Tvrdoća vode je količina topljivih i netopljivih soli, prvenstveno kalcija i magnezija, prisutnih u prirodnoj vodi. Što je veća koncentracija, to je veća tvrdoća. Prekomjerna količina soli može uzrokovati nakupljanje kamenca u sustavima vodoopskrbe, brzo oštećujući uređaje, vodovodne instalacije i hidrauličku opremu.
Za točno određivanje tvrdoće vode (količina otopljenih soli tvrdoće, koncentracija željeza, sumpora, magnezija, kalcija itd.) provode se laboratorijski testovi (na primjer, u sanitarno-epidemiološkoj postaji) kemijskom analizom ili specijaliziranom opremom. Kod kuće se tvrdoća vode određuje pomoću test traka ili testera.
Obična voda ne sastoji se samo od atoma vodika i kisika; sadrži i veliki broj različitih nečistoća. Prisutnost tih nečistoća određuje tvrdoću vode, a mjerne jedinice (°Ž - stupnjevi tvrdoće) pokazuju koliko ta vrijednost prelazi prihvatljive granice.
Tvrdoću vode ne moraju određivati samo inženjeri koji postavljaju komunalne vodove, već i obični ljudi u svakodnevnom životu. Ako koristimo električni kuhalo za vodu ili perilicu rublja s funkcijom grijanja, sve može pokvariti ako je tvrdoća previsoka. Malo je vjerojatno da ćete u takvoj vodi moći pravilno otopiti sapun.
Ovaj članak će detaljno obuhvatiti kako odrediti razinu tvrdoće vode iz slavine, kao i metode za borbu protiv visoke razine nečistoća.
Tvrda i meka voda - koja je razlika?
Na količinu soli u vodi utječe prisutnost otopljenog kalcija i magnezija. Prisutnost željeznog hidrata, koji je često prisutan u višku u arteškim vodama, također može značajno povećati ovu razinu.
Kada su takve nečistoće prisutne u malim količinama, to se naziva "meko". Ovaj pokazatelj se obično dijeli u tri kategorije:
- Mekano.
- Prosječno.
- Tvrd.
MekoJa sam kišnica ili destilirana voda. Ova voda je praktički bez mineralnih nečistoća.
U većini slučajeva može se dobiti i kao rezultat dugotrajnog vrenja ili dodavanja posebnih kemijskih reagensa.
Prosječno — najčešće se nalazi u vodovodnim sustavima, kao i u izvorskoj i arteškoj vodi.
Tvrd Ova kategorija uključuje morsku vodu, oceansku vodu i vodu koja teče iz slojeva stijena bogatih mineralnim naslagama. Može sadržavati velike količine otopljenih soli. U postotcima, slanost može doseći i do 33% ukupnog volumena.
Pogledajmo različite vrste krutosti
Ovaj pokazatelj se obično dijeli u sljedeće kategorije.
- Konstanta - je nepromjenjivi pokazatelj koji ovisi o sadržaju sulfata i klorida.
- Privremena tvrdoća uzrokovana je prisutnošću kalcijevih i magnezijevih bikarbonata. Ova vrsta tvrdoće dobila je ime po svojoj sposobnosti da se gotovo potpuno neutralizira kuhanjem.
- Ukupna krutost se dobiva zbrajanjem konstantnih i privremenih indikatora.
Kako bi se ovaj pokazatelj točno odredio, potrebno je znati koje se mjerne jedinice mogu koristiti za to.
Jedinice mjerenja tvrdoće
Za točan izračun tvrdoće vode potrebno je odrediti koncentraciju kalcijevih i magnezijevih kationa. Trenutno se ovaj pokazatelj mjeri u sljedećim jedinicama:
- Mol/m3 (mol po kubnom metru) – korišten u Rusiji do 2014.
- °Ž (stupnjevi tvrdoće) – ova mjerna jedinica koristi se u Rusiji od 2014. godine.
- dH (njemački stupanj) je mjerna jedinica koja se koristi u europskim zemljama.
- fo (francuski stupanj) - koristi se i u europskim zemljama.
