Tvrdost vody je měřítkem schopnosti vody reagovat s mýdlem. Tvrdá voda vyžaduje podstatně více mýdla k vytvoření pěny. Tvrdá voda často způsobuje znatelné usazeniny usazenin (jako jsou nerozpustné kovy, mýdla nebo soli) v nádobách, včetně potrubí a odpadů v umyvadlech a vanách. Není způsobena jedinou látkou, ale řadou rozpuštěných vícemocných kovových iontů, převážně kationtů vápníku a hořčíku, i když přispívají i jiné kationty (jako je hliník, baryum, železo, mangan, stroncium a zinek). Koncentrace vápníku a hořčíku v přírodních vodách je obvykle mnohem vyšší než koncentrace jakéhokoli jiného polyvalentního kationtu. Tuhost se proto obvykle chápe jako koncentrace iontů vápníku a hořčíku ve vodě. Tvrdost se obvykle vyjadřuje v miligramech ekvivalentu uhličitanu vápenatého (CaCO3) na litr.
Podle GOST 31865-2012 „Voda. Jednotky tvrdosti“, měrnou jednotkou tvrdosti je stupeň tvrdosti (ºH), jehož hodnota odpovídá 1 mEq/l.
Voda obsahující uhličitan vápenatý v koncentracích pod 60 mg/l je považována za měkkou; 60 – 120 mg/l (1,2 – 2,4 mEq/l), střední tvrdost; 120 – 180 mg/l (2,4 – 3,6 mEq/l), tvrdý; a více než 180 mg/l (> 3,6 mEq/l), velmi drsné.
Uhličitanová a nekarbonátová tvrdost
Tvrdost můžeme rozdělit na uhličitanovou a nekarbonátovou. Uhličitanovou tvrdostí se rozumí hydrogenuhličitan vápenatý a hořečnatý. Někdy se nazývá dočasná tvrdost, protože ji lze odstranit nebo snížit varem. Při zahřívání se hydrogenuhličitany vysrážejí do pevných uhličitanových forem. To je hlavní příčinou tvorby vodního kamene v ohřívačích vody a bojlerech.
Nekarbonátovou tvrdost způsobují především dusičnany, chloridy a sírany vápníku a hořčíku. Nekarbonátová tvrdost se někdy nazývá konstantní tvrdost.
Vztah mezi alkalitou a tvrdostí vody
Stupeň uhličitanové tvrdosti oproti nekarbonátové tvrdosti lze určit měřením alkality. Pokud je alkalita stejná nebo větší než tvrdost, je veškerá tvrdost uhličitanová. Jakákoli nadměrná tvrdost je nekarbonátová tvrdost.
Někdy se tvrdost uvádí v mg/l jako CaCO3. Vzhledem k tomu, že alkalita se také uvádí jako CaCO3, lze výsledky obou testů přímo porovnat. Obecná tvrdost – jedná se o součet všech uhličitanových a nekarbonátových solí vápníku a hořčíku přítomných ve vodě.
Proč je nutné kontrolovat tvrdost?
Obecně platí, že tvrdá voda tvoří tvrdé usazeniny sestávající převážně z vápenatých a hořečnatých solí a může poškodit zařízení, zatímco příliš měkká voda může způsobit korozi, a proto je důležité měřit a znát úrovně tvrdosti procesní vody, aby byla zachována křehká rovnováha mezi vodním kamenem. tvorba a korozivnost.
Někdy mohou být určité úrovně tvrdosti přijatelné pro některé aplikace kvality vody, zatímco jiné vyžadují nulovou tvrdost, aby se zabránilo tvorbě vodního kamene a poškození zařízení. Ke snížení tvrdosti je proto často nutný proces změkčování vody sedimentací nebo výměnou iontů. Pro optimalizaci těchto procesů je důležité samostatně sledovat hladiny vápníku a hořčíku a také hodnoty celkové tvrdosti.
V jakých procesech je nutné kontrolovat úroveň tvrdosti vody?
Pití vody: Nadměrná tvrdost hotové vody vstupující do rozvodu může způsobit tvorbu vodního kamene a příliš měkká voda může způsobit korozi potrubí. Vyluhování olova a mědi tak může vést k porušení normy kvality pro pitnou vodu (poskytující bezpečné koncentrace 0,015 mg/l pro olovo a 1.3 mg/l pro měď).
