ความกระด้างของน้ำสูง อัตราความกระด้างของน้ำ

ผู้คนในประเทศต่าง ๆ มาเป็นเวลานานจำเป็นต้องปันส่วนเพราะความแข็งแกร่งสูงแย่: ท่ออุดตันและเป็นไปไม่ได้ที่จะล้างอย่างถูกต้อง แต่พวกเขาเริ่มทำสิ่งนี้ในแต่ละประเทศด้วยวิธีการของพวกเขาเองโดยอาศัยหน่วยการวัดแบบดั้งเดิมและวิธีการในการกำหนดแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนเนื่องจากไม่มีหน่วยงานที่เป็นมาตรฐานสากลในเวลานั้น

เป็นที่รู้กันว่าไม่มีอะไรเลวร้ายไปกว่านิสัยที่ไม่ดี - มันเป็นเรื่องยากมากที่จะกำจัดพวกเขา! ในวรรณคดีกาแฟ (แม้ว่าความแข็งแกร่งจะเป็นแนวคิดที่ไม่ได้มาจากสาขาของกาแฟ!), ประเทศต่าง ๆ ยังคงวัดความแข็งเป็นองศาและในแต่ละประเทศเป็นของตัวเองแตกต่างจากคนอื่น ๆ มีเพียงระดับความแข็งแกร่งของรัสเซียและเยอรมันเท่านั้นที่เหมือนกันจริงถูกยกเลิกมานานแล้วในทั้งสองประเทศเหล่านี้ แต่มีอยู่ในคำจำกัดความของแนวคิดที่ดื้อรั้น

ในสหภาพโซเวียตจนถึงปี 1952 ระดับความแข็งที่ใช้ใกล้เคียงกับของเยอรมัน ในรัสเซียความเข้มข้นปกติของแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนแสดงเป็นมิลลิกรัมเทียบเท่าต่อลิตร (mEq / l) ใช้วัดความแข็ง หนึ่ง mEq / l สอดคล้องกับเนื้อหาของ 20.04 มิลลิกรัมของ Ca2 + ต่อลิตรของน้ำหรือ 12.16 มิลลิกรัมของ Mg2 + (มวลอะตอมหารด้วยวาเลนซ์)

ในประเทศอื่น ๆ เป็นเรื่องธรรมดาที่จะแสดงถึงความฝืดในระดับเงื่อนไข:

องศาภาษาเยอรมัน (dGH)

1 ° = 1 ส่วนของแคลเซียมออกไซด์ - CaO ใน 100,000 ส่วนของน้ำหรือ 0.719 ส่วนของแมกนีเซียมออกไซด์ - MgO ใน 100,000 ส่วนของน้ำหรือ 10 mg ของ CaO ใน 1 ลิตรน้ำหรือ 7.194 mg ของ MgO ในน้ำ 1 ลิตร dGH (dH) และ dKH ปัจจุบันใช้กันมากที่สุดในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเป็นหน่วยวัดความแข็ง, การกำหนด dGH หมายถึงความแข็งรวม, dKH ถึงคาร์บอเนต;

องศาภาษาฝรั่งเศส (fh)

1 ° = 1 ส่วน CaCO 3 ในน้ำ 100,000 ส่วนหรือ 10 มิลลิกรัม CaCO 3 ในน้ำ 1 ลิตร

องศาอเมริกัน (usH)

1 ° = 1 เม็ด (0.0648 กรัม) CaCO 3 ใน 1 แกลลอน (อเมริกัน! 3.785 ลิตร) ของน้ำ เราแบ่งกรัมต่อลิตร: 17.12 mg / l ของ caso 3 อย่างไรก็ตามมีคำจำกัดความของการศึกษาระดับปริญญาของอเมริกาอีกส่วนหนึ่งของ CaCO 3 ต่อน้ำ 1,000,000 ส่วน (ในวรรณคดีภาษาอังกฤษการแสดงออกของความเข้มข้นเท่ากับ 1 ส่วนต่อ 1,000,000 ส่วนเรียกว่า ppm - ส่วนต่อล้าน (หนึ่งส่วนต่อล้าน) ในทางปฏิบัติ มันเหมือนกับ 1 mg / l) 1 องศาอเมริกัน = 1 mg CaCO 3 ในน้ำ 1 ลิตร มันคือคุณค่าของการศึกษาระดับปริญญาอเมริกันที่นำมาใช้ในตารางทั้งหมดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงสำหรับการแปลงหน่วยการวัดบางส่วนของความแข็งแกร่งให้ผู้อื่น