- ppm CaCO3 (američki stupnjevi) je mjerna jedinica koja se koristi u sjevernoameričkim saveznim državama.
Treba napomenuti da se u našoj zemlji izraz za ukupnu tvrdoću u mol/m3 počeo koristiti tek 1952. godine. Prije tog vremena, izračuni su se vršili u stupnjevima, koji su bili jednaki modernom njemačkom stupnju.
Od 2014. godine Rusija je usvojila međunarodni standard za izračunavanje tvrdoće vode, izražen u stupnjevima (°J). Jedan stupanj J jednak je 1/2 milimola po litri tekućine, što olakšava izračunavanje koncentracije tvari u tekućini.
Uzroci tvrdoće vode
Tijekom prirodnog ciklusa vode u okolišu, tekućina se pretvara u paru i diže se u gornje slojeve atmosfere. Nakon kondenzacije pada kao oborina i ne sadrži nikakve nečistoće koje utječu na tvrdoću vode. Međutim, dok prolazi kroz Zemljinu koru, tekućina otapa razne stijene koje sadrže kalij i magnezij. Kako apsorbira ove elemente, voda povećava svoju tvrdoću. U moru je voda uvijek tvrda zbog visoke koncentracije natrijevog klorida.
Ako je potrebno smanjiti koncentraciju kalijevih i magnezijevih iona, mogu se koristiti različite metode za smanjenje količine nečistoća soli.
Metode za uklanjanje krutosti
Za borbu protiv prekomjernog sadržaja soli koriste se sljedeće metode:
- Kuhanje potpuno uklanja privremenu tvrdoću. Ovaj proces prati velika količina sedimenta koji se taloži na dnu i stijenkama spremnika za kuhanje.
- Kemijski, količinu soli možete smanjiti gašenim vapnom. Dodavanje sode vapnu također može ukloniti trajnu tvrdoću.
- Zamrzavanje je jednostavna metoda za rješavanje problema tvrdoće vode. Za omekšavanje vode, jednostavno je zamrznite do stanja u kojem sadrži najviše 10% vode i 90% leda. Nezamrznuta tekućina se zatim ocijedi, a čvrsta voda se topi i koristi.
- Destilacija - sve soli su nehlapljive tvari, pa je dovoljno prvo pretvoriti vodu u paru zagrijavanjem, a zatim je kondenzirati.
- Elektromagnetsko omekšavanje koristi elektromagnetsko polje za omekšavanje tekućina. Ova metoda smanjenja soli u vodi najčešće se koristi u kotlovskim sustavima.
- Kationska izmjena je vrlo učinkovita metoda za uklanjanje viška soli iz vode. Pročišćavanje se događa propuštanjem vode kroz sloj kationske izmjenjivačke smole.
Bilo koja od predloženih metoda omekšavanja vode može se nositi s visokim razinama ovog pokazatelja, ali kemijske metode se obično ne koriste za uklanjanje soli iz vode za piće.
Kako tvrdoća utječe na kvalitetu vode?
Tvrdoća vode za piće prvenstveno utječe na njezin okus. Prag okusa kalcijevih iona u vodi za piće iznosi 2-6 mg-eq/L. Prag okusa za magnezijeve ione znatno je niži, pa se najugodnijom vodom za piće smatra ona s pragom okusa od 1,6 do 3 mg-eq/L.
U nekim slučajevima, voda tvrdoće do 10 mg-eq/l može se koristiti za piće, ali njezina dugotrajna upotreba može negativno utjecati na ljudsko zdravlje. Previše tvrda voda se ne preporučuje za korištenje u uređajima za grijanje tekućinom.Električni kuhali za vodu, bojleri, perilice rublja i perilice posuđa imaju grijaće elemente koji se brzo prekrivaju naslagama, što proces zagrijavanja čini manje učinkovitim.
Dugotrajna upotreba električnog grijača sa značajnim slojem kamenca dovodi do pregrijavanja i kvara. Srećom, uklanjanje kamenca može se postići otapanjem dva paketića limunske kiseline u 1 litri vode i temeljitim prokuhavanjem kuhala za vodu ili bilo kojeg drugog bojlera. Nakon toga, temeljito isperite uređaj i nastavite ga koristiti prema namjeni.
