Способи пом’якшення жорсткої води

Знати ступінь жорсткості використовуваної води обов’язково. Від показника жорсткості питної води залежить багато аспектів нашого життя: скільки використовувати прального порошку, потрібні заходи по зм’якшенню жорсткої води, скільки проживуть акваріумні рибки у воді, потрібно введення поліфосфатів у зворотному осмосі і т. д.

Існує безліч способів визначення жорсткості:

  • за кількістю утвореної піни миючого засобу;
  • по району;
  • за кількістю накипу на нагрівальних елементах;
  • за смаковими властивостями води;
  • за допомогою реагентів і спеціальних приладів

Що таке жорсткість?

У воді присутні основні катіони: кальцій, магній, марганець, залізо, стронцій. Останні три катіона мало впливають на жорсткість води. Існують ще тривалентний катіон алюмінію і заліза, які при певному рН утворюють вапняковий наліт.

Жорсткість може бути різного виду:

  • загальна жорсткість – загальний вміст іонів магнію і кальцію;
  • карбонатна жорсткість – вміст гідрокарбонатів і карбонатів при рН більше 8,3. Їх легко видалити через кип’ятіння: під час нагрівання розпадаються на вугільну кислоту і осаду;
  • некарбонатна жорсткість – солі кальцію і магнію сильних кислот; не можна видалити за допомогою кип’ятіння.

Існує кілька одиниць жорсткості води: моль/м3, мг-екв/л, dH, d⁰, f⁰, ppm CaCO3.

Способи пом'якшення жорсткої води

Жорстка вода

Чому вода має жорсткість? Іони лужноземельних металів є у всіх мінералізованих водах. Вони беруться з покладів доломітів, гіпсу і вапняку. Джерела води можуть мати твердість у різних діапазонах. Існує кілька систем жорсткості. За кордоном до неї підходять більш «жорстко». Наприклад у нас вода вважається м’якою при жорсткості 0-4 мг-екв/л, а в США – 0-1,5 мг-екв/л; дуже жорстка вода в Україні – понад 12 мг-ек/л, а у США – понад 6 мг-екв/л.

Жорсткість маломінералізованих вод на 80% обумовлена іонами кальцію. Із зростанням мінералізації частка іонів кальцію різко знижується, а іонів магнію – збільшується.

Найчастіше поверхневі води мають меншу твердість, ніж підземні. Так само жорсткість залежить від сезону: під час танення снігів вона знижується.

Жорсткість питної води змінює її смак. Поріг чутливості для іона кальцію – від 2 до 6 мг-екв/л, залежить від аніонів. Вода стає гіркуватою і погано впливає на процес травлення. ВООЗ не дає жодних рекомендацій щодо жорсткості води, так як немає точних доказів її впливу на організм людини.

Обмеження жорсткості необхідно для нагрівальних приладів. Наприклад, у котлах – до 0,1 мг-екв/л М’яка вода має низьку лужність і викликає корозію водопровідних комунікацій. Комунальні служби використовують спеціальну обробку, що б знайти компроміс між нальотом і корозією.

Пом’якшення жорсткої води

Способи пом'якшення жорсткої води

Існує три групи способів пом’якшення води:

  • фізичний;
  • хімічний;
  • екстрасенсорний.

Реагентні способи пом’якшення води

Іонний обмін

Хімічні способи засновані на іонному обміні. Фільтруючої масою є іонообмінна смола. Вона являє собою довгі молекули, які зібрали в кульки жовтого кольору. З кульок виступають маленькі відростки з іонами натрію.

Під час фільтрації вода просочує всю смолу, а її солі стають на місце натрію. Сам натрій уноситься водою. З-за різниці зарядів іонів вимивається в 2 рази більше солей, ніж осідає. З плином часу солі всі замінюються і смола перестає працювати. Період роботи у кожній смоли свій.

Іонообмінна смола може бути в картриджах або насыпаться в довгий болон — колона. Картриджі мають невеликий розмір і використовуються тільки для зниження жорсткості питної води. Ідеально підходить для пом’якшення води в домашніх умовах. Іонообмінна колона використовується для пом’якшення води в квартирі або невеликому виробництві. Крім великої вартості колона повинна періодично завантажуватися відновленої фільтруючої масою.

Якщо в смолі картриджа не залишилося іонів натрію, то його просто замінюють на новий, а старий – викидають. При використанні іонообмінної колони смолу відновлюють в спеціальному баку з розсолом. Для цього розчиняють таблетированию сіль. Сольовий розчин регенерує здатність смоли до обміну іонами.

