Жесткость воды
Признаки жесткой воды известны многим: накипь, известковый налет на сантехнике, некрасивые разводы на посуде и т.д. Эти явления вызваны избытком солей магния, кальция и других щелочноземельных металлов. Жесткость бывает временной и постоянной. Временную жесткость можно устранить кипячением, при этом образуется накипь. Однако, избавиться от постоянной жесткости таким способом практически невозможно. Но «смягчить» такую воду не так уж и сложно.
Потребление жесткой воды может иметь разрушительные последствия для здоровья, негативно влияя на внутренние органы, состояние волос и кожи. Еще одним неприятным результатом использования такой жидкости в быту может быть поломка сантехники и бытовых приборов, которые используют водопроводную воду, таких как утюг, парогенератор или кофемашина.
Самый точный способ определить качество вашей воды — провести анализ на жесткость. Обычно для этого используют химический анализ, который можно заказать в лаборатории или выполнить самостоятельно дома.
Соли, обуславливающие жесткость и их происхождение
Они представляют собой минеральные вещества, растворенные в воде. Среди них выделяют карбонаты, такие как карбонат магния, бикарбонат магния и бикарбонат кальция, а также некарбонаты, включающие хлорид магния, хлорид кальция, сульфат кальция, нитрат магния и нитрат кальция. После испарения воды остаются соли. Под общей жесткостью понимается сумма постоянной и карбонатной.
Постоянная, также известная как некарбонатная, обусловлена присутствием сульфатов, хлоридов и нитратов магния и кальция, растворенных в воде. Эти вещества выпадают в осадок лишь при полном испарении жидкости, что и определяет их постоянную жесткость.
Карбонатная возникает за счет солей магния и кальция, растворенных в воде. Данный вид называют временным, поскольку при нагревании жидкости эти соли выпадают в осадок в виде накипи.
Как же возникают соли жесткости?
Природа сама является их источником. Проходя через известковые породы, грунтовые воды вымывают и растворяют минеральные вещества, в том числе соли магния и кальция. Таким образом, уже на этапе забора жидкость может обладать повышенной жесткостью. Часто у жидкости, полученной из скважин, уровень жесткости превышает показатель городских водопроводных систем.
Классификация
Жесткость делится на два основных типа: временную и постоянную. Временная обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния, которые можно удалить путем кипячения. Постоянная, в свою очередь, связана с наличием сульфатов и хлоридов этих металлов, которые не удаляются при кипячении. Для определения используются различные методы, включая титриметрический анализ и специальные тест-полоски.
Жёсткость воды определяется в градусах или в миллиграмм-эквивалентах на литр и делится на три категории: мягкая (до 3°Ж), средняя (от 3 до 6°Ж) и жесткая (свыше 6°Ж). Жидкость средней жёсткости уже ощутима на вкус, а ее следы видны в виде накипи в чайнике или налета на посуде. Если вы заметили подобные признаки у себя дома, это повод задуматься о смягчении жидкости или, по крайней мере, провести ее анализ.
- Очень мягкая вода – до 1.5 мг-экв/л
- Мягкая – 1.5-4 мг-экв/л
- Средней жесткости – 4-8 мг-экв/л
- Жесткая – 8-12 мг-экв/л
- Очень жесткая - более 12 мг-экв/л.
Для питьевой воды оптимальной считается мягкая и средней жесткость. Жесткая может иметь как положительные, так и отрицательные эффекты на организм. С одной стороны, соли кальция и магния полезны для костей и сердечно-сосудистой системы, с другой стороны, избыточное содержание может приводить к образованию накипи в бытовых приборах и проблемам с кожей.
Нормы для питьевой воды
Международные стандарты определяют допустимые уровни содержания солей, чтобы жидкость была безопасной и полезной для здоровья. Они зависят от региона и организации, устанавливающей нормы. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) устанавливает следующие стандарты для: содержание кальция должно составлять от 20 до 80 мг/л, а магния — от 10 до 30 мг/л. Что касается жёсткости воды, то конкретных рекомендаций по этому параметру нет.