Učinci na ljudsko zdravlje
Dugotrajna konzumacija tvrde vode može uzrokovati ozbiljne abnormalnosti u ljudskom tijelu, prvenstveno utječući na funkcioniranje sljedećih organa:
- Gastrointestinalni trakt (GIT) Kada se soli koje se nalaze u tvrdoj vodi kombiniraju sa životinjskim mastima, nastaju soli masnih kiselina koje oblažu stijenke želuca i crijeva, sprječavajući normalnu fermentaciju i značajno usporavajući peristaltiku. Kao rezultat toga, štetne tvari i toksini se nakupljaju u tijelu, što dovodi do disbioze.
- Funkcija zgloba Kada određene vrste soli uđu u ljudsko tijelo, one stvaraju anorganske tvari koje na kraju istiskuju sinovijalnu tekućinu iz zglobova. To istiskivanje rezultira kristalima koji oblažu zglobove, uzrokujući jake bolove pri kretanju. Dugotrajna konzumacija tvrde vode može dovesti do artritisa i poliartritisa.
- Kardiovaskularni sustav — uz značajno povećanje tvrdoće vode za piće, funkcija srca se pogoršava, čak do teške aritmije.
- Stanje kože Tvrda voda dovodi do preranog starenja kože. Negativni učinci opažaju se i prilikom pijenja tekućine i prilikom pranja posuđa. Kada tekućina za pranje posuđa dođe u kontakt s tvrdom vodom, stvara se film koji, kada se taloži na koži, ima dugoročni negativan utjecaj na gornje slojeve epiderme.
- Stvaranje bubrežnih kamenaca Ova tvrdnja je mit, razotkriven zahvaljujući znanstvenim istraživanjima. Proces stvaranja kamenaca ne ovisi o kvaliteti vode za piće. Bubrežni kamenci nastaju prvenstveno zbog nedostatka kalcija u tijelu. Nedostatak ovog elementa rezultira njegovim ispiranjem iz kostiju i taloženjem u mokraćnom sustavu.
Sve gore navedene tegobe i stanja mogu se izbjeći korištenjem višestupanjske filtracije vode. Iako su ovi uređaji jeftini, liječenje raznih stanja može biti prilično skupo.
Metode za određivanje tvrdoće vode
Kako bi se izbjegli negativni učinci tvrde vode na zdravlje i produžio vijek trajanja uređaja za grijanje, potrebno je odrediti približnu količinu kalijevih i magnezijevih soli otopljenih u tekućini. To može biti teško odrediti samo okusom, jer se promjene na ovaj način mogu otkriti samo ako se prekorači određena razina.
Za određivanje visokih razina kalijevih, magnezijevih i natrijevih soli kod kuće možete koristiti sljedeće metode:
- Pokušajte otopiti sapun u vodi; ako se ne stvori pjena, voda je vrlo tvrda i ne smije se koristiti.
- Ako se u kuhalu za vodu ili drugom uređaju u kratkom vremenskom razdoblju stvori velika količina kamenca, tada je voda definitivno premašila sigurne granice za tu vrijednost.
- Pomoću indikatorskih trakica možete preciznije odrediti količinu soli u tekućini, ali ova metoda zahtijeva mala ulaganja. Za provođenje testa jednostavno umočite indikatorsku trakicu u vodu na nekoliko sekundi, a nakon minute usporedite njezinu boju s tablicom navedenom u uputama.
Zaključak
Ključno je znati razinu tvrdoće vode koja se koristi za piće, grijanje i ostale uređaje za zagrijavanje vode. Korištenje preciznih mjernih jedinica za kućne izračune nije uvijek potrebno.
U kemijskoj industriji i drugim visokotehnološkim industrijama, naprotiv, bit će potrebno znati količinu soli otopljenih u vodi do miligrama, tako da se bilo koje mjerne jedinice za ovaj pokazatelj predložene u ovom članku mogu koristiti za određivanje i, ako je potrebno, smanjenje količine soli u vodi.
