среднего и низкого давления должна быть не более 0,3 мг-экв/л. Умягчать воду требуется также для таких производств, как текстильное, бумажное, химическое, где вода должна иметь жесткость не более 0,7 -1,0 мг-экв/л. Умягчение воды для хозяйственно-питьевых целей также целесообразно, особенно в случае, если она превышает 7мг-экв/л. Применяют следующие основные методы умягчения воды:

реагентный метод - путем введения реагентов, способствующих образованию малорастворимых соединений кальция и магния и выпадению их в осадок;

катионовый метод, при котором умягчаемая вода фильтруется через вещества, обладающие способностью обменивать содержащиеся в них катионы (натрия или водорода) на катионы кальция и магния, растворенный в воде солей. А результате обмена задерживаются ионы кальция и магния и образуются натриевые соли, не придающие воде жесткость;

термический метод, заключающийся в нагревании воды до температуры выше 100°, при этом почти полностью удаляются соли карбонатной жесткости.

Часто методы умягчения применяют комбинированно. Например, часть солей жесткости удаляют реагентным способом, а оставшуюся часть с помощью катионного обмена. Из реагентных методов содово-известковый способ умягчения является наиболее распространенным. Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са Mg нерастворимых солей СаСО3 и Mg(OH)2, выпадающих в осадок. Оба реагента - соду Na2CO3 и известь Са(ОН)2 - вводят в умягчаемую воду одновременно или поочередно. Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости - содой. Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О

Гидрат окиси магния Mg(OH)2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na2CO3. Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:

Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4;

Na2CO3 + СаС12 = СаСО3 + 2NaCl.

В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в осадок. Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят в воду в следующих местах:

а) хлор (при предварительном хлорировании) - во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;

б) коагулянт - в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

в) известь для подщелачивания при коагулировании - одновременно с коагулянтом;

г) активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л - перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосной станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через 10 мин после введения хлора;

д) хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.

К специальным видам очистки и обработки воды относятся опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация.

Жесткая вода может засорить ваш чайник, но есть убедительные доказательства того, что она помогает защитить ваше сердце. Определенные примеси в воде могут быть очень полезны для здоровья вашего организма и иммунитета.

Что называют жесткой водой?

Жесткая вода – это просто вода, которая содержит большое количество минералов. Эти минералы в основном представляют собой карбонат магния, кальций и марганец. Однако жесткость может быть вызвана несколькими другими растворенными металлами; эти формы представляют собой двухвалентные или многовалентные катионы, включая алюминий, барий, стронций, железо, цинк и марганец. Обычно одновалентные ионы, такие как натрий и калий, не вызывают твердости. Но двухвалентные катионы имеют склонность к соединению с анионами в воде и образованием стабильных солей. Тип аниона, обнаруженного в этих солях, различает два типа: карбонатной и некарбонатной жесткости.

Карбонатная жесткость обусловлена металлами в сочетании с щелочностью. Щелочность – способность воды нейтрализовать кислоты, приписывается таким соединениям, как карбонат, бикарбонат, гидроксид, а иногда и борат, силикат и фосфат. Напротив, некарбонатная жесткость образуется, когда металлы объединяются с чем угодно.

Карбонатную жесткость называют временной, потому что её можно удалить кипячением. Некарбонатная жесткость не может быть удалена кипячением, поэтому она также известна как постоянная жесткость.

Самым явным доказательством наличия жесткой воды в кране является то, что мыло и шампунь плохо вымываются, ванны, умывальники и блестящие детали сантехники имеют налёт, бельё после стирки грязное, а в чайнике скапливаются отложения.

Минералы, которые чаще всего встречаются в воде, представляют собой карбонаты кальция, магния и марганца. Эти минералы оказываются в воде естественным образом, поскольку вода просачивается через минералы, содержащие кальций или магний. Наиболее распространёнными источниками являются известняк (который вводит кальций в воду) и доломит (который вводит магний). Обычно они полезны для человеческого организма. Грунтовые воды зачастую имеют большую жесткость, чем поверхностные воды.

Классической мерой измерения концентрации катионов кальция и магния в воде является моль/м3, на практике обычно используется градусы жесткости и миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л). С 1.01.14 в России введён стандарт, по которому жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж), 1 °Ж = ½ ммоль/л = 1 мг-экв/л.

