1) Abyste se zbavili dočasné tvrdosti, stačí převařit vodu. Když se voda vaří, hydrogenuhličitany se rozkládají za vzniku sraženiny meziproduktu nebo zásaditého uhličitanu:
a tvrdost vody klesá. Proto se hydrokarbonátová tvrdost nazývá dočasná.
S ionty železa je reakce složitější vzhledem k tomu, že FeCO3 látka nestabilní ve vodě. V přítomnosti kyslíku je konečným produktem reakčního řetězce Fe(OH)3, což je tmavě červený sediment. Čím více železa je tedy ve vodě, tím silnější je barva vodního kamene, který se při varu ukládá na stěnách a dně nádoby.
2) Tvrdou vodu lze také změkčit úpravou vody různými chemikáliemi. Dočasnou (uhličitanovou) tvrdost lze tedy odstranit přidáním hašeného vápna:
Ca 2+ + 2НСО – 3 + Ca2+ + 2OH – = 2CaCO3↓+ 2H2О
Současným přidáním vápna a sody se můžete zbavit uhličitanové i nekarbonátové tvrdosti (metoda vápno-soda). Uhličitanová tvrdost se odstraňuje vápnem (viz výše) a nekarbonátová tvrdost sodou:
3) Obecně platí, že s konstantní tuhostí je obtížnější bojovat. Vařící voda v tomto případě nesnižuje její tvrdost.
Pro boj s konstantní tvrdostí vody se používá metoda, jako je zmrazení ledu. Jen je potřeba vodu postupně zamrazit. Když z původního množství zbude cca 10% tekutiny, je nutné vypustit ne zmrzlou vodu, ale přeměnit led zpět na vodu. Všechny soli, které tvoří tvrdost, zůstávají v nezmrzlé vodě.
4) Dalším způsobem boje proti konstantní tvrdosti je destilace, tzn. odpařování vody s následnou její kondenzací. Protože soli jsou netěkavé sloučeniny, zůstávají a voda se odpařuje.
Abyste se zbavili stálé tvrdosti, můžete například přidat do vody sodu:
5) Známé jsou také způsoby úpravy vody (magnetické a elektromagnetické efekty, přídavek polyfosfátů nebo jiných „činidel proti usazování vodního kamene“), které umožňují dočasně „vázat“ soli tvrdosti a zabraňovat jejich vypadávání ve formě vodního kamene. časové období. Tyto metody však neneutralizují soli tvrdosti chemicky, a proto našly omezené použití při úpravě vody v průmyslové vodě. Jedinou ekonomicky oprávněnou metodou odstraňování solí tvrdosti z vody je použití iontoměničových pryskyřic. Průchodem vody vrstvou speciálního činidla – iontoměničové pryskyřice (iontoměniče) přecházejí ionty vápníku, hořčíku nebo železa do kompozice pryskyřice a ionty H + nebo Na + přecházejí z pryskyřice do roztoku a voda změkne, jeho tvrdost se sníží.
6) Ale metody jako zmrazení a destilace jsou vhodné pouze pro změkčení malého množství vody. Průmysl se zabývá tunami. Proto, aby se v tomto případě eliminovala tuhost, byla přijata moderní metoda eliminace – kationtový. Tato metoda je založena na použití speciálních činidel – katexů, které se plní do filtrů a při průchodu vodou přes ně nahrazují kationty vápníku a hořčíku kationtem sodným. Kationtové výměníky – syntetické iontoměničové pryskyřice a hlinitokřemičitany.
Jejich složení lze konvenčně vyjádřit obecným vzorcem Na2R. Pokud propustíte vodu přes katexy, pak se ionty Na + vymění za ionty Ca 2+ a Mg 2+.
Schematicky lze tyto procesy vyjádřit rovnicí:
Ionty vápníku a hořčíku tak přecházejí z roztoku do katexu a sodíkové ionty z katexu do roztoku a tvrdost je eliminována.
Kationtové měniče jsou obvykle regenerovány – udržovány v roztoku NaCl, za jehož účasti dochází k opačnému procesu:
CaR + 2Na + = Na2R+ Ca2+
Regenerovanou kationtovou pryskyřici lze opět použít ke změkčení nových částí tvrdé vody.
7) Z chemického hlediska lze velmi jednoduše řešit důsledek tvrdosti vody – vodní kámen. Na sůl slabé kyseliny je nutné působit silnější kyselinou. Ten nahradí uhlí, které se, protože je nestabilní, rozkládá na vodu a oxid uhličitý. Složení vodního kamene může zahrnovat křemičitany, sírany a fosforečnany. Ale pokud je uhličitanová „kostra“ zničena, pak tyto sloučeniny nezůstanou na povrchu.
