Kekerasan air tinggi. Indeks kekerasan air

Orang-orang di negara yang berbeda untuk waktu yang lama datang ke kebutuhan untuk menjatahnya, karena kekakuan tinggi adalah buruk: pipa tersumbat dan tidak mungkin untuk mencuci mereka dengan benar. Tetapi mereka mulai melakukan ini di masing-masing negara dengan cara mereka sendiri, yang bagaimana, berdasarkan pada unit pengukuran tradisional dan metode untuk menentukan ion kalsium dan magnesium, karena tidak ada unit standar internasional yang seragam pada waktu itu.

Diketahui bahwa tidak ada yang lebih buruk dari kebiasaan buruk - sangat sulit untuk menyingkirkannya! Dalam literatur kopi (walaupun kekakuan pada dasarnya adalah konsep bukan dari bidang kopi!), Berbagai negara masih mengukur kekakuan dalam derajat, dan di masing-masing negara dalam kekakuan mereka, berbeda dari yang lain. Hanya tingkat kekakuan Rusia dan Jerman yang identik, benar, jauh di masa lalu dihapuskan di kedua negara ini, tetapi keras kepala ada dalam definisi konsep.

Di Uni Soviet, sampai tahun 1952, tingkat kekerasan yang digunakan bertepatan dengan tingkat kekerasan Jerman. Di Rusia, konsentrasi normal ion kalsium dan magnesium, dinyatakan dalam miligram setara per liter (mEq / l), digunakan untuk mengukur kekakuan. Satu mEq / l sesuai dengan kandungan 20,04 miligram Ca2 + per liter air atau 12,16 miligram Mg2 + (massa atom dibagi dengan valensi).

Di negara-negara lain, itu adalah kebiasaan untuk menunjukkan kekakuan dalam derajat KONDISI:

Gelar Jerman (dGH)

1 ° = 1 bagian kalsium oksida - CaO dalam 100.000 bagian air, atau 0,719 bagian magnesium oksida - MgO dalam 100.000 bagian air, atau 10 mg CaO dalam 1 liter air, atau 7,194 mg MgO dalam 1 liter air. dGH (dH) dan dKH saat ini paling umum digunakan dalam aquarisme sebagai unit pengukuran untuk kekakuan, penunjukan dGH mengacu pada kekerasan total, dKH untuk karbonat;

Gelar Prancis (fh)

1 ° = 1 bagian CaCO 3 dalam 100.000 bagian air, atau 10 mg CaCO 3 dalam 1 liter air;

Gelar Amerika (usH)

1 ° = 1 butir (0,0648 g) CaCO 3 in 1 galon (Amerika! 3,785 l) air. Membagi gram per liter kita dapatkan: 17,12 mg / l caso 3. Namun, ada definisi lain dari derajat Amerika: 1 bagian CaCO 3 per 1.000.000 bagian air (dalam literatur berbahasa Inggris, ekspresi konsentrasi sebagai 1 bagian per 1.000.000 bagian disebut ppm - bagian per juta (satu bagian per juta), dan sering digunakan. ini identik dengan 1 mg / l). Jadi derajat 1 Amerika ini = 1 mg CaCO 3 dalam 1 liter air. Ini adalah nilai derajat Amerika yang diadopsi di semua tabel dengan koefisien transisi untuk mengkonversi beberapa unit pengukuran kekakuan ke yang lain.

Gelar Bahasa Inggris (Clark)

1 ° = 1 gran (0,0648 g) dalam 1 galon (Inggris! 4,546 l) air = 14,254 mg / l CaCO 3.

Merasa semuanya tidak mudah ?! Oleh karena itu, saya akan memberikan tabel yang memungkinkan Anda untuk membandingkan dan menerjemahkan beberapa tingkat kekakuan kepada orang lain:

Tabel 1

Kekerasan air adalah ukuran tradisional dari kemampuan air untuk bereaksi dengan sabun: air keras membutuhkan sejumlah besar sabun untuk membentuk busa. Endapan timbangan pada pipa air panas, ketel dan peralatan rumah tangga lainnya disebabkan oleh air yang keras. Kekerasan air disebabkan oleh ion logam polivalen terlarut. Dalam air tawar, ion utama yang menyebabkan kekerasan adalah kalsium dan magnesium; ion strontium, besi, barium dan mangan juga penting. Kekerasan air biasanya ditentukan oleh reaksi ion logam polivalen yang ada dalam air dengan zat pengkelat, misalnya, EDTA, dan dinyatakan sebagai konsentrasi setara kalsium karbonat. Kekakuan juga dapat dinilai dengan menentukan konsentrasi masing-masing komponen yang membentuknya, yang jumlahnya dinyatakan dalam jumlah yang setara dengan kalsium karbonat. Tingkat kesadahan air minum diklasifikasikan berdasarkan konsentrasi setara CaCO 3 di dalamnya, sebagai berikut:

Lunak - 0-60 mg / l

Kekerasan rata-rata - 60-120 mg / l

Keras - 120-180 mg / l

Sangat sulit - 180 mg / l ke atas.

Kekakuan juga diklasifikasikan berdasarkan konsentrasi setara CaO atau Ca (OH) 2. Dalam sistem SI direkomendasikan untuk mengekspresikan kekakuan dalam mol Ca 2+ per m 3.

Terlepas dari kenyataan bahwa kekerasan ditentukan oleh kation, itu juga dapat dianggap sebagai kekerasan karbonat (sekali pakai) dan non-karbonat (konstan). Kekerasan karbonat menunjukkan jumlah karbonat dan bikarbonat dalam larutan, yang dapat dihilangkan atau diendapkan dengan cara direbus. Jenis kekakuan ini bertanggung jawab atas pengendapan timbangan di pipa air panas dan boiler. Kekerasan non-karbonat disebabkan oleh kombinasi ion kekerasan dengan sulfat, klorida dan nitrat dan didefinisikan sebagai "kekerasan permanen", karena tidak dapat dihilangkan dengan cara direbus.

Alkalinitas, sebagai indikator penyangga air, terkait erat dengan kekerasan. Alkalinitas sebagian besar disebabkan oleh anion atau bentuk molekul asam lemah, terutama hidroksida, bikarbonat, dan karbonat; di hadapan bentuk air lainnya, seperti borat, fosfat, silikat dan asam organik, mereka juga memberikan kontribusi kecil pada indikator alkalinitas air. Apa pun bentuk terlarutnya yang memastikan alkalinitas air, selalu dinyatakan dalam jumlah yang setara dengan kalsium karbonat.

Dalam kasus di mana alkalinitas air permukaan disebabkan oleh adanya karbonat dan / atau bikarbonat, nilainya biasanya mendekati nilai kekerasan.

Sebarkan air keras

Sumber alami utama kesadahan air adalah batuan sedimen, filtrasi dan limpasan dari tanah. Air keras biasanya terbentuk di daerah dengan lapisan tanah lapisan atas yang padat dan formasi berkapur. Air tanah biasanya ditandai oleh kekakuan yang lebih besar daripada air permukaan. Perairan bawah tanah yang kaya akan asam karboksilat biasanya memiliki kemampuan melarutkan yang tinggi sehubungan dengan tanah dan batuan yang mengandung jumlah mineral kalsit, gipsum, dan dolomit yang terukur, sehingga tingkat kekerasannya dapat mencapai beberapa ribu mg / l.

Sumber kekakuan industri utama adalah limbah dari perusahaan yang memproduksi bahan kimia anorganik dan industri pertambangan. Kalsium oksida digunakan dalam industri konstruksi dalam mortar kapur, plester dan bahan lainnya. Ini juga digunakan dalam produksi bubur kertas dan kertas, penyulingan gula, penyulingan minyak, penyamakan, air dan pengolahan air limbah. Magnesium juga digunakan dalam berbagai proses di industri tekstil, penyamakan kulit dan kertas. Paduan magnesium banyak digunakan dalam produksi pengecoran dan stamping, mesin portabel, peralatan bagasi, dan produk rumah tangga dari berbagai aplikasi. Garam magnesium juga digunakan dalam produksi magnesium logam, pupuk, keramik, bahan peledak dan obat-obatan.

Dampaknya pada air keras terhadap kesehatan

Seperti disebutkan dalam artikel tentang kalsium dan magnesium, faktor utama yang menentukan kekerasan air adalah ion kalsium dan magnesium. Data tentang efek kesehatan yang merugikan secara khusus terkait dengan tingginya kadar kalsium atau magnesium dalam air minum tidak tersedia.

