Tvrdost vody: co se měří, druhy, norma pro pitnou vodu

• Jak vznikají soli tvrdosti
• Měření
• Standardy tuhosti
• Jak vypočítat tuhost doma
• Vliv vody
• Metody změkčování vody
• Výsledek

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Tvrdost vody je jedním z nejdůležitějších kritérií, které určují její spotřebitelské vlastnosti. Vytváření nerozpustných minerálních usazenin na vnitřním povrchu elektrických spotřebičů a průmyslových zařízení vede ke zhoršení jejich výkonu. Pro hodnocení kvality vody byly stanoveny přípustné limity indikátoru.

Jak vznikají soli tvrdosti

Voda je univerzální rozpouštědlo. Složení přírodních pramenů se tvoří v závislosti na typu terénu. Voda s rozpuštěným oxidem uhličitým proniká do půdy, prochází tloušťkou geologických hornin - sádrovec, dolomit, vápenec, eroduje je a obohacuje se o organické a minerální látky, kovové ionty.Tvoří celkovou mineralizaci vody (TDS).

Převažují mezi nimi kationty vápníku a hořčíku, jejich celková hodnota udává celkovou tvrdost vody. Dělí se na dva typy:

• dočasné (karbonátové);
• permanentní (nekarbonátové).

Vzorec pro celkovou tuhost je:

Ж_o=[Ca²⁺] + [Mg²⁺]=F_k+ F_nk

Uhličitanová tvrdost je způsobena přítomností hydrogenuhličitanů Ca(HCO₃)₂a Mg(HCO₃)_{2 Snadno se odstraňují z roztoku a během varu tvoří nerozpustnou sraženinu. Druhý typ tvrdosti určuje obsah rozpustných solí ve vodě, které nelze odstranit zahřátím. K odstranění trvalé tuhosti se používají různé metody, o kterých bude řeč dále v článku.}

Na rozdíl od podzemních zdrojů obsahují povrchové vody méně solí, protože se neustále ředí srážkami.Úroveň tuhosti v nich je proměnná hodnota. V zimě dosahuje extrémních hodnot, při povodních klesá. V podzemních vodách je tento ukazatel stabilnější.

Měření

Koncentrace soli se měří v miligramových ekvivalentech na litr: 1 meq/l=20,04 mg Ca²⁺a 12,16 mg Mg^{2 +}V mezinárodní soustavě SI je indikátor vyjádřen číselně v molech na metr³(mol/m^{3). V naší zemi se používají stupně tvrdosti, 1 ºF \u003d 1 meq / l nebo 0,5 mmol / l.}

Stupně tvrdosti se používají i v jiných zemích, ale liší se v číselných hodnotách:

• Německý stupeň tvrdosti 1ºdH=10 mg/l CaO nebo 7,194 mg/l MgO;
• Francouzský stupeň 1ºfH=10 mg/l CaCO_3;
• Angličtina 1ºClark=14,254 mg/l CaCO_3;
• Americký 1 gpg=17,12 mg/l CaCO_3.

Pro přechod na jiné jednotky měření je výhodnější použít jinou americkou jednotku - PPM (PPM), která se rovná 1 mg / l CaCO_{3. Odtud:}

• 1ºdH=17,9 ppm;
• 1ºfH=10,0 ppm;
• 1 ºClark=14,25 ppm;
• 1º gpg=17,1 ppm;
• 1ºF=50,05 ppm.

Pomocí převodníku můžete převést ppm na pro nás vhodné stupně tvrdosti ºЖ. Pro pohyb mezi stupni můžete použít stupnici:

1 ºF=2,804 ºdH=3,5 ºClark=5,005 ºfH=2,924 gpg=50,05 ppm.

Standardy tuhosti

Voda se vyznačuje parametrem celkové tvrdosti:

• měkké - do 4 ºF;
• střední tvrdost - od 4 do 8ºF;
• tvrdý - více než 8 ºF.

Různorodost přírodních podmínek neumožňuje stanovit jednotné standardy rigidity pro všechny regiony. Maximální přípustná koncentrace (MAC) Ca^{2+ se značně liší v závislosti na místních podmínkách.}

Normy pitné vody se však příliš neliší od norem WHO (Světové zdravotnické organizace). Od 1. ledna 2014 je u nás v platnosti GOST 31954-2012 jako národní norma. Bere v úvahu hlavní mezinárodní standardy pro kvalitu vody a metody analýzy. Norma platí pro všechny podzemní i povrchové zdroje.

