Høy vannhardhet. Vann hardhet rate

Mennesker i forskjellige land i lang tid kom til behovet for å rasjonere det, fordi høy stivhet er dårlig: rørene er tette og det er umulig å vaske dem ordentlig. Men de begynte å gjøre dette i hvert land på sin egen måte, hvem hvordan, basert på tradisjonelle måleenheter og metoder for å bestemme kalsium- og magnesiumioner, fordi det ikke var enhetlige standardiserte internasjonale enheter på den tiden.

Det er kjent at det ikke er noe verre enn dårlige vaner - det er veldig vanskelig å kvitte seg med dem! I kaffe litteratur (selv om stivheten i utgangspunktet er et konsept ikke fra kaffeområdet!), Måler forskjellige land fortsatt stivhet i grader, og i hvert land i seg selv, forskjellig fra alle andre. Bare russiske og tyske grader av stivhet er identiske, sanne, for lenge siden avskaffet i begge disse landene, men stædig eksistert i begrepsdefinisjonen.

I Sovjetunionen, frem til 1952, gikk graden av hardhet sammen med de tyske. I Russland brukes den normale konsentrasjonen av kalsium og magnesiumioner, uttrykt i milligram ekvivalent per liter (mEq / l), til å måle stivhet. En mEq / l tilsvarer et innhold på 20,04 milligram Ca2 + pr. Liter vann eller 12,16 milligram Mg2 + (atommasse delt med valens).

I andre land er det vanlig å betegne stivhet i betingede grader:

Tyske grader (dGH)

1 ° = 1 del av kalsiumoksid - CaO i 100 000 deler vann, eller 0,719 deler magnesiumoksid - MgO i 100 000 deler vann, eller 10 mg CaO i 1 liter vann, eller 7,194 mg MgO i 1 liter vann. dGH (dH) og dKH er for tiden mest brukt i akvarisme som en måleenhet for stivhet, betegnelsen dGH refererer til total hardhet, dKH til karbonat;

Franske grader (fh)

1 ° = 1 del CaCO 3 i 100 000 deler vann, eller 10 mg CaCO 3 i 1 liter vann;

Amerikanske grader (usH)

1 ° = 1 korn (0,0648 g) CaCO3 i 1 gallon (amerikansk 3,785 l) vann. Deling av gram per liter vi får: 17,12 mg / l av caso 3. Det er imidlertid en annen definisjon av amerikansk grad: 1 del av CaCO 3 per 1.000.000 deler vann (i engelskspråklig litteratur kalles uttrykk for konsentrasjon som 1 del per 1.000.000 deler ppm - del per million (en del per million), og brukes ofte. det er identisk med 1 mg / l). Så dette 1 amerikansk grad = 1 mg CaCO3 i 1 liter vann. Det er denne verdien av den amerikanske graden vedtatt i alle tabeller med overgangskoeffisienter for å konvertere noen måleenheter til stivhet til andre.

Engelsk grader (Clark)

1 ° = 1 gran (0,0648 g) i 1 gallon (engelsk! 4,546 liter) vann = 14,254 mg / l CaCO3.

Føle at alt er ikke lett?! Derfor vil jeg gi et bord som lar deg sammenligne og oversette noen grader av stivhet til andre:

Tabell 1

Vannhårdhet er et tradisjonelt mål for vannets evne til å reagere med såpe: hardt vann krever en betydelig mengde såpe for å danne et skum. Støtfanger i varmtvannsrør, kjeler og andre husholdningsapparater er forårsaket av hardt vann. Vannhårdhet er forårsaket av oppløste ioner av polyvalente metaller. I ferskvann er de viktigste ionene som forårsaker hardhet kalsium og magnesium; ioner av strontium, jern, barium og mangan er også viktige. Vannhårdhet bestemmes vanligvis av reaksjonen av polyvalente metallioner som er tilstede i vann med chelateringsmidler, for eksempel EDTA, og uttrykkes som ekvivalent konsentrasjon av kalsiumkarbonat. Stivhet kan også vurderes ved å bestemme individuelle konsentrasjoner av komponentene som danner den, summen av denne uttrykkes som en ekvivalent mengde kalsiumkarbonat. Graden av hardhet av drikkevann klassifiseres på grunnlag av ekvivalente konsentrasjoner av CaCO3 i den, som følger:

Myk - 0-60 mg / l

Gjennomsnittlig hardhet - 60-120 mg / l

Hard - 120-180 mg / l

Veldig vanskelig - 180 mg / l og over.

Stivhet klassifiseres også basert på ekvivalente konsentrasjoner av CaO eller Ca (OH) 2. I SI-systemet anbefales det å uttrykke stivheten i mol Ca 2+ per m 3.

Til tross for at hardheten bestemmes av kationer, kan den også betraktes som karbonat (engangs) og ikke-karbonat (konstant) hardhet. Karbonathårdhet indikerer mengden karbonater og bikarbonater i oppløsning, som kan fjernes eller utfelles ved koking. Denne typen stivhet er ansvarlig for avsetning av skal i varmtvannsrør og kjeler. Ikke-karbonathardhet skyldes en kombinasjon av hardhetsioner med sulfater, klorider og nitrater og defineres som "permanent hardhet", siden det ikke kan elimineres ved koking.