องศาภาษาอังกฤษ (คลาร์ก)

1 ° = 1 gran (0.0648 g) ใน 1 แกลลอน (ภาษาอังกฤษ! 4.546 l) น้ำ = 14.254 mg / l CaCO 3

รู้สึกเหมือนทุกสิ่งไม่ใช่เรื่องง่าย?! ดังนั้นฉันจะให้ตารางที่ช่วยให้คุณสามารถเปรียบเทียบและแปลระดับความแข็งแกร่งให้ผู้อื่น:

ตารางที่ 1

ความกระด้างของน้ำเป็นตัวชี้วัดดั้งเดิมของความสามารถของน้ำในการทำปฏิกิริยากับสบู่: น้ำกระด้างต้องใช้สบู่จำนวนมากเพื่อก่อตัวเป็นโฟม การสะสมของตะกรันในท่อน้ำร้อนหม้อไอน้ำและเครื่องใช้ในครัวเรือนอื่น ๆ นั้นเกิดจากน้ำกระด้าง ความกระด้างของน้ำนั้นเกิดจากไอออนของโลหะโพลีวาเลนท์ที่ละลายในน้ำ ในน้ำจืดไอออนหลักที่ทำให้เกิดความแข็งคือแคลเซียมและแมกนีเซียม ไอออนสตรอนเซียมเหล็กแบเรียมและแมงกานีสก็สำคัญเช่นกัน ความกระด้างของน้ำมักถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาของไอออนโลหะโพลีวาเลนท์ที่มีอยู่ในน้ำกับสารคีเลติ้งเช่น EDTA และแสดงเป็นความเข้มข้นเทียบเท่าของแคลเซียมคาร์บอเนต ความแข็งยังสามารถประเมินได้ด้วยการพิจารณาความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละตัวที่เกิดขึ้นซึ่งผลรวมจะแสดงในรูปของแคลเซียมคาร์บอเนตในปริมาณที่เท่ากัน ระดับความกระด้างของน้ำดื่มแบ่งออกตามความเข้มข้นของ CaCO 3 ที่เท่ากันดังต่อไปนี้:

อ่อน - 0-60 mg / l

ความแข็งเฉลี่ย - 60-120 mg / l

ยาก - 120-180 mg / l

ยากมาก - 180 มก. / ล. ขึ้นไป

ความแข็งยังจำแนกตามความเข้มข้นเทียบเท่า CaO หรือ Ca (OH) 2 ในระบบ SI ขอแนะนำให้แสดงความแข็งแกร่งเป็นโมลของ Ca 2+ ต่อ m 3

แม้ว่าความจริงจะถูกกำหนดโดยความกระด้าง แต่ยังสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นความกระด้างคาร์บอเนต (แบบใช้แล้วทิ้ง) และความแข็งแบบไม่คาร์บอเนต (ค่าคงที่) ความแข็งของคาร์บอเนตบ่งบอกถึงปริมาณของคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนตในสารละลายซึ่งสามารถนำออกหรือตกตะกอนโดยการเดือด ความแข็งประเภทนี้มีหน้าที่ในการสะสมขนาดในท่อน้ำร้อนและหม้อไอน้ำ ความแข็งที่ไม่ใช่คาร์บอเนตเกิดจากการรวมกันของไอออนความแข็งกับซัลเฟตคลอไรด์และไนเตรตและถูกกำหนดเป็น "ความแข็งถาวร" เนื่องจากไม่สามารถกำจัดได้โดยการเดือด

อัลคาลินิตี้ในฐานะตัวบ่งชี้การบัฟเฟอร์น้ำสัมพันธ์กับความกระด้างอย่างใกล้ชิด อัลคาลินิตี้ส่วนใหญ่เกิดจากแอนไอออนหรือโมเลกุลของกรดอ่อนส่วนใหญ่ไฮดรอกไซด์ไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนต ในที่ที่มีน้ำรูปแบบอื่น ๆ เช่นบอเรตฟอสเฟตซิลิเกตและกรดอินทรีย์พวกเขาก็มีส่วนช่วยเล็กน้อยในการบ่งชี้ความเป็นด่างของน้ำ ไม่ว่ารูปแบบใดที่ละลายจะรับประกันความเป็นด่างของน้ำมันจะแสดงออกเป็นปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตเสมอ

ในกรณีที่ความเป็นด่างของน้ำผิวดินเกิดจากการมีอยู่ของคาร์บอเนตและ / หรือไบคาร์บอเนตค่าของมันมักจะใกล้เคียงกับค่าความแข็ง