Odpadní voda: Během vyhnívání kalu sledujte tvrdost vody, abyste optimalizovali účinnost čištění. Zvýšená tvrdost vody ovlivňuje biodegradaci mýdlových látek a absorpci kyslíku aktivovaným kalem.
Voda v bazénu a lázních: Příliš tvrdá voda může způsobit vodní kámen a usazeniny uhličitanu vápenatého. Měkká voda způsobí korozi potrubí a povrchů uvnitř bazénu, které obsahují vápník (jako je bazénová omítka) a další minerály.
Energie: Tvrdost vody může způsobit tvorbu vodního kamene v ohřívačích vody a v potrubích kotlů. Proto je velmi důležité kontrolovat a odstraňovat všechny soli, zejména ty, které způsobují vysokou úroveň tvrdosti.
Chemický průmysl: Sledujte přiváděnou vodu na obsah minerálních látek, abyste mohli správně regulovat kvalitu vody. Monitorujte výkon systémů změkčování vody, abyste zabránili tvorbě vodního kamene, a vyhodnoťte zatížení systémů reverzní osmózy. Nepřetržité monitorování kotlové a chladicí vody (vystupující z kondenzátoru) pomáhá detekovat jemné a kolísavé úrovně tvrdosti, které mohou v průběhu času způsobit usazování vodního kamene v potrubí, kondenzátorech a sušičkách.
potravinářský průmysl: monitorování a úprava celkové tvrdosti pro optimalizaci napájecí vody kotle a chladicí věže. To minimalizuje použití chemikálií, zabraňuje korozi/usazování a chrání zařízení závodu.
Těžební průmysl: Voda je potřebná pro hutní a důlní činnosti, ale průmysl je zřídka jediným uživatelem vody v blízkosti těžebních a zpracovatelských areálů. Sledováním a úpravou zdrojové vody těžařské společnosti nejen zajišťují splnění svých vlastních norem kvality, ale mohou také přispět k podpoře ekosystému. Voda používaná při těžbě je spojena s koloběhem vody v celém regionu, ať už je získávána z podzemních vod nebo sedimentů, oceánů a jezer nebo řek, nebo prostřednictvím komerčních či obecních zásobování vodou.
Celulózový a papírenský průmysl: Sledujte celkovou tvrdost přiváděné vody, abyste zabránili korozi uvnitř závodu a/nebo tvorbě vodního kamene a také vlivu vysoké tvrdosti na kvalitu konečného produktu.
Výroba nápojů: Tvrdost vody používané k přípravě nápojů může ovlivnit jejich organoleptické vlastnosti.
Společnost AquaAnalytics® je oficiálním zástupcem Hach Lange v Rusku a zemích SNS. Chcete-li získat radu nebo vybrat laboratorní/průmyslové vybavení a činidla pro kontrolu úrovně tvrdosti ve vašem podniku nebo laboratoři, kontaktujte nás způsobem, který vám vyhovuje.
Zastoupení v Rusku: +7 (495) 201-53-02 info@aquaanalytics.ru
Zastoupení v Uzbekistánu: +998 (90) 174-57-84 info@aquaanalytics-tekhnika.ru
Proč se voda nazývá tvrdá? Výraz „tvrdý“ ve vztahu k vodě se objevil kvůli vlastnosti látky zdrsnit po máchání v moři. Po vysušení koupelových a plážových ručníků je výsledek radikálně odlišný, protože mořská voda má ve srovnání s vodou z kohoutku mnohonásobně vyšší obsah soli. Voda je považována za tvrdou, pokud po odpaření tvoří rozpuštěné soli usazeniny se stabilní krystalickou mřížkou na tkanině nebo jiných površích.
STRUKTURA SOLI SLOŽENÍ VODY
Rozdíl mezi dočasnou a trvalou tvrdostí vody je ještě snazší pochopit. Dočasný je ten, který se před tisíci lety odhalil jako vodní kámen na stěnách kotle zavěšeného nad ohněm a je viditelný pro člověka naší doby po převaření vody v konvici. Hlavní složkou usazenin na stěnách nádobí jsou uhličitany vápenaté a hořečnaté, které vznikají při vysokoteplotním ohřevu z hydrokarbonátů těchto kovů alkalických zemin. Z tohoto důvodu se soli odstraněné z kapaliny tepelnou metodou také nazývají uhličitanová tvrdost. Dočasná se jí říká právě proto, že ji lze odstranit převařením vody.