Alkalinitet, som en indikator for vannbuffer, er nært knyttet til hardhet. Alkalinitet skyldes hovedsakelig anioner eller molekylære former for svake syrer, hovedsakelig hydroksyder, bikarbonater og karbonater; I nærvær av andre former for vann, som borater, fosfater, silikater og organiske syrer, bidrar de også lite til indikatoren for alkalitet av vann. Uansett hvilke oppløste former sikrer alkalitet av vann, uttrykkes det alltid som en ekvivalent mengde kalsiumkarbonat.

I tilfeller der alkaliteten av overflatevann skyldes tilstedeværelsen av karbonater og / eller bikarbonater, er verdien dessuten nær verdien av hardhet.

Spredning av hardt vann

De viktigste naturlige kildene til vannhardhet er sedimentære bergarter, filtrering og avrenning fra jorda. Varmt vann dannes vanligvis i områder med tett jord og kalkholdige formasjoner. Grunnvann karakteriseres vanligvis av større stivhet enn overflatevann. Underjordisk vann rik på karboksylsyrer har vanligvis en høy oppløsningsevne med hensyn til jord og bergarter som inneholder målbare mengder av mineralkalsitt, gips og dolomitt, som et resultat av hvilke hardhetsnivåer kan nå flere tusen mg / l.

De viktigste industrielle kildene til stivhet er utslipp fra bedrifter som produserer uorganiske kjemikalier og gruveindustrien. Kalsiumoksid brukes i byggebransjen i kalkmørtel, gips og andre materialer. Den brukes også til produksjon av papirmasse og papir, sukkerraffinering, oljeraffinering, garvning, vann og avløpsrensing. Magnesium brukes også i ulike prosesser i tekstil-, garvning og papirindustrien. Magnesium legeringer er mye brukt i støperi og stempling produksjon, bærbare maskiner, bagasje utstyr og husholdningsartikler av bred anvendelse. Magnesiumsalter brukes også i produksjon av metallisk magnesium, gjødsel, keramikk, sprengstoff og medisiner.

Påvirkning av hardt vann på helse

Som nevnt i artikkelen om kalsium og magnesium, er hovedfaktorene som bestemmer vannets hardhet kalsium og magnesiumioner. Data om skadelige helseeffekter som er spesielt forbundet med høye nivåer av kalsium eller magnesium i drikkevann, er ikke tilgjengelige.

I tillegg til innenlands ubehag som skyldes bruk av vann med høy hardhetsgrad, kan det oppstå en annen mulig ulempe når magnesium er bundet til sulfatjonen, noe som fører til at vannet overtar avføringsegenskaper.

Kalsiumion smak terskelen i drikkevann varierer fra anionene tilstede; For magnesiumion er smaksgrensen mindre. Ytterligere detaljer angående forholdet mellom vannhardhet og kardiovaskulære sykdommer finnes i del III hvor helseaspekter av de uorganiske bestanddelene av vann vurderes. Anbefalte vanninnholdsverdier for kalsium og magnesium foreslås ikke, da denne verdien er foreslått for generell hardhet basert på estetiske hensyn.

Andre aspekter

Mykt vann er mer tilbøyelig til å forårsake rørkorrosjon, og som følge av dette kan noen tungmetaller, for eksempel kobber, sink, bly og kadmium, forekomme i drikkevann i distribusjonssystemet. Graden av korrosjon og oppløsning av metaller er også en funksjon av pH, alkalinitet og oppløst oksygenkonsentrasjon. På noen steder er korrosjon så sterk at det må tas spesielle forholdsregler i vannforsyningssystemet.

I områder med svært hardt vann kan husrørene bli tilstoppet med avsatt skala; hardt vann danner også scum på kjøkkenredskaper og øker såpekonsumet. Dermed kan hardvann ikke bare være ubehagelig, men også økonomisk belastende for forbrukeren. Opplevelsen av vannhårdhet av befolkningen er ikke den samme på forskjellige steder, det er ofte forbundet med hardheten som forbrukeren har vært brukt i en årrekke, og på mange steder gir vann med hardhet ingen innvendinger på over 500 mg / l. Selv om en akseptabel balanse mellom korrosjon og skaleringsproblemer gir et hardhetsnivå på ca. 100 mg CaCO 3 / L.

Som du vet fra en skolekjemi, inneholder vanlig vann kalsium og magnesiumioner. Det høye innholdet av Ca 2+ og Mg 2 + -ioner gir vannet en negativ kvalitet, kalt stivhet.

CaCO3 + CO2 + H20 = Ca (HCO3) 2

MgCO3 + CO2 + H20 = Mg (HCO3) 2

Denne prosessen utføres i stor utstrekning under naturlige forhold, som fører til fjerning av erodert kalkstein til overflatevann, og deretter til hav og hav.