การแพร่กระจายของน้ำกระด้าง

แหล่งธรรมชาติที่สำคัญของความกระด้างของน้ำคือหินตะกอนการกรองและการไหลบ่าจากดิน มักจะเกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีน้ำกระด้างหนาแน่นดินและก่อตัวเป็นปูน น้ำใต้ดินมักมีลักษณะที่แข็งแกร่งกว่าน้ำผิวดิน น้ำใต้ดินที่อุดมไปด้วยกรดคาร์บอกซิลิกมักจะมีความสามารถในการละลายสูงเมื่อเทียบกับดินและหินที่มีปริมาณเกลือแร่แคลไซท์ยิปซั่มและโดโลไมต์ซึ่งสามารถวัดได้ในระดับความแข็งสามารถเข้าถึงได้หลายพัน mg / l

แหล่งอุตสาหกรรมหลักของความมั่นคงคือน้ำทิ้งจาก บริษัท ที่ผลิตสารเคมีอนินทรีย์และอุตสาหกรรมเหมืองแร่ แคลเซียมออกไซด์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้างปูนขาวปูนปลาสเตอร์และวัสดุอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษการกลั่นน้ำตาลการกลั่นน้ำมันการฟอกน้ำและการบำบัดน้ำเสีย แมกนีเซียมยังใช้ในกระบวนการต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมสิ่งทอฟอกหนังและกระดาษ แมกนีเซียมอัลลอยด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโรงหล่อและปั๊มขึ้นรูปเครื่องจักรแบบพกพาอุปกรณ์กระเป๋าและผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนที่มีการใช้งานที่หลากหลาย เกลือแมกนีเซียมยังใช้ในการผลิตโลหะแมกนีเซียม, ปุ๋ย, เซรามิก, วัตถุระเบิดและยารักษาโรค

ส่งผลกระทบต่อน้ำกระด้างต่อสุขภาพ

ดังที่กล่าวไว้ในบทความเกี่ยวกับแคลเซียมและแมกนีเซียมปัจจัยหลักที่กำหนดความกระด้างของน้ำคือแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับระดับแคลเซียมหรือแมกนีเซียมในน้ำดื่มโดยเฉพาะ

นอกเหนือจากความรู้สึกไม่สบายในบ้านที่เกิดจากการใช้น้ำที่มีความแข็งระดับสูงความไม่สะดวกที่อาจเกิดขึ้นได้อีกเมื่อแมกนีเซียมถูกผูกไว้กับไอออนซัลเฟตซึ่งเป็นผลมาจากการที่น้ำมีคุณสมบัติเป็นยาระบาย

ขีด จำกัด รสชาติแคลเซียมไอออนในน้ำดื่มแตกต่างจากแอนไอออนที่มีอยู่ สำหรับแมกนีเซียมไอออนเกณฑ์การรับรสจะน้อยกว่า รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความกระด้างของน้ำและโรคหัวใจและหลอดเลือดสามารถพบได้ในส่วนที่ III ซึ่งเกี่ยวข้องกับสุขภาพของส่วนประกอบอนินทรีย์ของน้ำ ไม่แนะนำให้ใช้ค่าปริมาณน้ำสำหรับแคลเซียมและแมกนีเซียมเนื่องจากค่านี้แนะนำสำหรับความแข็งทั่วไปตามการพิจารณาด้านสุนทรียภาพ

ด้านอื่น ๆ

น้ำอ่อนมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการกัดกร่อนท่อและเป็นผลให้โลหะหนักบางชนิดเช่นทองแดง, สังกะสี, ตะกั่วและแคดเมียมอาจมีอยู่ในน้ำดื่มในระบบการกระจาย ระดับของการกัดกร่อนและการละลายของโลหะก็เป็นหน้าที่ของค่าความเป็นกรด - ด่างและความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ในบางพื้นที่การผุกร่อนรุนแรงมากจนต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในระบบน้ำประปา

ในพื้นที่ที่มีน้ำกระด้างมากท่อในบ้านสามารถอุดตันด้วยตะกรันที่สะสม น้ำกระด้างยังสร้างขยะบนภาชนะสำหรับทำอาหารและเพิ่มปริมาณการใช้สบู่ ดังนั้นน้ำกระด้างไม่เพียง แต่ไม่พึงประสงค์เท่านั้น แต่ยังเป็นภาระทางเศรษฐกิจสำหรับผู้บริโภคอีกด้วย การรับรู้ของความกระด้างของน้ำโดยประชากรนั้นไม่เหมือนกันในแต่ละท้องถิ่นมันมักเกี่ยวข้องกับความกระด้างที่ผู้บริโภคใช้มานานหลายปีและในหลาย ๆ พื้นที่ที่มีความกระด้างของน้ำจะไม่ทำให้เกิดการคัดค้านมากกว่า 500 mg / l แม้ว่าความสมดุลที่ยอมรับได้ระหว่างปัญหาการกัดกร่อนและปัญหาของสเกลจะให้ระดับความแข็งประมาณ 100 มก. CaCO 3 / ลิตร