Tabulka 1. Referenční hodnoty pro koncentrace vápníku a hořčíku v pitné vodě

№	Normální dokument	Produkt	Ca, mg/l	Mg, mg/l	Stupně, ºЖ
1	SanPin_2.1.4.1074-01, GN_2.1.5.1315-03	Pitná voda	Neregulováno	Neregulováno	7
2	SanPin 2.1.4.1116-02	Balená voda	25-130	5 - 65	1,5-7
3	Standardy WHO	Pitná voda	20-80	10 - 30	Není k dispozici

Složení vody je v závislosti na účelu regulováno stupnicí tvrdosti:

• ukazatel přípustnosti pro vodu z vodovodu - 300 ppm nebo 6ºF;
• optimální hodnota pro přírodní nádrže - do 400 ppm nebo 8 ºF;
• maximální přípustná úroveň tvrdosti - 500 ppm, 10 ºF;
• koncentrace soli nebezpečná životu - více než 500 ppm,>10 ºF.

Na vodu dodávanou do kotlů elektráren jsou kladeny zvláště přísné požadavky - celková tvrdost nesmí překročit 0,05-0,1 meq/l.

Jak vypočítat tuhost doma

Zvýšená tuhost není vyjádřena žádnými vnějšími znaky - vůně, barva, konzistence. Svědectví o ní:

• tvorba vodního kamene na dně konvice;
• špatná pěnivost pracích prostředků;
• bílé skvrny na sprchové hlavici v koupelně.

Přesné složení vody lze zjistit pouze analýzou. Ale i doma existuje snadný způsob, jak určit tvrdost kohoutkové vody s malou chybou 1-2 stupně.

K experimentu budete potřebovat: kousek mýdla na praní, malé množství destilované vody, elektronické váhy, nádobu, válcovou sklenici, pravítko.

1 g pracího mýdla nastrouháme najemno a rozpustíme ve 3-4 lžících mírně teplé destilované vody. Pokud není po ruce kuchyňská váha, můžete se zaměřit na oko - půl lžičky bez vršku.
1. Nalijte destilovanou vodu do sklenice mýdlového roztoku tak, aby výška sloupce kapaliny odpovídala procentuálnímu obsahu mastných kyselin uvedenému na mýdlové kostce. Pokud 72 %, pak by výška vodního sloupce měla být 72 mm ode dna sklenice, ale ne od povrchu stolu.
2. Do nádoby nalijte 0,5 litru vody z vodovodu a za mírného míchání do ní tenkým proudem nalijte mýdlový roztok. Nejprve se ve vodě objeví vločky, bublinky, poté přetrvávající bílá pěna. Označuje, že všechny soli jsou již navázány.

Počet centimetrů vodního sloupce nalitého do nádoby můžete vypočítat odečtením výšky zbývajícího mýdlového roztoku od původního:

h_p=h_a- h_o,

kde:

• h_{p - výška přetékající kolony roztoku;}
• h_{a- výška vodního sloupce počátečního mýdlového roztoku;}
• h_{о - výška sloupce zbytku mýdlového roztoku.}

Každý centimetr roztoku nalitý do nádoby odpovídá 2ºdH. Hodnota je stejná jako německá jednotka tvrdosti. Například nalité ze sklenice o průměru 4,6 cm, což odpovídá 9,2 dH.

Pro převod výsledků na mg-ekv/l můžete použít tabulku a pro přesný výsledek kalkulačku.

№	Stupně dH	Stupeň tvrdosti	Ukazatel v mg-ekv/l
1	0 - 4	Velmi jemné	Až 1,4
2	5 - 11	Měkký	1,8 - 4,0
3	12 - 22	Střední	4,3-8,0
4	22 - 34	Tvrdý	8,0-12
5	Více než 34	Velmi těžké	Nad 12

Přesnější výsledek můžete získat pomocí elektronických testerů, jako je TDS-3. Analyzují vodu na tvrdost a kyselost a výsledky zobrazují na obrazovce jako PPM nebo pH. Jednotky PPM můžete převést na ºЖ pomocí kalkulačky.

Pokud chcete získat podrobný rozbor vody ve studni nebo studni, pak to lze provést pomocí sady Well-1.

Další jednoduchý a levný způsob, jak zjistit kvalitu vody - testovací proužky.

Vliv vody

Na lidském těle

Dodnes neexistují žádné seriózní studie potvrzující škodlivé účinky tvrdé vody na živý organismus. Je však známo, že prodloužená konzumace vody se zvýšenou úrovní tvrdosti přispívá k rozvoji urolitiázy. Tělo nemá čas odstraňovat přebytečné stopové prvky, což vede ke vzniku močových kamenů, ledvinových kamenů a usazenin v kloubech.