8) Účinným způsobem boje s vysokou tvrdostí je použití automatických změkčovacích filtrů. Jejich práce je založena na procesu iontové výměny, při kterém se „tvrdé“ soli rozpuštěné ve vodě nahrazují „měkkými“, které netvoří pevné usazeniny.
Osmóza
Automatické filtrační změkčovače řady EM
Tvrdá voda je voda, ve které je překročena koncentrace vápenatých a hořečnatých solí. V tomto případě se analyzují jak fyzikální, tak chemické vlastnosti kapaliny. Soli pocházejí nejčastěji z podzemních vod, kde se při průchodu potokem vyplavují z hornin. Tvrdá voda se tvoří především ve studních. Právě tento zdroj je nejnáchylnější k plnění sírany a hydrogenuhličitany. Pozemní vodní plochy mohou mít také tvrdou vodu. Ale koncentrace solí se liší v závislosti na přírodních faktorech: roční období, déšť, slunce, sníh. Voda z vodovodu může také obsahovat nečistoty ve formě soli. Pravděpodobnost takové kontaminace je možná kvůli neúplnému počátečnímu čištění nebo nevhodnosti potrubí. Přítomnost solí tvrdosti ve vodě lze určit několika parametry. Za prvé je to vodní kámen na topných tělesech. Za druhé, přítomnost plaku na vodovodním potrubí. A za třetí, suchost po vodních procedurách. V každém případě má tvrdá voda negativní dopad především na zařízení. Tato kategorie zahrnuje trubky, vodovodní armatury, pračky, myčky nádobí a varné konvice. Při zjišťování přítomnosti vápenatých a hořečnatých solí se provádí speciální chemický rozbor.
Rýže. 1 Co je to tvrdá voda
2. Jaké druhy tvrdé vody existují?
Voda je obvykle charakterizována jednoduše: tvrdá. Ale tato tuhost má své rozdíly. V roce 2014 Rusko zavedlo nový GOST pro klasifikaci vody. Nyní se při měření tvrdost píše ve stupních. Jeden stupeň se rovná půl milimolu na litr, GOST 31865-2012. K rozdělení dochází také podle typu tvrdosti vody. Může být obecný, dočasný a trvalý. Každý z nich má vlastní koncentraci určitého segmentu solí tvrdosti a vlastní způsob změkčování.
2.1 Obecná tvrdost vody.
Celková tvrdost vody závisí na celkovém množství iontů solí tvrdosti, konkrétně vápníku a hořčíku. V podstatě se jedná o součet dočasné a trvalé tuhosti. Chcete-li zjistit koncentraci látek, musíte provést rozbor vody. Pro různé účely existují různé normy pro koncentraci solí tvrdosti. Takže ve vodě určené k pití bude maximální celková tvrdost 7 stupňů. Minimální prahová hodnota je 1,5 stupně. Podle evropských zákonů by tvrdost vody neměla překročit 3,5 stupně. Překračování norem je nepřijatelné. U technické vody jsou předpisy mírně odlišné.
2.2 Dočasná tvrdost (uhličitan).
Dočasná tvrdost se určuje stanovením koncentrace uhličitanů a hydrogenuhličitanů. Uhličitanovou tvrdost lze snadno odstranit pouhým převařením vody. Během tepelného zpracování se sloučeniny solí rozruší a stanou se nerozpustnými, vysrážejí se. To vysvětluje vzhled vodního kamene na domácích spotřebičích. Dočasná tvrdost zároveň neumožňuje prudkou změnu acidobazické rovnováhy vody.
2.3 Konstantní tvrdost (nekarbonátová).
Stálá tvrdost se od dočasné tvrdosti liší tím, že ji nelze odstranit pouhým varem. Nekarbonátová tvrdost se týká kvantitativní přítomnosti vápenatých a hořečnatých solí. Patří sem také kyseliny. V zásadě se vypočítá koncentrace chloridů a síranů. Jak již bylo zmíněno, tepelná úprava neovlivní složení vody. Přítomnost nerozpustných sloučenin se nerozkládá a netvoří vodní kámen.
3. Škody způsobené tvrdou vodou ve firmě nebo v soukromém domě.