Ikke-karbonat (konstant) stivhet  på grunn av tilstedeværelsen av sulfater, klorider av magnesium og kalsium i vann, så vel som andre salter (MgS04, MgCl2, CaCl2).

Total hardhet = karbonat (midlertidig) hardhet + ikke-karbonat (konstant) hardhet.

I hverdagen kan alle møte oppdraget med å måle vannets hardhet hjemme. Stivhet påvirker kvaliteten på ulike prosesser som bruker vann med økt stivhet negativt. Jo lavere prosentandel av oppløste salter i vann, jo mykere og sunnere er vannet. Oppvaskmaskinen, mengden vaskepulver, kvaliteten på vannet i akvariet, behovet for å installere en mykner, etc. Generelt er det mange mål.

I Russland blir hardheten målt i "hardhetsgrader" (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3). I utlandet vedtok andre måleenheter for vannhardhet.

Stivhetsenheter

1 ° W = 20,04 mg Ca 2+ eller 12,15 Mg 2+ i 1 dm 3 vann;
1 ° DH = 10 mg CaO i 1 dm 3 vann;
1 ° Clark = 10 mg CaCO3 0,7 dm 3 vann;
1 ° F = 10 mg CaCO3 i 1 dm 3 vann;
1 ppm = 1 mg CaCO3 per 1 dm 3 vann.

I henhold til intensiteten av skalaformering i kjelen, kan visse konklusjoner trekkes: jo mer plakk, jo vanskeligere vann.

komparativ kvalitet konklusjonen om vannets hardhet kan utføres som følger. På en glassglass, bruk en dråpe regn, kokt og kokt vann fra springen. Etter tørking på intensiteten av nedbør, kan du få en konklusjon om hardheten til vannet ditt. Regnvann er den mykeste, fordi det er praktisk talt ingen kalsium- og magnesiumsalter. Bunnfallet etter fordampning av ukokt vann gjør det mulig å konkludere om total hardhet og kokte en - om midlertidig hardhet.

Men hjemme kan du nøyaktig og kvantitativt vurdere vannets hardhet. Fra organisk kjemi vet du at vaskesåpe, som alle andre, er vanskelig å såpe i hardt vann. Denne metoden er basert på at såpe som såpe binder et overskudd av kalsium- og magnesiumsalter, oppstår såpe. For å bestemme vannets hardhet må du veie ett gram såpe, slip det og forsiktig slik at det ikke dannes skum, oppløs i en liten mengde varmt destillert vann. Destillert vann kan kjøpes på apotek eller i bilforretninger. Det brukes til å legge til batteriet når elektrolyttkonsentrasjonen øker.

Hell deretter såpeoppløsningen i et sylindrisk glass og tilsett destillert vann til et nivå på 6 centimeter, hvis såpen er 60% eller til 7 cm, hvis såpen er 72%. Prosentandelen av såpe er angitt i baren. Nå inneholder hver sentimeter av nivået av såpevannoppløsningen mengden såpe som er i stand til å binde hardhetssalter, hvorav mengden tilsvarer 1 ° dH i 1 liter vann. Neste, i en liter krukke helle en liter av undersøkt vann. Og kontinuerlig omrøring, legg gradvis tilberedt såpeoppløsning fra glasset inn i krukken med testvannet. I begynnelsen vil bare grå flak være på overflaten. Deretter vises flere fargerte såpebobler. Utseendet til en stabil hvit såpe suds antyder at alle hardhetssalter i vannet under studien er forbundet. Nå ser vi på glasset vårt og bestemmer hvor mange centimeter av løsningen vi måtte helles ut av glasset i testvannet. Hver centimeter bundet i en halv liter vann et antall salter, tilsvarende 2 ° dH. Således, hvis du måtte hente 4 centimeter såpevann i vannet før skummet dukket opp, er vannhardheten lik 8 ° dH.

Hvis du strømmet all såpevann i vannet, og skummet aldri dukket opp, betyr det at hardheten til vannet som er studert er større enn 12 ° dH. I dette tilfellet fortynnes testvannet med destillert vann to ganger. Og vi analyserer igjen. Nå må resultatet av stivhet multipliseres med to. Den resulterende verdien vil tilsvare hardheten til undersøkt vann.

Ifølge tabellen kan du bestemme kvaliteten på undersøkt vann:

Det er ikke mulig å bestemme stivheten med en nøyaktighet på en tusen av en grad ved denne metoden, men det er ganske mulig å estimere den skarpe avvikelsen av den generelle stivheten fra normen med en nøyaktighet på 1-2 ° dH. Scatteravlesninger på 1-2 grader er ganske akseptable. Med tanke på enkelheten og tilgjengeligheten til metoden, kan det med stor suksess brukes.

Ved hjelp av denne metoden er det mulig i feltet å estimere vannets hardhet fra ulike vannkilder og å utføre et interessant design- og forskningsarbeid.

kilder:

1Rudzitis G.E. Kjemi. Uorganisk kjemi. Organisk kjemi. Grad 9: studier. for generell utdanning. organisasjoner med på elektronen. bærer (DVD): grunnnivå / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Enlightenment, 2013. - 224 s., Ill.