Рекомендации по жесткости воды в разных странах зависят от местных условий и потребностей населения. В России, например, она должна быть в пределах 1,5-7 мг-экв/л, что соответствует приблизительно 150-700 мг/л по кальцию и магнию. В Японии допустимый уровень значительно ниже — до 100 мг/л. Эти различия обусловлены местными климатическими условиями и традициями потребления воды.
Польза и вред для организма
Жесткость может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на организм. С одной стороны, кальций и магний, присутствующие в жесткой жидкости, это важные минералы, необходимые для здоровья костей, зубов и мышц. Однако, чрезмерное употребление жесткой жидкости может привести к накоплению солей в организме, что может вызвать проблемы с почками и сердечно-сосудистой системой.
Плюсы и минусы жесткой воды
Положительные аспекты:
- Обогащение организма кальцием и магнием.
- Поддержка здоровья костей и зубов.
- Улучшение работы мышц и нервной системы.
Отрицательные аспекты:
- Возможность образования камней в почках.
- Повышенная нагрузка на сердце и сосуды.
- Снижение эффективности моющих средств.
Допустимая жесткость воды для питья должна соответствовать установленным нормам, чтобы минимизировать возможные риски для здоровья. Если этот параметр в вашем доме превышает допустимые значения, существуют методы, как его понизить. Это могут быть специальные фильтры, смягчающие добавки, или кипячение.
Как определить жесткость по формуле
Для расчета используются разные формулы. Общая жесткость воды (GH) включает временную и постоянную. Основная формула для расчета выглядит следующим образом:
GH = (Ca²⁺ + Mg²⁺) 2.5, где GH – общая жесткость в мг-экв/л, Ca²⁺ – концентрация ионов кальция в мг/л, Mg²⁺ – концентрация ионов магния в мг/л. Временная определяется наличием бикарбонатов кальция и магния, а постоянная – сульфатов, хлоридов и нитратов этих элементов.
Примеры расчетов
Допустим, у нас есть образец воды с концентрацией ионов кальция 60 мг/л и ионов магния 20 мг/л. Подставим эти значения в формулу: GH = (60 + 20) 2.5 = 80 2.5 = 200 мг-экв/л. Это означает, что общая цифра составляет 200 мг-экв/л, что превышает норму для питьевой воды, установленную в 7 мг-экв/л. Таким образом, она не может быть питьевой без предварительной обработки.
Знание того, как определить жесткость по формуле, позволяет не только контролировать качество питьевой воды, но и принимать меры по ее смягчению. В случае превышения нормы, можно использовать методы умягчения, такие как ионный обмен или обратный осмос.
Как понизить жесткость в питьевой воде
- Использование ионообменных смол: Эти смолы заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия.
- Обратный осмос: Этот метод фильтрации удаляет до 99% всех растворенных солей.
- Кипячение: При кипячении часть солей выпадает в осадок, что снижает показатель.
- Использование полифосфатных фильтров: Эти фильтры предотвращают образование накипи, преобразуя соли в нерастворимые соединения.
Преимущества и недостатки различных методов
Ионообменные смолы
- Преимущества: Высокая эффективность, долговечность.
- Недостатки: Требуют периодической замены и регенерации.
Обратный осмос
- Преимущества: Высокая степень очистки, удаление большинства загрязнений.
- Недостатки: Высокая стоимость оборудования и эксплуатации, низкая скорость фильтрации.
Кипячение
- Преимущества: Простота и доступность метода.
- Недостатки: Неэффективность для больших объемов, не удаляет все соли.
Полифосфатные фильтры
- Преимущества: Простота установки и использования, предотвращение накипи.
- Недостатки: Не подходят для питьевой воды, так как полифосфаты могут быть вредны для здоровья.
Определить допустимую жесткость воды можно с помощью специальных тестов или формул, что поможет выбрать оптимальный метод для снижения жесткости в питьевой воде. Жесткость воды влияет не только на вкус, но и на наше здоровье, поэтому её контроль и корректировка крайне важны.