Používání tvrdé vody, jak pro potřeby domácnosti, tak pro průmyslovou výrobu, se nedoporučuje. Jaké negativní důsledky může mít taková voda v běžném životě? Za prvé, jeho vliv na lidské zdraví. Velkou koncentraci vápenatých a hořečnatých solí tělo špatně snáší, usazuje se v cévách. To platí zejména pro ty, kteří mají problémy s trávicím systémem. Negativní vliv na kardiovaskulární systém nebyl dosud vědecky prokázán. Světová zdravotnická organizace zveřejnila materiály, které neobsahují žádná fakta o rozvoji srdečních problémů po pití tvrdé vody. A zprávy WHO neuvádějí konkrétní rozsah koncentrací solí tvrdosti ve vodě, které jsou zdraví nebezpečné. Za druhé, u klempířských výrobků je situace jiná. Ve většině případů je vodovodní potrubí v domech starého typu, které nevydrží přítomnost vysokých koncentrací solí a zanáší se. I když byly trubky vyměněny teprve nedávno, při použití tvrdé vody podléhají zničení. Při práci s tvrdou vodou selhávají domácí spotřebiče s topným tělesem, varné konvice, pračky a myčky nádobí. Vodní kámen se hromadí uvnitř mechanismu, u konvice je to vidět vizuálně na disku nebo spirále. Vodní kámen má tendenci zadržovat teplo, což má za následek více energie vynaložené na vytápění. Při delším používání tvrdé vody zařízení přestává fungovat a musí být vyměněno, což také přináší finanční náklady. A provádění hygienických postupů v tvrdé vodě není příliš příjemné. Suchá kůže a možnost alergické reakce. Pro pohodlné používání vody je proto nezbytná nejen nepřítomnost škodlivých nečistot v ní, ale také její změkčení.
Rýže. 2 Stupnice tvrdosti solí na sanitárních armaturách a domácích spotřebičích
V průmyslovém sektoru není otázka vlivu tvrdé vody na organismus tak palčivá. Mnohem důležitější je vliv solí tvrdosti na zařízení. V oblasti, kde se k vytápění používají parní kotle, je tato otázka nejdůležitější. Pro takový sektor je nutná voda bez solí tvrdosti, jinak dojde během pracovních fází k poruše zařízení. Při neustálém ohřevu tvrdé vody se bude na stěnách a topných tělesech tvořit a usazovat vodní kámen, což nevyhnutelně vede ke zvýšené spotřebě finančních prostředků a výměně zařízení. V potravinářském průmyslu je také nutné používat pouze čistou vodu. V tomto segmentu se voda používá téměř ve všech fázích výroby a je nezbytná pro zpracování produktů. Přítomnost zvýšené koncentrace vápenatých a hořečnatých solí nevyhnutelně vede k určitým nákladům. Za prvé jsou to zvýšené náklady na energii, protože vodní kámen je velmi špatným vodičem tepla. Za druhé se může jednat o úplnou nebo částečnou výměnu zařízení a potrubí. Potrubí také podléhá destruktivním účinkům koroze. Pokud situace není tak katastrofální, pak si pokud možno vystačíte s čištěním zařízení. Pokud jde o nádoby, myjí se mechanicky. V tomto případě je výroba zastavena. A opět to všechno souvisí s dodatečnými náklady. Čištění vyžaduje hodně chemikálií. Proto, aby nedošlo k extrémním situacím, voda před použitím prochází filtrací, aby se zbavila solí tvrdosti.
4. Metody tvrdé vody a jak ji odstranit?
Existuje mnoho způsobů, jak změkčit vodu, jak pro domácí použití, tak pro velký průmysl. Některé možnosti mohou být univerzální. Ale opět vše začíná chemickým rozborem vody podle GOST 31954-2012. Nejjednodušší metoda používaná doma je tepelná nebo jednoduše vaření. V tomto případě je nutné vařit vodu o teplotě 100 stupňů. Dojde k chemické reakci a vápenaté a hořečnaté soli se rozpadnou a vysrážejí. Ale nemůžete takhle ohřát spoustu vody, je to prostě nepohodlné. A nádoba používaná k ohřevu bude pokryta vodním kamenem.
Profesionálnější metodou je systém reverzní osmózy. Tato metoda je relevantní jak pro každodenní život, tak pro průmysl. Membránová filtrace umožňuje dosáhnout absolutně čisté, destilované vody. Metoda umožňuje čistit dočasně i trvale tvrdou vodu.
No, kde bychom byli bez chemie? Jednou z metod je reagencie. Cílem je přidat činidla do vody, aby se vytvořila chemická reakce, a vyčistit ji, po které následuje filtrace. Metoda je samozřejmě rychlá, ale je potřeba přesný výpočet chemikálií. Co je těžké udělat doma.
