Tvrdost vody je obsah rozpuštěných solí vápníku a hořčíku v ní. Celkový obsah těchto solí se nazývá celková tvrdost. Hydrogenuhličitany hořčíku a vápníku tvoří uhličitanovou (přechodnou) tvrdost, která se delším varem vody zcela vyloučí, ale za uvolnění oxidu uhličitého se změní na nerozpustnou sraženinu. Tvrdost zbývající po varu se nazývá konstantní.
Výsledky stanovení tvrdosti vody jsou vyjádřeny v mEq/l. Dočasná nebo uhličitanová tvrdost může dosahovat až 70-80 % celkové tvrdosti vody.
V různých zemích se používaly různé nesystémové jednotky (někdy stále používané) – stupně tvrdosti: německý stupeň tvrdosti (označení °dH), anglický stupeň tvrdosti (označení ⁰e), francouzský stupeň tvrdosti (označení °TH), americký titul (označení ppm).
Přibližný konverzní faktor:
- 1 německý stupeň = 0,36 mEq/l
- 1 anglický stupeň = 0,28 mEq/L
- 1 francouzský stupeň = 0,2 mEq/l
- 1 americký stupeň = 0,02 mEq/l
Klasifikace vody podle stupně tvrdosti
Tvrdost vody v přírodě se velmi liší a existuje mnoho typů klasifikací vody podle stupně její tvrdosti. Níže je tabulka se dvěma příklady klasifikace.
Problémy způsobené tvrdou vodou
Zvýšená tvrdost vody:
- Způsobuje výskyt vápenných usazenin na topných tělesech, což snižuje jejich tepelnou vodivost a v konečném důsledku poškozuje zařízení.
- Snižuje pracovní plochu průřezu potrubí, což vede ke zvýšení hydraulického odporu.
- Vytváří bílý povlak na vodovodních armaturách.
- Zvyšuje účty za elektřinu, protože vrstva vodního kamene o tloušťce 1 mm zvyšuje spotřebu energie o 10 %
- Urychluje opotřebení všech ventilů, termostatů, uzavíracích ventilů, filtrů atd. V důsledku tvorby usazenin tvrdosti soli mohou senzory a měřicí přístroje poskytovat nesprávné údaje.
- Obsahuje vysokou koncentraci minerálů, které se nesmývají, pokrývá pokožku a vlasy neviditelným filmem, který vytváří pocit nepohodlí (vysušuje pokožku rukou, dělá vlasy matné, lámavé a slabé). Spotřeba pracích prostředků se zvyšuje, ale požadovaného výsledku není dosaženo.
- Snižuje účinnost praní prádla. Mýdlo zůstává na povrchu a nečistoty zůstávají uvnitř vláken látky. K odstranění odolných skvrn je potřeba více pracího prášku. Po vyprání v tvrdé vodě oblečení ztvrdne na dotek a kvalita praní se sníží.
Jak poznáte, že je voda u vás doma tvrdá?
Příznaky tvrdé vody:
- Po umytí takovou vodou vlasy ztuhnou, pokožka se vysuší a odlupuje.
- Oblečení po vyprání ztrácí tvar a látka se stává drsnější.
- Na zařízeních na ohřev vody se tvoří vodní kámen.
- Poté, co se tam dostane voda, zůstane na vaně, umyvadle a dalších površích film.
- Po opláchnutí zůstávají na nádobí šmouhy.
Jak můžete vyřešit situaci tvrdou vodou?
Pokud je voda ve vaší domácnosti tvrdá, lze ji změkčit pomocí speciálního zařízení – změkčovacích filtrů. Existují poměrně kompaktní zařízení, která lze použít nejen v soukromém domě, ale také v bytě, instalovaná v koupelně nebo kuchyni. Změkčovací filtr je připojen k systému přívodu studené vody a kanalizace a pracuje automaticky, tiše a nepozorovaně a dělá svou práci.
Při provozu filtru se vyvine zdroj výměnné kapacity filtračního materiálu, který se obnoví úpravou filtračního média uvnitř filtru koncentrovaným roztokem obyčejné kuchyňské soli – tento proces se nazývá regenerace a probíhá automaticky pod kontrolou mikroprocesorové jednotky (regulační ventil). Uživatel potřebuje pouze sledovat dostupnost tabletované soli v zásobní nádrži zařízení a pravidelně doplňovat její zásoby.
