Vandens kietumas – tai tirpių ir netirpių druskų, pirmiausia kalcio ir magnio, kiekis natūraliame vandenyje. Kuo didesnė koncentracija, tuo didesnis kietumas. Druskų perteklius gali sukelti kalkių susidarymą vandens tiekimo sistemose, greitai sugadinti prietaisus, santechnikos įrenginius ir hidraulinę įrangą.
Norint tiksliai nustatyti vandens kietumą (ištirpusių kietumo druskų kiekį, geležies, sieros, magnio, kalcio ir kt. koncentraciją), atliekami laboratoriniai tyrimai (pavyzdžiui, sanitarinėje ir epidemiologinėje stotyje), naudojant cheminę analizę arba specializuotą įrangą. Namuose vandens kietumas nustatomas naudojant bandymo juosteles arba testerius.
Įprastą vandenį sudaro ne tik vandenilio ir deguonies atomai, bet ir daugybė įvairių priemaišų. Šių priemaišų buvimas lemia vandens kietumą, o matavimo vienetai (°Ж – kietumo laipsniai) rodo, kiek ši vertė viršija priimtinas ribas.
Vandens kietumą turi nustatyti ne tik inžinieriai, montuojantys komunalines linijas, bet ir paprasti žmonės kasdieniame gyvenime. Jei naudojame elektrinį virdulį ar skalbimo mašiną su šildymo funkcija, viskas gali sugesti, jei vandens kietumas per didelis. Vargu ar tokiame vandenyje pavyks tinkamai ištirpinti net muilą.
Šiame straipsnyje bus išsamiai aptarta, kaip nustatyti vandentiekio vandens kietumo lygį, taip pat metodai, kaip kovoti su dideliu priemaišų kiekiu.
Kietas ir minkštas vanduo – kuo jie skiriasi?
Druskos kiekiui vandenyje įtakos turi ištirpusio kalcio ir magnio buvimas. Geležies hidrato, kurio arteziniuose vandenyse dažnai yra per daug, buvimas taip pat gali žymiai padidinti šį lygį.
Kai tokių priemaišų yra nedideliais kiekiais, tai vadinama „minkšta“. Šis rodiklis paprastai skirstomas į tris kategorijas:
- Minkštas.
- Vidutinis.
- Tvirtas.
MinkštasAš esu lietaus vanduo arba distiliuotas vanduo. Šis vanduo praktiškai be mineralinių priemaišų.
Daugeliu atvejų tai taip pat galima gauti dėl ilgalaikio virimo arba specialių cheminių reagentų pridėjimo.
Vidutinis — dažniausiai randamas vandens tiekimo sistemose, taip pat šaltinių ir arteziniame vandenyje.
Tvirtas Šiai kategorijai priklauso jūros vanduo, vandenynų vanduo ir vanduo, tekantis iš uolienų sluoksnių, kuriuose gausu mineralinių telkinių. Jame gali būti didelis kiekis ištirpusių druskų. Procentais druskingumas gali siekti iki 33 % viso tūrio.
Pažvelkime į skirtingus standumo tipus
Šis rodiklis paprastai skirstomas į šias kategorijas.
- Pastovus - tai nekintantis rodiklis, priklausantis nuo sulfatų ir chloridų kiekio.
- Laikinąjį kietumą sukelia kalcio ir magnio bikarbonatų buvimas. Šis kietumo tipas pavadintas dėl gebėjimo jį beveik visiškai neutralizuoti virinant.
- Bendras standumas gaunamas sudėjus pastovius ir laikinus rodiklius.
Norint tiksliai nustatyti šį rodiklį, būtina žinoti, kokius matavimo vienetus galima naudoti.
Kietumo matavimo vienetai
Norint tiksliai apskaičiuoti vandens kietumą, būtina nustatyti kalcio ir magnio katijonų koncentraciją. Šiuo metu šis rodiklis matuojamas šiais vienetais:
- Mol/m3 (moliai kubiniame metre) – Rusijoje naudota iki 2014 m.
- °Ж (kietumo laipsniai) – šis matavimo vienetas Rusijoje naudojamas nuo 2014 m.
- dH (vokiškas laipsnis) yra matavimo vienetas, naudojamas Europos šalyse.
- fo (prancūziškas laipsnis) – taip pat naudojamas Europos šalyse.