Различают воду мягкую (<2 °Ж), средней жёсткости (2-10 °Ж) и жёсткую (>10 °Ж).

Каковы же могут быть преимущества, связанные с употреблением жесткой воды?

Преимущества жесткой воды

Поступление кальция

Кальций необходим для вашего здоровья. Одним из самых важных свойств этого минерала является укрепление костей; его количество, содержащееся в организме, определяет прочность скелета.

Кальций и витамин D рекомендуются, если вы или члены вашей семьи, включая детей, хотите иметь здоровые, сильные кости. Поскольку кальций является одним из основных ионов в жесткой воде, её употребление помогает добавить в организм необходимое количество минералов.

Взрослый человек, лишенный кальция в своём теле, испытывает большие трудности, особенно при выполнении сложных работ, требующих дополнительных усилий. Это потому, что у него слабые кости (гипокальцемия). Последнее приводит к тяжелым последствиям, в том числе переломам.

Жесткая вода вносит существенный вклад в общее снабжение организма кальцием.

Также, исследования, проведённые ВОЗ, доказали, что кальций имеет тенденцию снижать риск развития рака прямой кишки. Хоть и слишком высокие количества кальция могут приводить к раку простаты, уровень кальция в жесткой воде намного меньше, следовательно, его достаточно для предотвращения заболеваний, а не их возникновения.

Другое преимущество кальция в воде – снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний. Тем не менее, всё ещё проводятся исследования для определения количества кальция, подходящего для профилактики заболеваний ССС.

Поступление магния

Употребление магния через воду также может служить профилактикой для некоторых заболеваний. Магний регулирует около 350 клеточных ферментов в организме. Эти ферменты контролируют важные функции, такие как регуляция кровяного давления, стабилизация сердечных ритмов и сокращение мышц. Потребление магния снижает артериальную гипертонию (высокое кровяное давление), риск развития диабета и улучшает состояние здоровья сердца.

Согласно исследованиям ВОЗ в 2009 году: «Низкий уровень магния был связан с гипертонией, ишемической болезнью сердца, сахарным диабетом и метаболическим синдромом».

В одном метаанализе исследователи пришли к выводу, что добавка магния на 100 мг была связана с 8% снижением риска развития инсульта, особенно ишемических инсультов.

В целом, будущие исследования в этой области смогут дать нам лучше понять важность магния для защиты наших сердец.

Как кальций, так и магний необходимы для организма человека. Кроме того, жесткая вода приводит к меньшей коррозии труб, при условии, что она не слишком жесткая. Мягкая вода с большей вероятностью начнёт растворять металлические стенки труб, по которым течёт.

Недостатки жесткой воды

Жесткая вода не оказывает вредного воздействия на здоровье организма. Однако повседневное использование жесткой воды может вызвать хлопоты в быту, во время стирки и приготовления пищи.

Некоторые из проблем связанные с жесткой водой:

Закупорка труб;

Увеличение расхода мыла и моющих средств;

Незначительное увеличение износа бытовой техники и сантехники (особенно это касается арматуры в бачках унитазов);

Пятна на блестящих поверхностях и стекле.

С забитыми трубами ваша техника будет работать менее эффективно. Это часто приводит к более высоким счетам за электроэнергию и даже к поврежденным устройствам. Закупорки могут привести к утечкам в трубах и сократить срок службы вашей техники. Кроме того, возможны постоянные пятна на раковинах, душах, ваннах, стекле и даже мебели.

Также, одним из наиболее заметных эффектов от жесткой воды является раздражение и сухость кожи. Экзема у детей как раз связана с этим фактором.

Жесткая вода очень полезна для человеческого организма. Её положительное воздействие нельзя игнорировать, и оно полностью перекрывают проблемы с ней связанные. Употребление мягкой воды лишает вас ценных минералов, которые можно легко получить от питья жесткой воды. Эти минералы помогут повысить общее состояние вашего здоровья и уменьшить риск некоторых заболеваний.

Те, кто считает, что жесткая вода раздражает, когда дело доходит до бытовых дел, может иметь устройства для смягчения воды для таких целей как стирка, мытьё посуды, заваривание чая, полив растений и т.п. В то же время, вы можете иметь у себя дома жесткую воду для питья. Это поможет вам получить выгоду от употребления жесткой воды и избежать негатива.