Více o vlastnostech výše uvedených filtrů si můžete přečíst na našem webu.
- Hlavní
- Užitečné Články
- Tvrdost vody
Tvrdost vody
Tvrdost je vlastnost vody způsobená přítomností rozpustných solí vápníku a hořčíku v ní.
Chemie tvrdosti
Pojem tvrdost vody je obvykle spojován s kationty vápníku (Ca2+) a v menší míře s hořčíkem (Mg2+). Ve skutečnosti všechny dvojmocné kationty do určité míry ovlivňují tvrdost. Interagují s anionty a tvoří sloučeniny (soli tvrdosti), které se mohou vysrážet. Monovalentní kationty (například sodný Na+) tuto vlastnost nemají.
Tato tabulka uvádí hlavní kationty kovů, které způsobují tvrdost, a hlavní anionty, se kterými jsou spojeny.
Kationy
Anionty
V praxi mají stroncium, železo a mangan tak malý vliv na tvrdost, že se většinou zanedbávají. Hliník (Al3+) a trojmocné železo (Fe3+) také ovlivňují tvrdost, ale při hodnotách pH vyskytujících se v přírodních vodách je jejich rozpustnost, a tedy „příspěvek“ k tvrdosti, zanedbatelná. Stejně tak se nebere v úvahu menší vliv barya (Ba2+).
Druhy tuhosti.
Rozlišují se následující typy tuhosti.
Obecná tvrdost. Stanoveno celkovou koncentrací iontů vápníku a hořčíku. Je to součet uhličitanové (dočasné) a nekarbonátové (trvalé) tvrdosti.
Uhličitanová tvrdost. Je způsobena přítomností uhlovodíků a uhličitanů (při pH>8.3) vápníku a hořčíku ve vodě. Tento typ tvrdosti je téměř úplně odstraněn vařící vodou, a proto se nazývá dočasná tvrdost. Při zahřívání vody se hydrogenuhličitany rozkládají za vzniku kyseliny uhličité a vysrážejí se uhličitan vápenatý a hydroxid hořečnatý.
Nekarbonátová tvrdost. Je způsobena přítomností vápenatých a hořečnatých solí silných kyselin (sírová, dusičná, chlorovodíková) a nelze ji odstranit varem (konstantní tvrdost).
Jednotky.
Ve světové praxi se používá několik jednotek měření tuhosti, z nichž všechny spolu určitým způsobem souvisí. V Rusku Gosstandart nastavuje jednotku tvrdosti vody jako mol na metr krychlový (mol/m3).
Kromě toho se v cizích zemích široce používají jednotky tvrdosti jako německé stupně (do, dH), francouzské stupně (fo), americké stupně, ppm CaCO3.
Poměr těchto jednotek tuhosti je uveden v následující tabulce:
Jednotky tvrdosti vody
Německý titul, do
francouzský titul, fo
- Jeden německý stupeň odpovídá 10 mg/dm3 CaO nebo 17.86 mg/dm3 CaCO3 ve vodě.
- Jeden francouzský stupeň odpovídá 10 mg/dm3 CaCO3 ve vodě.
- Jeden americký stupeň odpovídá 1 mg/dm3 CaCO3 ve vodě.
Původ tvrdosti
Ionty vápníku (Ca2+) a hořčíku (Mg2+), stejně jako další kovy alkalických zemin, které způsobují tvrdost, jsou přítomny ve všech mineralizovaných vodách. Jejich zdrojem jsou přírodní ložiska vápence, sádrovce a dolomitu. Ionty vápníku a hořčíku se dostávají do vody v důsledku interakce rozpuštěného oxidu uhličitého s minerály a dalších procesů rozpouštění a chemického zvětrávání hornin. Zdrojem těchto iontů mohou být i mikrobiologické procesy probíhající v půdách v povodí, v dnových sedimentech, ale i odpadní vody z různých podniků.
Tvrdost vody se velmi liší a existuje mnoho typů klasifikací vody na základě jejího stupně tvrdosti. Níže uvedená tabulka ukazuje čtyři příklady klasifikace. Dvě klasifikace z ruských zdrojů – z příručky „Hydrochemické ukazatele stavu životního prostředí“ a učebnice pro univerzity „Úprava vody“ /9/. A dva jsou ze zahraničí: normy přísnosti Německého institutu pro standardizaci (DIN 19643) a klasifikace přijatá Agenturou pro ochranu životního prostředí USA (USEPA) v roce 1986.