- ppm CaCO3 (JAV laipsniai) yra matavimo vienetas, naudojamas Šiaurės Amerikos valstijose.
Reikėtų pažymėti, kad mūsų šalyje bendrojo kietumo išraiška mol/m3 pradėta naudoti tik 1952 m. Iki tol skaičiavimai buvo atliekami laipsniais, kurie buvo lygūs šiuolaikiniam vokiškam laipsniui.
Nuo 2014 m. Rusija priėmė tarptautinį vandens kietumo skaičiavimo standartą, išreiškiamą laipsniais (°J). Vienas J laipsnis lygus 1/2 milimolių litre skysčio, todėl lengva apskaičiuoti medžiagos koncentraciją skystyje.
Vandens kietumo priežastys
Natūralaus vandens ciklo metu skystis virsta garais ir kyla į viršutinius atmosferos sluoksnius. Po kondensacijos jis iškrenta kritulių pavidalu ir neturi jokių priemaišų, kurios turėtų įtakos vandens kietumui. Tačiau, prasiskverbdamas per Žemės plutą, skystis ištirpina įvairias uolienas, kuriose yra kalio ir magnio. Absorbuodamas šiuos elementus, vanduo padidina savo kietumą. Jūroje vanduo visada yra kietas dėl didelės natrio chlorido koncentracijos.
Jei reikia sumažinti kalio ir magnio jonų koncentraciją, galima naudoti įvairius druskos priemaišų kiekio mažinimo metodus.
Standumo pašalinimo metodai
Siekiant kovoti su per dideliu druskos kiekiu, naudojami šie metodai:
- Virimas visiškai pašalina laikiną kietumą. Šį procesą lydi didelis kiekis nuosėdų, nusėdančių ant virimo bako dugno ir sienelių.
- Chemiškai druskų kiekį galite sumažinti naudodami gesintas kalkes. Į kalkes įpylę sodos taip pat galite pašalinti nuolatinį kietumą.
- Užšaldymas yra paprastas būdas susidoroti su užsistovėjusiu kietumu. Norint suminkštinti vandenį, tiesiog jį užšaldykite iki tokios būsenos, kad jame būtų ne daugiau kaip 10 % vandens ir 90 % ledo. Tada neužšalęs skystis nupilamas, o kietas vanduo ištirpinamas ir naudojamas.
- Distiliavimas – visos druskos yra nelakios medžiagos, todėl pakanka pirmiausia vandenį kaitinant paversti garais, o tada jį kondensuoti.
- Elektromagnetinis minkštinimas naudoja elektromagnetinį lauką skysčiams minkštinti. Šis druskų kiekio vandenyje mažinimo metodas dažniausiai naudojamas katilinėse.
- Katijonų mainai yra labai efektyvus metodas druskų pertekliui iš vandens pašalinti. Valymas vyksta praleidžiant vandenį per katijonų mainų dervos sluoksnį.
Bet kuris iš siūlomų vandens minkštinimo metodų gali susidoroti su dideliu šio rodiklio lygiu, tačiau cheminiai metodai paprastai nenaudojami druskoms iš geriamojo vandens pašalinti.
Kaip kietumas veikia vandens kokybę?
Geriamojo vandens kietumas pirmiausia turi įtakos jo skoniui. Kalcio jonų skonio riba geriamajame vandenyje yra 2–6 mg-eq/l. Magnio jonų skonio riba yra žymiai žemesnė, todėl maloniausio skonio geriamuoju vandeniu laikomas tas, kurio skonio riba yra nuo 1,6 iki 3 mg-eq/l.
Kai kuriais atvejais geriamajam vandeniui galima naudoti iki 10 mg-eq/l kietumo vandenį, tačiau ilgalaikis jo vartojimas gali neigiamai paveikti žmonių sveikatą. Per kietas vanduo nerekomenduojamas naudoti skysto vandens šildymo prietaisuose.Elektriniai virduliai, vandens šildytuvai, skalbimo mašinos ir indaplovės turi kaitinimo elementus, kurie greitai apsineša nuosėdomis, todėl kaitinimo procesas tampa mažiau efektyvus.
Ilgalaikis elektrinio šildytuvo su dideliu kalkių sluoksniu naudojimas sukelia perkaitimą ir gedimą. Laimei, nukalkinti galima ištirpinus du pakelius citrinos rūgšties 1 litre vandens ir kruopščiai užvirus virdulį ar bet kokį kitą vandens šildytuvą. Po to kruopščiai nuplaukite prietaisą ir toliau jį naudokite pagal paskirtį.