ดังที่คุณทราบจากหลักสูตรเคมีของโรงเรียนน้ำธรรมดามีไอออนของแคลเซียมและแมกนีเซียม เนื้อหาสูงของ Ca 2+ และ Mg 2+ ไอออนทำให้คุณภาพของน้ำเป็นลบ ความแข็งแกร่ง

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

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

กระบวนการนี้มีการดำเนินการอย่างกว้างขวางในสภาพธรรมชาติที่นำไปสู่การกำจัดหินปูนที่ถูกกัดเซาะไปยังผิวน้ำและจากนั้นไปยังทะเลและมหาสมุทร

ความแข็งแบบไม่คาร์บอเนต (คงที่)   เนื่องจากการปรากฏตัวของซัลเฟตคลอไรด์ของแมกนีเซียมและแคลเซียมในน้ำเช่นเดียวกับเกลืออื่น ๆ (MgSO 4, MgCl 2, CaCl 2)

ความกระด้างรวม = ความแข็งคาร์บอเนต (ชั่วคราว) + ความกระด้างที่ไม่ใช่คาร์บอเนต (ค่าคงที่)

ในชีวิตประจำวันทุกคนสามารถเผชิญกับภารกิจของการวัดความกระด้างของน้ำที่บ้าน ความแข็งส่งผลกระทบต่อคุณภาพของกระบวนการต่าง ๆ ที่ใช้น้ำด้วยความแข็งที่เพิ่มขึ้น เปอร์เซ็นต์ที่ลดลงของเกลือที่ละลายในน้ำจะนุ่มและมีสุขภาพที่ดีขึ้น การทำงานของเครื่องล้างจาน, ปริมาณผงซักผ้า, คุณภาพน้ำในตู้ปลา, ความจำเป็นในการติดตั้งเครื่องปรับสภาพน้ำ ฯลฯ โดยทั่วไปมีเป้าหมายมากมาย

ในรัสเซียวัดความแข็งเป็น“ องศาความแข็ง” (1 ° W = 1 mEq / l = 1/2 mol / m3) ในต่างประเทศใช้หน่วยวัดความกระด้างของน้ำ

หน่วยความแข็ง

1 ° W = 20.04 mg Ca 2+ หรือ 12.15 Mg 2+ ในน้ำ 1 dm 3
1 ° DH = 10 mg CaO ในน้ำ 1 dm 3
1 °คลาร์ก = 10 mg CaCO 3 0.7 dm 3 ของน้ำ
1 ° F = 10 mg ของ CaCO 3 ในน้ำ 1 dm 3
1 ppm = 1 mg CaCO 3 ต่อน้ำ 1 dm 3

ตามความเข้มข้นของการก่อตัวของขนาดในกาต้มน้ำข้อสรุปบางอย่างสามารถวาด: คราบจุลินทรีย์มากขึ้น, น้ำยาก

เปรียบเทียบ คุณภาพ ข้อสรุปเกี่ยวกับความกระด้างของน้ำสามารถทำได้ดังนี้ บนสไลด์แก้วให้หยดน้ำฝนและน้ำต้มสุก หลังจากทำให้แห้งด้วยความเข้มของฝนคุณสามารถสรุปเกี่ยวกับความกระด้างของน้ำ น้ำฝนนั้นอ่อนที่สุดเพราะ มันไม่มีส่วนผสมของเกลือและแคลเซียมแมกนีเซียม การตกตะกอนหลังจากการระเหยของน้ำที่ไม่ผ่านการต้มจะช่วยให้ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับความกระด้างรวมและต้มหนึ่ง - เกี่ยวกับความกระด้างชั่วคราว