Tabulka jasně ilustruje mnohem „tvrdší“ přístup k problému „jejich“ rigidity. Existují pro to důvody, které jsou popsány níže.
V málo mineralizovaných vodách obvykle převažuje tvrdost způsobená vápenatými ionty (až 70%-80%) (i když v některých vzácných případech může tvrdost hořčíku dosáhnout 50-60%). Se zvýšením stupně mineralizace vody obsah vápenatých iontů (Ca2+) rychle klesá a zřídka překročí 1 g/l. Obsah iontů hořčíku (Mg2+) ve vysoce mineralizovaných vodách může dosáhnout několika gramů a ve slaných jezerech – desítky gramů na litr vody.
Obecně platí, že tvrdost povrchových vod je obvykle menší než tvrdost podzemních vod. Tvrdost povrchové vody podléhá znatelným sezónním výkyvům, obvykle dosahuje nejvyšší hodnoty na konci zimy a nejnižší hodnoty při velké vodě, kdy je hojně ředěna měkkým deštěm a roztátou vodou. Mořská a oceánská voda má velmi vysokou tvrdost (desítky a stovky mg-ekv/dm3).
Vliv tvrdosti na kvalitu vody.
Z hlediska využití vody k pitným účelům se její přijatelnost z hlediska tvrdosti může výrazně lišit v závislosti na místních podmínkách. Chuťový práh pro iont vápníku je (v přepočtu na mg-ekvivalent) v rozmezí 2-6 mEq/l v závislosti na odpovídajícím aniontu a práh chuti pro hořčík je ještě nižší. V některých případech je pro spotřebitele přijatelná voda s tvrdostí nad 10 mEq/l. Vysoká tvrdost zhoršuje organoleptické vlastnosti vody, dodává jí hořkou chuť a má negativní vliv na trávicí orgány.
Světová zdravotnická organizace nenabízí ze zdravotních důvodů žádnou doporučenou úroveň tvrdosti. Materiály WHO uvádějí, že ačkoliv řada studií odhalila statisticky inverzní vztah mezi tvrdostí pitné vody a kardiovaskulárními onemocněními, dostupné údaje nejsou dostatečné k závěru o příčinné povaze tohoto vztahu. Stejně tak není jednoznačně prokázáno, že by měkká voda měla negativní vliv na rovnováhu minerálů v lidském těle.
V závislosti na pH a zásaditosti však voda s tvrdostí nad 4 mEq/L může způsobit usazování odpadu a vodního kamene (uhličitanu vápenatého) v rozvodu, zejména při zahřátí. Proto normy Kotlového dozoru zavádějí velmi přísné požadavky na tvrdost vody používané k napájení kotlů (0.05-0.1 mEq/l).
Kromě toho, když soli tvrdosti interagují s detergenty (mýdlo, prací prášky, šampony), vytváří se „mýdlová struska“ ve formě pěny. To vede nejen ke značnému plýtvání detergenty. Po zaschnutí zůstává taková pěna ve formě nánosu na vodovodních armaturách, prádle, lidské pokožce a vlasech (nepříjemný pocit „tvrdých“ vlasů je mnohým dobře znám). Hlavním negativním dopadem těchto toxinů na člověka je, že ničí přirozený tukový film, který vždy pokrývá normální pokožku, a ucpávají její póry. Známkou takového negativního účinku je charakteristické „vrzání“ čistě umyté pokožky nebo vlasů. Ukazuje se, že pocit „mýdlivosti“, který u některých lidí způsobuje podráždění po použití měkké vody, je známkou toho, že ochranný tukový film na kůži je neporušený a nepoškozený. Ona je ta, která klouže. Jinak musíte utrácet peníze za pleťová mléka, zjemňující a hydratační krémy a další triky, jak obnovit ochranu pokožky, kterou nám již matka příroda poskytla.
Zároveň je potřeba zmínit i druhou stranu mince. Měkká voda s tvrdostí menší než 2 mEq/l má nízkou vyrovnávací kapacitu (alkalitu) a může v závislosti na úrovni pH a řadě dalších faktorů mít zvýšený korozní účinek na vodovodní potrubí. V řadě aplikací (zejména v topenářství) je proto někdy nutné provádět speciální úpravu vody, aby bylo dosaženo optimální rovnováhy mezi tvrdostí vody a její korozivností.