Poveikis žmonių sveikatai
Ilgalaikis kieto vandens vartojimas gali sukelti rimtų žmogaus organizmo sutrikimų, pirmiausia paveikdamas šių organų veiklą:
- Virškinimo traktas (GIT) Kai kietame vandenyje esančios druskos susijungia su gyvuliniais riebalais, susidaro riebalų rūgščių druskos, kurios padengia skrandžio ir žarnyno sieneles, trukdydamos normaliai fermentacijai ir žymiai sulėtindamos peristaltiką. Dėl to organizme kaupiasi kenksmingos medžiagos ir toksinai, sukeliantys disbiozę.
- Sąnario funkcija Kai tam tikros rūšies druskos patenka į žmogaus organizmą, jos sudaro neorganines medžiagas, kurios ilgainiui išstumia sinovinį skystį iš sąnarių. Dėl šio išstūmimo sąnarius apgaubia kristalai, kurie judant sukelia stiprų skausmą. Ilgalaikis kieto vandens vartojimas gali sukelti artritą ir poliartritą.
- Širdies ir kraujagyslių sistema — žymiai padidėjus geriamojo vandens kietumui, širdies veikla blogėja, net iki sunkios aritmijos.
- Odos būklė Kietas vanduo sukelia priešlaikinį odos senėjimą. Neigiamas poveikis pastebimas tiek geriant skystį, tiek plaunant indus. Kai indų ploviklis liečiasi su kietu vandeniu, susidaro plėvelė, kuri, nusėdusi ant odos, daro ilgalaikį neigiamą poveikį viršutiniams epidermio sluoksniams.
- Inkstų akmenų susidarymas Šis teiginys yra mitas, paneigtas mokslinių tyrimų dėka. Akmenų susidarymo procesas nepriklauso nuo geriamojo vandens kokybės. Inkstų akmenys susidaro pirmiausia dėl kalcio trūkumo organizme. Šio elemento trūkumas lemia jo išplovimą iš kaulų ir nusėdimą šlapimo sistemoje.
Visų aukščiau paminėtų negalavimų ir būklių galima išvengti naudojant daugiapakopį vandens filtravimą. Nors šie prietaisai yra nebrangūs, įvairių būklių gydymas gali būti gana brangus.
Vandens kietumo nustatymo metodai
Norint išvengti neigiamo kieto vandens poveikio sveikatai ir pailginti šildymo prietaisų tarnavimo laiką, būtina nustatyti apytikslį skystyje ištirpusių kalio ir magnio druskų kiekį. Tai gali būti sunku nustatyti vien pagal skonį, nes pokyčius tokiu būdu galima aptikti tik viršijus tam tikrą lygį.
Norėdami nustatyti didelį kalio, magnio ir natrio druskų kiekį namuose, galite naudoti šiuos metodus:
- Pabandykite ištirpinti muilą vandenyje; jei putos nesusidaro, vanduo yra labai kietas ir jo naudoti nereikėtų.
- Jei virdulyje ar kitame prietaise per trumpą laiką susidaro didelis kiekis kalkių, vanduo neabejotinai viršijo saugias šios vertės ribas.
- Naudojant indikatorines juosteles, galite tiksliau nustatyti druskų kiekį skystyje, tačiau šis metodas reikalauja nedidelių investicijų. Norėdami atlikti bandymą, tiesiog panardinkite indikatorinę juostelę į vandenį kelioms sekundėms, o po minutės palyginkite jos spalvą su instrukcijose pateikta lentele.
Išvada
Labai svarbu žinoti geriamojo vandens, šildymo ir kitų vandens šildymo prietaisų naudojamo vandens kietumo lygį. Ne visada būtina naudoti tikslius matavimo vienetus atliekant namų skaičiavimus.
Chemijos pramonėje ir kitose aukštųjų technologijų pramonės šakose, priešingai, reikės žinoti vandenyje ištirpusių druskų kiekį miligramo tikslumu, todėl bet kokie šiame straipsnyje siūlomi šio rodiklio matavimo vienetai gali būti naudojami druskų kiekiui vandenyje nustatyti ir, jei reikia, sumažinti.