Kvalita vody je také hygienicky důležitá. Mýdlo, které reaguje se solemi vápníku a hořčíku, ničí ochrannou vrstvu pokožky a způsobuje podráždění nebo alergie. Vlasy jsou suché a lámavé.

Vápník a hořčík jsou přitom stopové prvky důležité pro lidský život:

• denní potřeba vápníku je 1000 mg;
• hořčík - 400 mg.

Nedostatek těchto prvků může způsobit vážné poruchy v těle. Podle studií provedených WHO bylo zjištěno, že konzumace příliš měkké vody vede k vyplavování solí z těla a ke změnám v rovnováze voda-sůl. V oblastech, kde se používá měkká voda:

• vzrůstající kardiovaskulární onemocnění;
• zvýšení počtu zlomenin u dětí a snížení hmotnosti novorozenců.

WHO uvádí, že přítomnost solí ve vodě by měla být považována za nezbytnou podmínku pro normální fungování těla.

Pro vozidla

Soli tvrdosti způsobují spoustu problémů spojených s používáním domácích spotřebičů a průmyslového vybavení:

• usazování vodního kamene na stěnách praček a myček vede k předčasnému selhání;
• zanesené vodovodní baterie a sprchové hlavice vodním kamenem;
• nedostatečné napěnění pracího prášku vede k jeho nadměrnému používání;
• potrubí a topné články pokryté vodním kamenem zvyšují spotřebu energie a selhávají;

  

• srážené soli snižují propustnost potrubí ve vodovodních systémech, snižují tlak vody;
• nerozpustné sloučeniny na stěnách radiátorů se stávají silným tepelným izolantem a snižují jejich přenos tepla.

Příliš měkká voda má negativní vliv na zařízení a zvyšuje riziko koroze potrubí v důsledku nízké alkality. Proto je nutné udržovat správnou rovnováhu složení voda-sůl.

Metody změkčování vody

Existují různé způsoby, jak snížit tuhost. Volba se určuje v závislosti na výchozí kvalitě vody, jejím účelu a podmínkách použití.

Tepelná metoda

Vaření je nejjednodušší a nejdostupnější způsob, jak odstranit uhličitanovou tvrdost. Je vhodný pro malé objemy vody, které se používají pro domácí potřeby. Tato metoda však neodstraní všechny soli tvrdosti a nádobí bude muset být zbaveno vodního kamene.

Filtrování

Není to tak dávno, co byl filtr na změkčování vody působivou instalací. Moderní technologie a materiály umožnily vytvořit kompaktní čisticí systémy, které dodávají vodě měkkost a které se snadno vejdou pod dřez v kuchyni. Vyměnitelné filtrační vložky kromě změkčování vody odstraňují pachy a nečistoty. Správný výběr filtrů a včasná výměna zaručují kvalitní čištění vody z vodovodu, studny nebo studny. Jedním z moderních integrovaných systémů jsou filtry "Bariéra" .

Chemické metody

Pro vysrážení solí tvrdosti se do vody přidávají speciální činidla - hašené vápno, soda, polyfosfáty. Metoda je účinná pro průmyslové aplikace. Jeho hlavní nevýhodou je nutnost dalšího nakládání s odpady. Voda po takové úpravě je nevhodná pro potravinářské účely.

Iontová výměna

Filtrace přes iontoměničové pryskyřice se úspěšně používá v průmyslu.Princip je založen na nahrazení kationtů kovů alkalických zemin ionty sodíku a vodíku v koloně s jemnozrnným zásypem. Solný roztok se používá k regeneraci použité pryskyřice. Pokud se změní úroveň tvrdosti vody, je nutná ruční úprava nastavení.

Fyzikální metody

Tyto metody jsou založeny na procesech elektrodialýzy, působení ultrazvuku, elektromagnetických pulzů. Soli tvrdosti jsou převedeny do modifikovaného stavu, ve kterém nekrystalizují do pevné sraženiny, ale tvoří nestabilní sloučeniny. Použití ultrazvukových a elektromagnetických vln navíc přispívá k exfoliaci stávajícího vodního kamene.

Membránová metoda

Tato metoda čištění má jiný název - reverzní osmóza. Voda pod vysokým tlakem prochází přes filtr s mikroskopickými buňkami a je zcela zbavena chemických nečistot, suspendovaných částic, bakterií.Kvalita výsledné vody se blíží destilované. Pro jeho použití je nutná další mineralizace. Nevýhodou metody je její vysoká cena.

Výsledek

Při hodnocení kvality vody je důležité vzít v úvahu nejen úroveň tvrdosti a pravděpodobnost tvorby vodního kamene, ale také korozivitu. Správné posouzení vám umožní zvolit účinný soubor opatření pro úpravu vody.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!