Tvrdosť vody je množstvo rozpustných a nerozpustných solí, predovšetkým vápnika a horčíka, prítomných v prírodnej vode. Čím vyššia je koncentrácia, tým vyššia je tvrdosť. Nadmerné množstvo solí môže spôsobiť usadzovanie vodného kameňa vo vodovodných systémoch, čo môže rýchlo poškodiť spotrebiče, vodovodné armatúry a hydraulické zariadenia.
Na presné stanovenie tvrdosti vody (množstvo rozpustených solí tvrdosti, koncentrácia železa, síry, horčíka, vápnika atď.) sa vykonávajú laboratórne testy (napríklad na hygienickej a epidemiologickej stanici) pomocou chemickej analýzy alebo špecializovaného zariadenia. Doma sa tvrdosť vody určuje pomocou testovacích prúžkov alebo testerov.
Bežná voda sa skladá nielen z atómov vodíka a kyslíka, ale obsahuje aj veľké množstvo rôznych nečistôt. Prítomnosť týchto nečistôt určuje tvrdosť vody a jednotky merania (°Ж – stupne tvrdosti) udávajú, o koľko táto hodnota prekračuje prijateľné limity.
Tvrdosť vody musia určovať nielen inžinieri inštalujúci inžinierske siete, ale aj bežní ľudia v každodennom živote. Ak používame rýchlovarnú kanvicu alebo práčku s funkciou ohrevu, všetko môže zlyhať, ak je tvrdosť príliš vysoká. V takejto vode pravdepodobne ani nebudete schopní správne rozpustiť mydlo.
Tento článok sa podrobne zaoberá tým, ako určiť úroveň tvrdosti vody z vodovodu, ako aj metódami boja proti vysokým hladinám nečistôt.
Tvrdá a mäkká voda – aký je medzi nimi rozdiel?
Množstvo soli vo vode je ovplyvnené prítomnosťou rozpusteného vápnika a horčíka. Prítomnosť hydrátu železa, ktorý je v artézskych vodách často prítomný v nadmernom množstve, môže túto hladinu tiež výrazne zvýšiť.
Keď sú takéto nečistoty prítomné v malom množstve, nazýva sa to „mäkký“. Tento indikátor sa zvyčajne delí do troch kategórií:
- Mäkký.
- Priemerný.
- Tvrdý.
MäkkýSom dažďová voda alebo destilovaná voda. Táto voda je prakticky bez minerálnych nečistôt.
Vo väčšine prípadov sa dá získať aj dlhodobým varom alebo pridaním špeciálnych chemických činidiel.
Priemerný — najčastejšie sa nachádza vo vodovodných systémoch, ako aj v pramenitej a artézskej vode.
Tvrdý Táto kategória zahŕňa morskú vodu, oceánsku vodu a vodu tečúcu z hornín bohatých na ložiská nerastných surovín. Môže obsahovať veľké množstvo rozpustených solí. V percentuálnom vyjadrení môže slanosť dosiahnuť až 33 % celkového objemu.
Pozrime sa na rôzne typy tuhosti
Tento ukazovateľ sa zvyčajne delí do nasledujúcich kategórií.
- Konštanta - je nemenný ukazovateľ, ktorý závisí od obsahu síranov a chloridov.
- Dočasná tvrdosť je spôsobená prítomnosťou hydrogénuhličitanov vápnika a horečnatých. Tento typ tvrdosti je pomenovaný podľa svojej schopnosti takmer úplne sa neutralizovať varom.
- Celková tuhosť sa dosiahne sčítaním konštantných a dočasných indikátorov.
Aby bolo možné presne určiť tento ukazovateľ, je potrebné vedieť, aké merné jednotky je možné na to použiť.
Jednotky merania tvrdosti
Pre presný výpočet tvrdosti vody je potrebné určiť koncentráciu katiónov vápnika a horčíka. V súčasnosti sa tento ukazovateľ meria v nasledujúcich jednotkách:
- Mol/m3 (mol na meter kubický) – používané v Rusku do roku 2014.
- °Ж (stupne tvrdosti) – táto jednotka merania sa v Rusku používa od roku 2014.
- dH (nemecký stupeň) je merná jednotka používaná v európskych krajinách.
- fo (francúzsky stupeň) – používa sa aj v európskych krajinách.
