Tvrdost vody je množství rozpustných a nerozpustných solí, především vápníku a hořčíku, přítomných v přírodní vodě. Čím vyšší je koncentrace, tím vyšší je tvrdost. Nadbytek solí může způsobit usazování vodního kamene ve vodovodních systémech a rychle poškodit spotřebiče, vodovodní armatury a hydraulická zařízení.
Pro přesné stanovení tvrdosti vody (množství rozpuštěných solí tvrdosti, koncentrace železa, síry, hořčíku, vápníku atd.) se provádějí laboratorní testy (například na hygienické a epidemiologické stanici) pomocí chemické analýzy nebo specializovaného vybavení. Doma se tvrdost vody stanovuje pomocí testovacích proužků nebo testerů.
Běžná voda se neskládá pouze z atomů vodíku a kyslíku, obsahuje také velké množství různých nečistot. Přítomnost těchto nečistot určuje tvrdost vody a jednotky měření (°Ž – stupně tvrdosti) udávají, o kolik tato hodnota překračuje přijatelné limity.
Tvrdost vody musí být stanovena nejen inženýry, kteří instalují inženýrské sítě, ale i běžnými lidmi v každodenním životě. Pokud používáme rychlovarnou konvici nebo pračku s funkcí ohřevu, může se při příliš vysoké tvrdosti vše pokazit. V takové vodě pravděpodobně ani nebudete schopni správně rozpustit mýdlo.
Tento článek se podrobně zabývá tím, jak určit úroveň tvrdosti vody z kohoutku, a také metodami boje proti vysokému obsahu nečistot.
Tvrdá a měkká voda – jaký je mezi nimi rozdíl?
Množství soli ve vodě je ovlivněno přítomností rozpuštěného vápníku a hořčíku. Přítomnost hydrátu železa, který je v artézských vodách často přítomen v nadbytku, může tuto hladinu také významně zvýšit.
Pokud jsou takové nečistoty přítomny v malém množství, nazývá se to „měkký“. Tento indikátor se obvykle dělí do tří kategorií:
- Měkký.
- Průměrný.
- Tvrdý.
MěkkýJsem dešťová voda nebo destilovaná voda. Tato voda je prakticky bez minerálních nečistot.
Ve většině případů se dá získat také prodlouženým varem nebo přidáním speciálních chemických činidel.
Průměrný — nejčastěji se vyskytuje ve vodovodních systémech, stejně jako v pramenité a artézské vodě.
Tvrdý Do této kategorie patří mořská voda, oceánská voda a voda tekoucí z horninových vrstev bohatých na ložiska nerostných surovin. Může obsahovat velké množství rozpuštěných solí. V procentuálním vyjádření může slanost dosáhnout až 33 % celkového objemu.
Pojďme se podívat na různé typy tuhosti
Tento ukazatel se obvykle dělí do následujících kategorií.
- Konstanta - je neměnný ukazatel, který závisí na obsahu síranů a chloridů.
- Dočasná tvrdost je způsobena přítomností hydrogenuhličitanů vápníku a hořečnatého. Tento typ tvrdosti je pojmenován podle své schopnosti být téměř úplně neutralizován varem.
- Celková tuhost se získá sečtením konstantních a dočasných indikátorů.
Aby bylo možné tento ukazatel přesně určit, je nutné vědět, jaké měrné jednotky lze k tomu použít.
Jednotky měření tvrdosti
Pro přesný výpočet tvrdosti vody je nutné stanovit koncentraci kationtů vápníku a hořčíku. V současné době se tento ukazatel měří v následujících jednotkách:
- Mol/m3 (mol na metr krychlový) – používané v Rusku do roku 2014.
- °Ж (stupně tvrdosti) – tato jednotka měření se v Rusku používá od roku 2014.
- dH (německý stupeň) je měrná jednotka používaná v evropských zemích.
- fo (francouzský stupeň) – používá se i v evropských zemích.
- ppm CaCO3 (americké stupně) je měrná jednotka používaná v severoamerických státech.
Je třeba poznamenat, že v naší zemi se vyjádření pro celkovou tvrdost v mol/m3 začalo používat až v roce 1952. Předtím se výpočty prováděly ve stupních, které se rovnaly modernímu německému stupni.
Od roku 2014 Rusko přijalo mezinárodní standard pro výpočet tvrdosti vody, vyjádřený ve stupních (°J). Jeden stupeň J se rovná 1/2 milimolu na litr kapaliny, což usnadňuje výpočet koncentrace látky v kapalině.
Příčiny tvrdosti vody
Během přirozeného koloběhu vody v moři se kapalina mění na páru a stoupá do horních vrstev atmosféry. Po kondenzaci padá jako srážky a neobsahuje žádné nečistoty, které by ovlivňovaly tvrdost vody. Při průchodu zemskou kůrou však kapalina rozpouští různé horniny obsahující draslík a hořčík. Jak voda absorbuje tyto prvky, zvyšuje se její tvrdost. V moři je voda vždy tvrdá kvůli vysoké koncentraci chloridu sodného.
Pokud je nutné snížit koncentraci iontů draslíku a hořčíku, lze použít různé metody ke snížení množství solných nečistot.
Metody pro odstranění tuhosti
K boji proti nadměrnému obsahu soli se používají následující metody:
- Vařením se dočasná tvrdost zcela odstraní. Tento proces je doprovázen velkým množstvím sedimentu usazujícího se na dně a stěnách varné nádrže.
- Chemicky můžete snížit množství solí pomocí hašeného vápna. Přidání sody do vápna může také eliminovat trvalou tvrdost.
- Zmrazování je jednoduchá metoda pro řešení přetrvávající tvrdosti vody. Chcete-li vodu změkčit, jednoduše ji zmrazte do stavu, kdy obsahuje maximálně 10 % vody a 90 % ledu. Nezmrzlá kapalina se poté slije a pevná voda se roztaví a použije.