Selain ketidaknyamanan rumah tangga yang dihasilkan dari penggunaan air dengan tingkat kekerasan yang tinggi, ketidaknyamanan lain yang mungkin terjadi ketika magnesium terikat pada ion sulfat, sebagai akibatnya air memperoleh sifat pencahar.

Ambang batas rasa ion kalsium dalam air minum bervariasi dari anion yang ada; untuk ion magnesium, ambang rasa kurang. Rincian lebih lanjut mengenai hubungan antara kesadahan air dan penyakit kardiovaskular dapat ditemukan di Bagian III, yang membahas aspek kesehatan dari komponen air anorganik. Nilai kadar air yang disarankan untuk kalsium dan magnesium tidak disarankan, karena nilai ini disarankan untuk kekerasan umum berdasarkan pertimbangan estetika.

Aspek lainnya

Air lunak lebih rentan menyebabkan korosi pipa, dan sebagai hasilnya, beberapa logam berat, seperti tembaga, seng, timbal dan kadmium, dapat hadir dalam air minum dalam sistem distribusi. Tingkat korosi dan pelarutan logam juga merupakan fungsi dari pH, alkalinitas, dan konsentrasi oksigen terlarut. Di beberapa tempat, korosi sangat kuat sehingga tindakan pencegahan khusus harus diambil dalam sistem pasokan air.

Di daerah dengan air yang sangat sadah, pipa rumah bisa tersumbat dengan skala endapan; air keras juga membentuk buih pada peralatan memasak dan meningkatkan konsumsi sabun. Dengan demikian, air keras tidak hanya tidak menyenangkan, tetapi juga secara ekonomi memberatkan. Persepsi kekerasan air oleh populasi tidak sama di lokasi yang berbeda, sering dikaitkan dengan kekerasan yang telah digunakan konsumen selama beberapa tahun, dan di banyak tempat air dengan kekerasan tidak menyebabkan keberatan lebih dari 500 mg / l. Meskipun, keseimbangan yang dapat diterima antara masalah korosi dan skala memberikan tingkat kekerasan sekitar 100 mg CaCO 3 / L.

Seperti yang Anda ketahui dari kursus kimia sekolah, air biasa mengandung ion kalsium dan magnesium. Kandungan ion Ca 2+ dan Mg 2+ yang tinggi memberi kualitas negatif pada air kekakuan

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O = Mg (HCO 3) 2

Proses ini banyak dilakukan dalam kondisi alamiah, yang mengarah pada pemindahan batu kapur yang tererosi ke permukaan air, dan kemudian ke laut dan samudera.

Kekakuan non-karbonat (konstan)   karena adanya sulfat, klorida magnesium dan kalsium dalam air, serta garam lainnya (MgSO4, MgCl2, CaCl2).

Total kekerasan = kekerasan karbonat (sementara) + kekerasan non-karbonat (konstan).

Dalam kehidupan sehari-hari, siapa pun bisa menghadapi tugas mengukur kekerasan air di rumah. Kekakuan berdampak buruk pada kualitas berbagai proses yang menggunakan air dengan peningkatan kekakuan. Semakin rendah persentase garam terlarut dalam air, semakin lembut dan sehat air itu. Operasi mesin pencuci piring, jumlah bubuk cuci, kualitas air di akuarium, kebutuhan untuk memasang pelembut air, dll. Secara umum, ada banyak tujuan.

Di Rusia, kekerasan diukur dalam “derajat kekerasan” (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). Di luar negeri mengadopsi unit pengukuran kekerasan air lainnya.

Unit Kekakuan

1 ° W = 20,04 mg Ca 2+ atau 12,15 Mg 2+ dalam 1 dm 3 air;
1 ° DH = 10 mg CaO dalam 1 dm 3 air;
1 ° Clark = 10 mg CaCO 3 0,7 dm 3 air;
1 ° F = 10 mg CaCO 3 dalam 1 dm 3 air;
1 ppm = 1 mg CaCO 3 per 1 dm 3 air.