แต่ที่บ้านคุณสามารถประเมินความกระด้างของน้ำได้อย่างแม่นยำและแม่นยำ จากหลักสูตรเคมีอินทรีย์คุณรู้ว่าสบู่ซักผ้าเหมือนสบู่ชนิดอื่นนั้นยากที่จะทำสบู่ในน้ำกระด้าง วิธีนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าทันทีที่สบู่ผูกส่วนเกินของเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมแมกนีเซียมสบู่ปรากฏ ในการกำหนดความกระด้างของน้ำคุณต้องชั่งน้ำหนักสบู่หนึ่งกรัมบดเบา ๆ เพื่อไม่ให้เกิดฟองโฟมละลายในน้ำกลั่นร้อนเล็กน้อย น้ำกลั่นสามารถซื้อได้ที่ร้านขายยาหรือในร้านขายรถยนต์ มันถูกใช้เพื่อเพิ่มลงในแบตเตอรี่เมื่อความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลเพิ่มขึ้น

ถัดไปเทสารละลายสบู่ลงในแก้วทรงกระบอกแล้วเติมน้ำกลั่นลงไปในระดับ 6 เซนติเมตรหากสบู่อยู่ที่ 60% หรือถึงระดับ 7 เซนติเมตรหากสบู่เป็น 72% เปอร์เซ็นต์ของสบู่ถูกระบุบนแถบ ตอนนี้ทุกระดับเซนติเมตรของการแก้ปัญหาสบู่มีปริมาณของสบู่ที่มีความสามารถในการจับความแข็งเกลือจำนวนที่สอดคล้องกับ 1 ° dH ในน้ำ 1 ลิตร ถัดไปในขวดลิตรเทน้ำที่ตรวจสอบครึ่งลิตร และกวนต่อเนื่องค่อยๆเติมสารละลายสบู่ที่เตรียมจากแก้วลงในขวดด้วยน้ำทดสอบ ตอนแรกมีเพียงเกล็ดสีเทาเท่านั้นที่จะอยู่บนพื้นผิว จากนั้นฟองสบู่หลายสีจะปรากฏขึ้น การปรากฏตัวของสบู่ก้อนสีขาวที่มีความเสถียรแสดงให้เห็นว่ามีการเชื่อมต่อเกลือความแข็งทั้งหมดในน้ำภายใต้การศึกษา ตอนนี้เราดูที่แก้วของเราและกำหนดว่าจะต้องใช้สารละลายเทลงในแก้วทดสอบกี่เซนติเมตร แต่ละเซนติเมตรมีน้ำเกลือครึ่งลิตรจำนวนหนึ่งซึ่งเท่ากับ 2 ° dH ดังนั้นถ้าคุณต้องเทสารละลายสบู่ลงไปในน้ำ 4 ซม. ก่อนที่ฟองสบู่จะปรากฏขึ้นความกระด้างของน้ำจะเท่ากับ 8 ° dH

หากคุณเทสารละลายสบู่ทั้งหมดลงในน้ำและโฟมไม่เคยปรากฏนั่นหมายความว่าความกระด้างของน้ำภายใต้การศึกษามากกว่า 12 ° dH ในกรณีนี้น้ำทดสอบจะเจือจางด้วยน้ำกลั่นสองครั้ง และเรากำลังวิเคราะห์อีกครั้ง ทีนี้ผลลัพธ์ของความแข็งจะต้องคูณด้วยสอง ค่าที่ได้จะสอดคล้องกับความกระด้างของน้ำที่ตรวจสอบ

ตามตารางคุณสามารถกำหนดคุณภาพของน้ำที่ตรวจสอบได้:

มันเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดความแข็งแกร่งด้วยความแม่นยำหนึ่งในพันของระดับด้วยวิธีนี้ แต่ก็เป็นไปได้ที่จะประเมินความแข็งแกร่งโดยรวมจากค่าปกติด้วยความแม่นยำ 1-2 ° dH การอ่านการกระเจิง 1-2 องศานั้นค่อนข้างยอมรับได้ ด้วยความเรียบง่ายและการเข้าถึงของวิธีการนี้สามารถนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จอย่างแน่นอน

ใช้วิธีนี้เป็นไปได้ในเขตข้อมูลเพื่อประเมินความแข็งของน้ำจากแหล่งน้ำต่าง ๆ และเพื่อทำการออกแบบที่น่าสนใจและงานวิจัย

แหล่งที่มา:

1 Rudzitis G.E. เคมี เคมีอนินทรีย์ เคมีอินทรีย์ เกรด 9: การศึกษา เพื่อการศึกษาทั่วไป องค์กรที่มี บนอิเล็กตรอน ผู้ให้บริการ (DVD): ระดับพื้นฐาน / G.E Rudzitis, F.G. เฟลด์แมน - M.: ตรัสรู้, 2013. - 224 หน้า, ป่วย