Další metodou je elektrodialýza. Metoda je založena na působení elektrického pole na vodu. Nejuniverzálnější metodou, která se často používá doma i v průmyslovém sektoru, je kationizace. V tomto případě se používají iontoměničové jednotky k nahrazení solí tvrdosti bezpečnými látkami.
V zásadě lze jakoukoli metodu upravit pro domácí nebo průmyslové použití. Vše závisí na rozsahu instalace a počtu filtračních prvků. Zatímco pro průmysl může být v jednom systému několik stejných nebo různých filtrů, v domácnostech se často používají kazetové filtry, které je nutné vyměnit.
5. Jaké typy filtrů na tvrdou vodu existují?
Pro instalaci stanice na úpravu vody doma nebo v průmyslovém prostředí se používá jiná sada filtračních prvků. Vše závisí na počáteční tvrdosti vody, zejména proto, že má tendenci se časem měnit. Filtry lze instalovat od mechanických po ultrafialové. Reagenční a nereagenční. Ale hlavně se používají iontové filtry, polyfosfátové, membránové a na bázi pryskyřic.
5.1 Iontová výměna.
Iontoměničové jednotky se skládají z pouzdra s ovladačem a nádoby na roztok. Hlavní částí systému je baňka nebo patrona s iontovou pryskyřicí. Proces použitý v tomto návrhu je výměna iontů. Voda nasycená vápenatými a hořečnatými solemi vstupuje do zařízení, kde je umístěna baňka. To způsobí oddělení iontů v pryskyřici. Přitahují na sebe soli tvrdosti a místo nich se do vody dostává sodík. Dochází tedy k iontové substituci. Postupem času se pryskyřice nasytí nečistotami a musí se regenerovat. Doma je pohodlnější nainstalovat kazetu, která nevyžaduje regeneraci, ale stačí ji vyměnit. V průmyslových podnicích je k systému připojena speciální nádrž, která obsahuje koncentrovaný solný roztok. Filtrační vložka se promyje tímto koncentrátem. Tím se z pryskyřice oddělí nečistoty a ta je opět nasycena ionty. Roztok je zlikvidován, filtr je připraven k použití. Frekvence mytí filtru závisí na několika faktorech. Jednak je to samozřejmě koncentrace solí v původní vodě. Čím je jich více, čím je voda tvrdší, tím častěji dochází k regeneraci filtru. Za druhé, výkon systému. Pokud je filtrace konstantní a má velký objem, dochází k promývání častěji. Ke každému profesionálnímu systému přibyl ovladač, který hlídá míru zaplnění filtru nečistotami. Stejně tak množství dodaného roztoku pro regeneraci. Recyklovaný koncentrát musí být také zpracován. Při praní totiž vzniká agresivní slaný roztok s přídavkem solí tvrdosti. Vzhledem k ekologickým předpisům nelze provést pouhé spláchnutí do odpadu. Proto jsou ve výrobě instalovány další filtry odpadních vod. Tento způsob změkčování vody je velmi oblíbený jak doma, tak v práci. Absence agresivních činidel a nenáročnost na původní zdroj činí systém iontové substituce velmi flexibilním a pohodlným. Mezi nevýhody odborníci vyzdvihují náklady na systém a náklady na regenerační řešení. V průmyslu to zahrnuje instalaci dodatečného filtračního systému.
Rýže. 3 Schéma čištění vody iontovou metodou
5.2 Polyfosfát.
Polyfosfátový filtr je filtr naplněný sodnou solí. Výhoda je stanovena pro zařízení. Aby zařízení dostávalo pouze změkčenou vodu. Když voda vstoupí do baňky, soli se rozpustí. Sůl je absorbována vápníkem a hořčíkem. Díky tomu se na stěnách přístrojů vytváří speciální film, který zabraňuje usazování vodního kamene. Výhodou tohoto filtru je jeho nízká cena a snadné použití. Filtrační vložka se však rychle spotřebovává a musí být často vyměňována. Jednou z jejich nevýhod je také rozpouštění ochranného filmu v horké vodě. Při filtraci a následných fázích by teplota vody neměla přesáhnout 55 stupňů. Častěji jsou takové filtry instalovány v každodenním životě, namontované přímo do potrubí nebo hadice, před zařízením. Tento filtr není vhodný pro pitnou vodu. Když jsou soli rozpuštěny a smíchány během chemické reakce, mohou vznikat nové sloučeniny. Rovněž se nedoporučuje instalovat jej pro filtraci odpadních vod. Při instalaci polyfosfátového filtru reaguje odpadní voda naplněná různými nečistotami s polyfosfátem.