Menurut intensitas pembentukan skala dalam ketel, kesimpulan tertentu dapat ditarik: semakin banyak plak, semakin sulit air.

Komparatif kualitas kesimpulan tentang kekerasan air dapat dilakukan sebagai berikut. Pada slide kaca, berikan setetes hujan, air keran rebus dan rebus. Setelah mengeringkan intensitas hujan, Anda bisa membuat kesimpulan tentang kesadahan air Anda. Air hujan adalah yang paling lembut, karena hampir tidak mengandung garam kalsium dan magnesium. Endapan setelah penguapan air yang tidak direbus memungkinkan untuk membuat kesimpulan tentang kekerasan total, dan merebusnya - tentang kekerasan sementara.

Tetapi di rumah Anda dapat secara akurat dan kuantitatif menilai kekerasan air. Dari rangkaian kimia organik, Anda tahu bahwa sabun cuci, seperti sabun lainnya, sulit disabuni dengan air keras. Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa begitu sabun mengikat garam kalsium dan magnesium berlebih, busa sabun muncul. Untuk menentukan kekerasan air, Anda perlu menimbang satu gram sabun, menggilingnya dan dengan lembut, sehingga tidak ada busa yang terbentuk, larut dalam sejumlah kecil air suling panas. Air suling dapat dibeli di apotek atau di toko-toko mobil. Ini digunakan untuk menambah baterai ketika konsentrasi elektrolit meningkat.

Selanjutnya, tuangkan larutan sabun ke dalam gelas silindris dan tambahkan air suling ke level 6 sentimeter, jika sabun 60% atau ke level 7 sentimeter, jika sabun 72%. Persentase sabun ditunjukkan pada bilah. Sekarang setiap sentimeter dari tingkat larutan sabun mengandung jumlah sabun yang mampu mengikat garam kekerasan, jumlah yang sesuai dengan 1 ° dH dalam 1 liter air. Selanjutnya, dalam stoples liter tuangkan setengah liter air yang diselidiki. Dan terus diaduk, secara bertahap tambahkan larutan sabun yang sudah disiapkan dari gelas ke dalam toples dengan air uji. Pada awalnya, hanya serpihan abu-abu yang akan ada di permukaan. Kemudian gelembung sabun multi-warna akan muncul. Penampilan busa sabun putih yang stabil menunjukkan bahwa semua garam kekerasan dalam air yang diteliti terhubung. Sekarang kita melihat gelas kita dan menentukan berapa sentimeter larutan yang harus kita keluarkan dari gelas ke dalam air uji. Setiap sentimeter terikat dalam setengah liter air sejumlah garam, sesuai dengan 2 ° dH. Jadi, jika Anda harus menuangkan 4 cm larutan sabun ke dalam air sebelum busa muncul, maka kesadahan air sama dengan 8 ° dH.

Jika Anda menuangkan semua larutan sabun ke dalam air, dan busa tidak pernah muncul, ini berarti bahwa kekerasan air yang diteliti lebih besar dari 12 ° dH. Dalam hal ini, air uji diencerkan dengan air suling dua kali. Dan kami menganalisis lagi. Sekarang hasil dari kekakuan perlu dikalikan dua. Nilai yang dihasilkan akan sesuai dengan kekerasan air yang diselidiki.

Menurut tabel Anda dapat menentukan kualitas air yang diselidiki:

Tidaklah mungkin untuk menentukan kekakuan dengan akurasi seperseribu derajat dengan metode ini, tetapi sangat mungkin untuk memperkirakan keberangkatan tajam kekakuan keseluruhan dari norma dengan akurasi 1-2 ° dH. Bacaan sebar 1-2 derajat cukup bisa diterima. Mengingat kesederhanaan dan aksesibilitas metode ini, tentu saja dapat berhasil diterapkan.

Dengan menggunakan metode ini, adalah mungkin di lapangan untuk memperkirakan kekerasan air dari berbagai sumber air dan untuk melakukan desain yang menarik dan pekerjaan penelitian.

Sumber:

1Rudzitis G.E. Kimia Kimia anorganik. Kimia Organik. Kelas 9: belajar. untuk pendidikan umum. organisasi dengan pada elektron. pembawa (DVD): level dasar / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Pencerahan, 2013. - 224 hlm., III.