Kationty Ca 2+ určují tvrdost vápníku a kationty Mg 2+ určují tvrdost hořčíku. Obecná tvrdost skládá se z vápníku a hořčíku, tzn. z celkové koncentrace kationtů Ca 2+ a Mg 2+ ve vodě.
Změkčení vody znamená buď odstranění nebo snížení její tvrdosti. Spočívá především v úplném nebo částečném odstranění kationtů Ca 2+, Mg 2+ a Fe 2+. Existují tři hlavní způsoby změkčování vody: tepelná úprava, chemická úprava a iontová výměna.
1. Tepelné zpracování
Podstatou metody je předehřát vodu na 70-80 °C nebo ji převařit. V tomto případě se kationty Ca 2+ a Mg 2+ vysrážejí ve formě špatně rozpustných sloučenin.
Ve vztahu k procesům změkčování vody existují uhličitanová a nekarbonátová tvrdost.
Uhličitan nazývaná tvrdost způsobená přítomností hydrogenuhličitanu vápenatého Ca (HCO) ve vodě 3 )2 a hořčík Mg (HCO 3 )2. Při varu se hydrogenuhličitany ničí a vznikající špatně rozpustné uhličitany se vysrážejí a celková tvrdost vody klesá o množství uhličitanové tvrdosti. Proto se také nazývá uhličitanová tvrdost dočasné.
Při varu kationty vápníku vysrážet jako uhličitan vápenatý:
а kationty hořčíku – tak jako zásaditý uhličitan nebo ve formě hydroxid hořečnatý (při pH>10.3):
hydroxidové ionty OH – vznikají díky interakci iontů HCO 3 – s vodou:
Zbytek tvrdosti zbývající po převaření vody se nazývá nekarbonátové. Je určena obsahem vápenatých a hořečnatých solí silných kyselin ve vodě: sírany, chloridy, dusičnany. Varem se tyto soli neodstraní, proto se také nazývá nekarbonátová tvrdost konstantní.
2. Chemické ošetření.
Změkčení vody lze dosáhnout i úpravou různými chemikáliemi. Uhličitanovou tvrdost lze tedy eliminovat přidáním hašené vápno
Ca 2+ + 2 HCO 3 — + Ca 2+ + 2 OH — = 2 CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
Při přidávání současně vápno и soda můžete se zbavit uhličitanové a nekarbonátové tvrdosti (metoda vápno-soda). Uhličitanová tvrdost se odstraňuje vápnem a nekarbonátová tvrdost sodou:
Polyfosfát sodný je účinný změkčovač vody. 5 P 3 O 10 . V tomto případě se vazba iontů Ca 2+ a Mg 2+ provádí v důsledku tvorby chelátových komplexních sloučenin, které jsou vysoce rozpustné ve vodě:
3. Iontový výměna
Používají se i další metody eliminace tvrdosti vody, mezi nimiž je jedna z nejmodernějších založena na použití katexy – metoda výměny kationtů. Existují pevné látky, které obsahují pohyblivé ionty, které se mohou vyměňovat s ionty vnějšího prostředí. Dostali jméno iontoměničové pryskyřice.
Ionity se dělí do dvou skupin. Některé z nich vyměňují své kationty za kationty prostředí a jsou tzv katexy, jiní si vyměňují své anionty a jsou tzv anexy. Iontoměniče se nerozpouštějí v roztocích solí, kyselin a zásad.
Z anorganických iontoměničů jsou nejdůležitější zeolity – hlinitokřemičitany komplexního složení s krystalickou strukturou. Například hlinitokřemičitan se složením Na 2 O∙Al 2 O 3 ∙4 SiO 2 ∙ m H 2 O má prostorovou mřížku tvořenou atomy Al, Si a O. Mřížka je prostoupena dutinami, ve kterých se nacházejí molekuly vody a ionty Na +. Ty, které mají určitou volnost pohybu, jsou nahrazeny ionty Ca2+ a Mg2+, když voda prochází vrstvou zeolitových zrn (granulí).
Dokonalejší iontoměničové pryskyřice, získané na bázi syntetických polymerů. Současně mají vysoké výkonové a technické vlastnosti a různé fyzikální a chemické vlastnosti.
Pro odstranění tvrdosti vody použijte katexy. Jejich složení lze konvenčně vyjádřit obecným vzorcem Na 2 R, kde Na + je velmi pohyblivý kationt a R2- je katexová částice nesoucí záporný náboj.
Pokud propustíte vodu vrstvami katexu, budou ionty sodíku vyměněny za ionty vápníku a hořčíku:
Mg2+ + Na 2 R = 2 Na+ + MgR
Ionty vápníku a hořčíku tak přecházejí z roztoku do katexu a tvrdost je eliminována.
Když se proces iontové výměny dostane do rovnováhy, iontoměnič přestane fungovat – ztratí schopnost změkčovat vodu. Jakýkoli iontoměnič se však snadno regeneruje. K tomu se používá koncentrovaný roztok NaCl (Na 2 SO 4 ) nebo HC1 (H 2 SO 4 ). V tomto případě přecházejí ionty Ca 2+ a Mg 2+ do roztoku a katex je opět nasycen ionty Na + nebo H +.
4. Fyzikální metody eliminace tvrdosti
Ke změkčování vody se používají i metody založené na fyzikálních jevech.