- ppm CaCO3 (americké stupne) je merná jednotka používaná v štátoch Severnej Ameriky.
Treba poznamenať, že v našej krajine sa výraz pre celkovú tvrdosť v mol/m3 začal používať až v roku 1952. Predtým sa výpočty vykonávali v stupňoch, ktoré sa rovnali modernému nemeckému stupňu.
Od roku 2014 Rusko prijalo medzinárodný štandard na výpočet tvrdosti vody, vyjadrený v stupňoch (°J). Jeden stupeň J sa rovná 1/2 milimólu na liter kvapaliny, čo uľahčuje výpočet koncentrácie látky v kvapaline.
Príčiny tvrdosti vody
Počas prirodzeného kolobehu vody sa kvapalina premení na paru a stúpa do horných vrstiev atmosféry. Po kondenzácii padá ako zrážky a neobsahuje žiadne nečistoty, ktoré by ovplyvňovali tvrdosť vody. Pri prechode zemskou kôrou však kvapalina rozpúšťa rôzne horniny obsahujúce draslík a horčík. Absorbovaním týchto prvkov sa zvyšuje tvrdosť vody. V mori je voda vždy tvrdá kvôli vysokej koncentrácii chloridu sodného.
Ak je potrebné znížiť koncentráciu iónov draslíka a horčíka, možno použiť rôzne metódy na zníženie množstva soľných nečistôt.
Metódy na odstránenie tuhosti
Na boj proti nadmernému obsahu soli sa používajú tieto metódy:
- Varenie úplne odstráni dočasnú tvrdosť. Tento proces je sprevádzaný veľkým množstvom sedimentu usadzujúcim sa na dne a stenách varnej nádrže.
- Chemicky môžete znížiť množstvo solí pomocou haseného vápna. Pridanie sódy do vápna môže tiež eliminovať trvalú tvrdosť.
- Zmrazovanie je jednoduchá metóda na riešenie pretrvávajúcej tvrdosti vody. Na zmäkčenie vody ju jednoducho zmrazte do stavu, v ktorom obsahuje maximálne 10 % vody a 90 % ľadu. Nezmrznutá kvapalina sa potom odkvapká a pevná voda sa roztopí a použije.
- Destilácia – všetky soli sú neprchavé látky, takže stačí najskôr premeniť vodu zahrievaním na paru a potom ju skondenzovať.
- Elektromagnetické zmäkčovanie využíva elektromagnetické pole na zmäkčovanie kvapalín. Táto metóda redukcie solí vo vode sa najčastejšie používa v kotlových systémoch.
- Katiónová výmena je vysoko účinná metóda na odstraňovanie prebytočných solí z vody. Čistenie prebieha prechodom vody cez vrstvu katiónovej výmennej živice.
Ktorákoľvek z navrhovaných metód zmäkčovania vody si dokáže poradiť s vysokými hladinami tohto ukazovateľa, ale chemické metódy sa na odstraňovanie solí z pitnej vody zvyčajne nepoužívajú.
Ako tvrdosť ovplyvňuje kvalitu vody?
Tvrdosť pitnej vody ovplyvňuje predovšetkým jej chuť. Chuťový prah pre ióny vápnika v pitnej vode je 2 – 6 mg-eq/l. Chuťový prah pre ióny horčíka je výrazne nižší, preto sa za najpríjemnejšiu pitnú vodu považuje voda s chuťovým prahom 1,6 až 3 mg-eq/l.
V niektorých prípadoch sa na pitie môže použiť voda s tvrdosťou do 10 mg-eq/l, ale jej dlhodobé užívanie môže negatívne ovplyvniť ľudské zdravie. Príliš tvrdá voda sa neodporúča používať v zariadeniach na ohrievanie kvapalín.Elektrické kanvice, ohrievače vody, práčky a umývačky riadu majú vykurovacie telesá, ktoré sa rýchlo pokrývajú usadeninami, čím sa proces ohrevu znižuje.
Dlhodobé používanie elektrického ohrievača s výraznou vrstvou vodného kameňa vedie k prehriatiu a poruche. Našťastie je možné odstrániť vodný kameň rozpustením dvoch balíčkov kyseliny citrónovej v 1 litri vody a dôkladným prevarením kanvice alebo iného ohrievača vody. Potom spotrebič dôkladne opláchnite a pokračujte v jeho používaní podľa určenia.