- Destilace – všechny soli jsou netěkavé látky, takže stačí nejprve vodu zahřátím přeměnit na páru a poté ji kondenzovat.
- Elektromagnetické změkčování využívá elektromagnetické pole ke změkčování kapalin. Tato metoda snižování obsahu solí ve vodě se nejčastěji používá v kotlových systémech.
- Kationtová výměna je vysoce účinná metoda pro odstraňování přebytečných solí z vody. Čištění probíhá průchodem vody vrstvou kationtové výměnné pryskyřice.
Kterákoli z navrhovaných metod změkčování vody si dokáže poradit s vysokými hladinami tohoto ukazatele, ale chemické metody se k odstraňování solí z pitné vody obvykle nepoužívají.
Jak tvrdost ovlivňuje kvalitu vody?
Tvrdost pitné vody ovlivňuje především její chuť. Chuťový práh pro vápenaté ionty v pitné vodě je 2–6 mg-eq/l. Chuťový práh pro hořečnaté ionty je výrazně nižší, takže za nejpříjemnější pitnou vodu se považuje voda s chuťovým prahem 1,6 až 3 mg-eq/l.
V některých případech lze k pití použít vodu s tvrdostí až 10 mg-eq/l, ale její dlouhodobé užívání může negativně ovlivnit lidské zdraví. Příliš tvrdá voda se nedoporučuje používat v zařízeních na ohřev kapalin.Elektrické konvice, ohřívače vody, pračky a myčky nádobí mají topné články, které se rychle pokrývají usazeninami, což snižuje účinnost procesu ohřevu.
Dlouhodobé používání elektrického ohřívače s výraznou vrstvou vodního kamene vede k přehřátí a poruše. Naštěstí lze vodního kamene odstranit rozpuštěním dvou sáčků kyseliny citronové v 1 litru vody a důkladným převařením konvice nebo jakéhokoli jiného ohřívače vody. Poté spotřebič důkladně opláchněte a pokračujte v jeho používání podle určení.
Účinky na lidské zdraví
Dlouhodobá konzumace tvrdé vody může způsobit vážné abnormality v lidském těle, které ovlivňují především funkci následujících orgánů:
- Gastrointestinální trakt (GIT) Když se soli obsažené v tvrdé vodě spojí s živočišnými tuky, vytvoří se soli mastných kyselin, které pokryjí stěny žaludku a střev, čímž zabrání normálnímu kvašení a výrazně zpomalí peristaltiku. V důsledku toho se v těle hromadí škodlivé látky a toxiny, což vede k dysbióze.
- Funkce kloubu Když se určité typy solí dostanou do lidského těla, vytvářejí anorganické látky, které nakonec vytlačují synoviální tekutinu z kloubů. Toto vytlačování má za následek krystalickou inkrustaci kloubů, která způsobuje silnou bolest při pohybu. Dlouhodobá konzumace tvrdé vody může vést k artritidě a polyartritide.
- Kardiovaskulární systém — s výrazným zvýšením tvrdosti pitné vody se zhoršuje srdeční funkce, a to až do bodu těžké arytmie.
- Stav kůže Tvrdá voda vede k předčasnému stárnutí pokožky. Negativní účinky se projevují jak při pití této tekutiny, tak i při mytí nádobí. Když se mycí prostředek dostane do kontaktu s tvrdou vodou, vytvoří se film, který po usazení na pokožce má dlouhodobý negativní vliv na horní vrstvy epidermis.
- Tvorba ledvinových kamenů Toto tvrzení je mýtus, vyvrácený díky vědeckému výzkumu. Proces tvorby kamenů nezávisí na kvalitě pitné vody. Ledvinové kameny vznikají primárně v důsledku nedostatku vápníku v těle. Nedostatek tohoto prvku má za následek jeho vyplavování z kostí a ukládání v močovém systému.
Všem výše uvedeným neduhům a stavům se lze vyhnout použitím vícestupňové filtrace vody. I když jsou tato zařízení levná, léčba různých stavů může být poměrně nákladná.
Metody pro stanovení tvrdosti vody
Abyste se vyhnuli negativním dopadům tvrdé vody na zdraví a prodloužili životnost topných spotřebičů, je nutné stanovit přibližné množství draselných a hořečnatých solí rozpuštěných v kapalině. To může být obtížné určit pouze chuťově, protože změny lze tímto způsobem zjistit pouze při překročení určité hladiny.
Pro stanovení vysokých hladin solí draslíku, hořčíku a sodíku doma můžete použít následující metody:
- Zkuste mýdlo rozpustit ve vodě; pokud se netvoří pěna, voda je velmi tvrdá a neměla by se používat.
- Pokud se v konvici nebo jiném spotřebiči během krátké doby vytvoří velké množství vodního kamene, pak voda rozhodně překročila bezpečné limity pro tuto hodnotu.
- Pomocí indikátorových proužků můžete přesněji určit množství solí v kapalině, ale tato metoda vyžaduje malou investici. Pro provedení testu jednoduše ponořte indikátorový proužek na několik sekund do vody a po minutě porovnejte jeho barvu s tabulkou uvedenou v návodu.
Závěr
Je zásadní znát úroveň tvrdosti vody používané k pití, vytápění a dalším spotřebičům na ohřev vody. Používání přesných měrných jednotek pro domácí výpočty není vždy nutné.
V chemickém průmyslu a dalších high-tech odvětvích bude naopak nutné znát množství solí rozpuštěných ve vodě s přesností na miligram, takže jakékoli jednotky měření pro tento ukazatel navržené v tomto článku lze použít k určení a v případě potřeby ke snížení množství solí ve vodě.