Metoda elektrodialýzy je založen na jevu usměrněného pohybu iontů elektrolytu k elektrodám připojeným ke stejnosměrné síti. Kovové ionty, které způsobují tvrdost vody, jsou tedy zadržovány na elektrodách a jsou odděleny od vody opouštějící zařízení na úpravu vody.
Metoda magnetické ionizace využívá také jevu řízeného pohybu iontů, ale pod vlivem magnetického pole. Pro zvýšení počtu iontů ve vodě se předem ozařuje ionizujícím zářením.
Magnetická úprava vody spočívá v průchodu vody systémem magnetických polí opačných směrů. Tím se snižuje stupeň hydratace rozpuštěných látek a spojují se do větších částic, které se vysrážejí.
Ultrazvuková úprava vody také má za následek větší částice rozpuštěné látky tvořící sediment.
© E.A. Nudnová, I.N. Aržanova
Dnes byly vyvinuty různé metody pro odstranění tvrdé vody, tedy její čištění od vápenatých, hořečnatých solí a dalších nečistot. Zdrojem těchto solí je sama matka příroda, protože podzemní voda, procházející vápenatými a jinými horninami, je omývá a rozpouští, takže se ukazuje, že přijímaná voda má hromadu solí a suspenzí. Voda se stává příliš tvrdou kvůli přítomnosti minerálních solí, které jsou potravou pro rostliny. Lidské tělo potřebuje také vápník, hořčík a další minerální soli, a pokud se do těla dostanou z rostlin, zeleniny a ovoce, pak přinesou jen výhody. A soli získané z vody se budou usazovat v ledvinách, kloubech a přinesou spoustu potíží.
Musíte také vědět, že díky chemickým procesům, které se vyskytují v zemi, odpadní vodě ze škodlivých chemických průmyslových a energetických podniků, je podzemní voda nasycena téměř všemi chemickými prvky periodické tabulky. Voda v každé studni má nutně jiné nečistoty a na různých místech převládají určité soli, které ji ztvrdnou. Proto, aby bylo možné kompetentně aplikovat potřebné metody změkčování vody, je nutné v laboratoři určit, jaké soli jsou v ní přítomny. Nebuďte líní, odeberte vzorek vody ze zdroje do laboratoře a až poté si na základě výsledků rozboru můžete vybrat systém čištění vody.
BWT roztoky na změkčování vody:
Dobře zvolená metoda odstranění tvrdé vody ušetří vás i všechny členy rodiny od mnoha problémů a zachová vaše zdraví, mládí a krásu. Například v konvici už nebude hrozný vodní kámen, pračka vydrží déle než s tvrdou vodou a nebudou vám hrozit usazeniny soli v kloubech nebo ledvinách. Mnohem příjemnější je mytí v měkké vodě a mýdlo dobře pění, pokožka se stává sametovou a nedochází ani k nepříjemnému pocitu pnutí a suchosti pokožky. Při praní v měkké vodě se prádlo dobře vypere s běžnými levnými prášky bez větší námahy.
Dnes existují různé způsoby, jak eliminovat tvrdou vodu.
Například filtrování vody přes iontoměničovou pryskyřici je jedním ze způsobů, jak eliminovat manganové a vápenaté soli jak v každodenním životě, tak v průmyslu.
Doma tvrdou vodu vyloučíte varem – při teplotě 100 stupňů se hydrogenuhličitany stávají nerozpustnými a usazují se na dně, přičemž tvrdost vody klesá. A pokud přidáte vápennou vodu, uhlovodíky se změní na uhličitany a voda změkne. Vodní kámen v konvici nebo na jakýchkoli topných tělesech je sraženina uhličitanu vápenatého a hořečnatého s příměsí síranu, způsob jejich odstranění zná každá hospodyňka – jedná se o roztok kyseliny citrónové nebo octové.
Dochází k reagenčnímu změkčování vody – jako činidla se používá hašené vápno nebo soda, která se přidává do vody. V tomto případě se vápenaté a hořečnaté soli stávají nerozpustnými a vysrážejí se. Hlavní věcí v této metodě je vypočítat přesné množství činidla a po chemické reakci výsledný roztok přefiltrovat.
Při čištění průmyslové vody se k jejímu změkčení používá kationizační metoda, při použití iontoměničových pryskyřic dochází k výměně iontů Ca a Mg za ionty Na a H.
Nejúčinnějším způsobem, jak odstranit absolutně všechny nečistoty, je reverzní osmóza, která vám umožňuje získat vodu blízkou destilované. Toto je druh vody, která je ideální k pití.
Tvrdost vody lze odstranit pomocí elektrického proudu, tato metoda se nazývá elektrodialýza, umožňuje odstranit soli. Čím méně je jich v jednom litru vody, tím je měkčí, a pokud je jich více, pak je voda tvrdší.
Existují tři stupně tvrdosti vody: obecná, dočasná a trvalá. Dočasná tvrdost je přítomnost vápníku a hořčíku ve vodě, nejsnazší způsob, jak ji odstranit, je vaření.
Konstantní tvrdost je způsobena nečistotami fosfátů, síranů, chloridů hořčíku a vápníku. Lze jej eliminovat pomocí iontoměniče. Metody pro odstranění tvrdé vody si musíte vybrat sami, aniž byste se na někoho spoléhali, ale doporučuje se je používat pouze po konzultaci s odborníky.