Účinky na ľudské zdravie
Dlhodobá konzumácia tvrdej vody môže spôsobiť vážne abnormality v ľudskom tele, ktoré ovplyvňujú predovšetkým fungovanie nasledujúcich orgánov:
- Gastrointestinálny trakt (GIT) Keď sa soli nachádzajúce sa v tvrdej vode spoja so živočíšnymi tukmi, tvoria sa soli mastných kyselín, ktoré pokrývajú steny žalúdka a čriev, čím bránia normálnemu kvaseniu a výrazne spomaľujú peristaltiku. V dôsledku toho sa v tele hromadia škodlivé látky a toxíny, čo vedie k dysbióze.
- Funkcia kĺbu Keď sa určité typy solí dostanú do ľudského tela, tvoria anorganické látky, ktoré nakoniec vytlačia synoviálnu tekutinu z kĺbov. Toto vytlačenie vedie k kryštálom, ktoré sa tvoria v kĺboch a spôsobujú silnú bolesť pri pohybe. Dlhodobá konzumácia tvrdej vody môže viesť k artritíde a polyartritíde.
- Kardiovaskulárny systém — pri výraznom zvýšení tvrdosti pitnej vody sa zhoršuje funkcia srdca, dokonca až do bodu závažnej arytmie.
- Stav pokožky Tvrdá voda vedie k predčasnému starnutiu pokožky. Negatívne účinky sa prejavujú pri pití tejto tekutiny aj pri umývaní riadu. Keď sa prostriedok na umývanie riadu dostane do kontaktu s tvrdou vodou, vytvorí sa film, ktorý po usadení na pokožke má dlhodobý negatívny vplyv na vrchné vrstvy epidermy.
- Tvorba obličkových kameňov Toto tvrdenie je mýtus, vyvrátený vďaka vedeckému výskumu. Proces tvorby kameňov nezávisí od kvality pitnej vody. Obličkové kamene vznikajú predovšetkým v dôsledku nedostatku vápnika v tele. Nedostatok tohto prvku vedie k jeho vyplavovaniu z kostí a ukladaniu v močovom systéme.
Všetkým vyššie uvedeným ochoreniam a stavom sa dá vyhnúť použitím viacstupňovej filtrácie vody. Hoci sú tieto zariadenia lacné, liečba rôznych stavov môže byť dosť nákladná.
Metódy na stanovenie tvrdosti vody
Aby sa predišlo negatívnym účinkom tvrdej vody na zdravie a predĺžila sa životnosť vykurovacích spotrebičov, je potrebné určiť približné množstvo draselných a horečnatých solí rozpustených v kvapaline. To môže byť ťažké určiť len chuťou, pretože zmeny sa dajú týmto spôsobom zistiť iba vtedy, ak sa prekročí určitá hladina.
Na stanovenie vysokých hladín draselných, horčíkových a sodných solí doma môžete použiť nasledujúce metódy:
- Skúste rozpustiť mydlo vo vode; ak sa pena netvorí, voda je veľmi tvrdá a nemala by sa používať.
- Ak sa v kanvici alebo inom spotrebiči v krátkom čase vytvorí veľké množstvo vodného kameňa, voda určite prekročila bezpečné limity pre túto hodnotu.
- Pomocou indikátorových prúžkov môžete presnejšie určiť množstvo solí v kvapaline, ale táto metóda si vyžaduje malú investíciu. Na vykonanie testu jednoducho ponorte indikátorový prúžok na niekoľko sekúnd do vody a po minúte porovnajte jeho farbu s tabuľkou uvedenou v návode.
Záver
Je dôležité poznať úroveň tvrdosti vody používanej na pitie, vykurovanie a iné spotrebiče na ohrev vody. Používanie presných merných jednotiek na výpočty v domácnosti nie je vždy potrebné.
V chemickom priemysle a iných high-tech odvetviach bude naopak potrebné poznať množstvo solí rozpustených vo vode s presnosťou na miligram, takže na určenie a v prípade potreby zníženie množstva solí vo vode možno použiť akékoľvek jednotky merania pre tento ukazovateľ navrhnuté v tomto článku.