Spolu s tím voda obsahuje stabilnější složky, které zůstávají v kapalině po tepelné expozici. Tato konstantní tvrdost vody je způsobena přítomností převážně hořečnatých a vápenatých solí silných kyselin: sírové, chlorovodíkové, dusičné. Tyto soli tvrdosti se při zahřívání nerozkládají a nesrážejí se. Tvoří nekarbonátovou složku celkového indexu tvrdosti. Nekarbonátová tvrdost se také nazývá tvrdost trvalá, protože ji nelze odstranit varem.
STUPEŇ A STANDARDY TVRDOSTI V ZÁSOBOVÁNÍ VODOU
- méně než 1,50 – měkké;
- 1,5–2,0 – optimální pro pití;
- 2–5 – tvrdý;
- 5–7 – super tvrdý;
- nad 7 – nepitelné.
Zákonný limit pro celkovou tvrdost pitné vody na úrovni 7,0 mg-eq/l je stanoven SanPiN 2.1.4.1074-01, který překračuje optimální hodnoty pro člověka. Zároveň nejsou hladiny obsahu soli pro měkkou a tvrdou vodu jasně definovány a mohou se lišit v závislosti na normách různých zemí.
PŘÍČINY A ŠKODY TVRDÉ VODY
Obsah soli závisí na zdroji vody, protože hydrogenuhličitany, chloridy a sírany do ní vstupují průchodem vápencem, dolomitem, sádrovcem a dalšími vrstvami hornin, které se nacházejí v hloubce nebo dosahují na povrch. Je přirozené, že nejmenší tvrdost je vlastní povrchovým odběrům vody (řeky, jezera, rybníky), doplňované srážkovými a tajícími vodami s téměř nulovým obsahem solí. Podzemní zdroje jsou více nasycené složením soli, které přímo závisí na minerálech, které tvoří vodonosnou vrstvu.
Odběry vody z vrtů jsou zdrojem převážně tvrdé vody, jejíž použití negativně ovlivňuje vnitrodomové sítě a domácí spotřebiče:
- snižuje účinnost použití detergentu;
- urychluje opotřebení vodovodních armatur a uzavíracích a regulačních ventilů;
- snižuje účinnost praček a myček v důsledku usazenin na elektrických topných tělesech;
- zvyšuje spotřebu energie a také zatížení oběhových čerpadel v důsledku zmenšení průřezu radiátorů a výměníků otopných soustav.
Používání vody s nadměrnou tvrdostí pro vaření, pití a hygienické postupy může způsobit suchou kůži, onemocnění kloubů a gastrointestinálního traktu a výskyt urolitiázy.
JAK ROZPOZNAT A ODSTRANIT NADMĚRNOU TVRDOST
Nejzřetelnějšími známkami tvrdé vody je výskyt vodního kamene na nádobí po převaření a také snížená pěnivost při použití šamponu, mýdla a sprchového gelu. Jiné skutečnosti mohou také naznačovat, že jsou překročeny normální hodnoty:
- suchá kůže po hygienických postupech;
- chuť čaje nebo kávy není dostatečně jasná;
- vysoká spotřeba pracích prostředků při praní;
- vodní kámen na vodovodních armaturách;
- delší vaření teplého jídla;
- film na povrchu horkých nápojů;
- skvrny na nádobí po mytí a oblečení – po vyprání.
Bez chemického rozboru vody je však obtížné určit přesný obsah solí a dalších škodlivin. Ano, vzorec pro určení konstantní tvrdosti vody je celkem jednoduchý. K tomu stačí odečíst hodnotu časové složky od celkové hodnoty tuhosti. V praxi je bez provedení chemického rozboru ve specializované laboratoři extrémně obtížné určit přesné složení soli.
Existuje několik způsobů, jak posoudit stupeň tvrdosti vody doma. K tomu můžete použít například speciální indikační proužek, který je součástí testovací sady. Také celkové množství rozpuštěných pevných látek (Total Dissolved Solids) vám umožní určit zařízení, jako je TDS metr. Pro volbu optimálního způsobu změkčování vody se ale neobejdete bez podrobného chemického rozboru s přesným stanovením tvrdosti a přítomnosti dalších škodlivin.