 |  |
Rýže. 4 Polyfosfátové filtry
5.3 Reverzní osmóza.
Reverzní osmóza je membránový typ filtrace. Hlavním prvkem je membrána. Cívka sestávající z mnoha malých pórů, které umožňují průchod pouze molekulám vody. Proud vody je přiváděn pod tlakem přes filtr. V tomto případě jsou membránové buňky tak malé, že jimi prochází pouze voda. Soli vápníku a hořčíku zůstávají v pórech. Mytí se provádí tlakem vody na filtrační vložku. Tento filtr je schopen produkovat ultračistou změkčenou vodu. Membrány lze instalovat buď jednu po druhé, nebo několik, v závislosti na zatížení systému. Pro domácí použití postačí jeden filtr i při maximálním využití. Výhodou membrány je její jedinečná schopnost čistit jakýkoli objem vody a snadné čištění. Při změkčování se také nepoužívají žádná činidla, což umožňuje použití filtračního systému jak v průmyslu, tak v domácnosti. Nedostatky jsou v její citlivosti. Membrána má tendenci se rychle ucpávat, pokud není nainstalován předfiltr. Zpravidla se jedná o běžný mechanický filtr pro předčištění. Filtr není nutné vyměňovat příliš často. Samozřejmě hodně záleží na frekvenci jeho používání. Pro každodenní použití je systém jednodušší a je tam prostě náhradní prvek. V průmyslovém měřítku, kde je často instalováno několik membrán, se podle potřeby instaluje automatické promývání filtrů.
 |  |
5.4 Komplexní čištění (univerzální pryskyřicí).
Komplexní čištění je systém, který dokáže nahradit několik filtrů jedním. Použitou látkou je univerzální syntetická pryskyřice. Jeho složení je směsí syntetických a přírodních iontoměničových a sorpčních složek. Tento filtr lze použít pro jakýkoli účel. Nejen, že změkčí vodu, ale odstraní i další nečistoty. Princip činnosti je stejný jako u iontové substituce, zde však není filtračním prvkem iontová pryskyřice, ale univerzální. Filtr se po naplnění také regeneruje roztokem. Jeho jedinečnost spočívá v jeho univerzálnosti a schopnosti nahradit několik filtračních systémů jedním.
6. Tipy od odborníků na výběr filtru na tvrdou vodu
Pro výběr filtru je nutné nejprve provést rozbor vody. A nezáleží na tom, jaký bude počáteční zdroj, zda voda z vodovodu, studna nebo z jezera. Po obdržení výsledků určíme zatížení systému a rozsah jeho použití. Pokud je potřeba pitná voda, pak by nejlepší možností byl filtrační systém s reverzní osmózou nebo iontová instalace. V obou případech bude změkčená voda vhodná pro lidskou spotřebu. Při výběru filtru jsou hlavními kritérii jeho výkon, rozměry, cena, náklady na instalaci a spotřební materiál. Nejlevnější filtr samozřejmě nezaručuje kvalitní čištění. Ale i ten nejdražší může vyžadovat dodatečné provozní náklady. Každý filtrační prvek má své klady a zápory. Z prezentovaných možností je nejlevnější a nejméně funkční polyfosfátový filtr. Jeho výhodou je jednoduchost a nízká cena. Ale nemožnost práce v horké vodě a časté doplňování zátěže je spíše mínus než plus. Iontová a membránová metoda jsou přibližně na stejné úrovni z hlediska nákladů a kvality čištění. Pro domácí použití jsou iontové systémy rozměrově mírně modernizované a postrádají regeneraci filtru. Tato změna je nutná, protože mycí koncentrát po regeneraci je nutné před likvidací znovu vyčistit. Pro průmysl zůstal systém v původní podobě. Reverzní osmóza se také dělí na domácí a průmyslové použití. Ale v tomto případě je samotný systém v obou verzích stejný, rozdíly jsou pouze v externích datech. Při výběru filtru je třeba věnovat zvláštní pozornost výrobci. Neznámé firmy nebudou schopny poskytnout dlouhodobou záruku provozu filtrační vložky pouze z důvodu nedostatku zkušeností. Velcí dodavatelé, kteří jsou na trhu dlouhodobě, dokážou poskytnout všechny potřebné doklady o testování prvků, jejich provozu a dodržování norem. Takoví výrobci mají navíc delší záruku a důvěru ve svůj výrobek.
Níže je video o sestavení změkčovače vody