Зворотною стороною є додаткова здатність води видаляти залізо. Воно забиває смолу і приводить її в повну непридатність. Слід вчасно робити аналіз води!

Використання інших хімічних реагентів

Існує ряд менш популярних, але ефективних способів пом’якшення води:

  • кальцинована сода або вапно;
  • поліфосфати;
  • антискаланты – з’єднання проти утворення накипу.
Зм’якшення вапном і содою

Способи пом'якшення жорсткої води

Зм’якшування води содою

Метод пом’якшення води з використанням вапна називається вапнуванням. Використовують гашену вапно. Вміст карбонатів знижується.

Суміш соди та вапна найбільш ефективно. Для наочності пом’якшення води в домашніх умовах можна додати кальциновану соду у воду для прання. На відро беруть 1-2 чайні ложки. Добре розмішують і чекають випадання осаду. Подібним методом користувалися жінки в Стародавній Греції, використовуючи грубну золу.

Вода після вапна і соди не придатна для харчових цілей!

Зм’якшення полифосфатами

Поліфосфати здатні зв’язувати солі жорсткості. Вони являють собою великі білі кристали. Вода проходить через фільтр і розчиняє поліфосфати, пов’язуючи солі.

Недоліком є небезпека поліфосфатів для живих організмів, в тому числі і людини. Вони є добривом: після потрапляння у водойму спостерігається активний ріст водоростей.

Поліфосфати так само непридатні для пом’якшення питної води!

Фізичний метод пом’якшення води

Фільтр для пом’якшення води

Фізичні способи борються з наслідками високої жорсткості – накипом. Це безреагентна очищення води. При її використанні не відбувається зниження концентрації солі, а просто запобігається шкоди для труб і нагрівальних елементів. Вода стає м’якою або для більшого розуміння – зм’якшеної.

Виділяють наступні фізичні способи:

  • використання магнітного поля;
  • за допомогою електричного поля;
  • ультразвукова обробка;
  • термічний спосіб;
  • використання малоточечных струмових імпульсів.
Магнітне поле

Безреагентне пом’якшення води за допомогою магнітного поля має безліч нюансів. Ефективність досягається тільки при дотриманні певних правил:

  • визначена швидкість потоку води;
  • підібрана напруженість поля;
  • певний іонний і молекулярний склад води;
  • температура вхідної і вихідної води;
  • час обробки;
  • атмосферний тиск;
  • тиск води і т. д.

Зміна якого-небудь параметра вимагає повної переналагодження всієї системи. Реакція повинна бути негайною. Незважаючи на складність контролю параметрів, магнітне зм’якшення води використовують у котельнях.

Але для пом’якшення води в домашніх умовах за допомогою магнітного поля майже неможливо. При появі бажання придбати магнітик на трубопровід, подумайте, як ви підберете і будите забезпечувати необхідні параметри.

Використання ультразвуку

Ультразвук призводить до кавітації – утворення газових бульбашок. Підвищується ймовірність зустрічі іонів магнію і кальцію. З’являються центри кристалізації не на поверхні труб, а в товщі води.

При пом’якшенні гарячої води ультразвуком кристали не досягають розміру, необхідного для осадження – накип не утворюється на теплообмінних поверхнях.

Додатково виникають високочастотні коливання, які перешкоджають утворенню нальоту: відштовхують кристали від поверхні.

Изгибные коливання згубні для освіченого шару накипу. Вона починає відколюватися шматочками, які можуть засмітити канали. Перед використанням ультразвуку необхідно очистити поверхні від накипу.

Електромагнітні імпульси

Безреагентные пом’якшувачі води на основі електромагнітних імпульсів змінюють спосіб кристалізації солей. Створюються динамічні електричні імпульси з різними характеристиками. Вони йдуть по дроту-обмотці на трубі. Кристали знаходять форму довгих поличок, яким важко закріпитися на поверхні теплообміну.

В процесі обробки виділяється вуглекислота, яка бореться з вже наявними вапняним нальотом і утворює захисну плівку на металевих поверхнях.

Термоумягчение

Хтось чує про цей метод перший раз. Але насправді їм користується кожен з дитинства. Це звичне для нас кип’ятіння води.

Всі помічали, що після кип’ятіння води утворюється осад з солей жорсткості. Кава або чай роблять з більш м’якої води, ніж водопровідна.

А скільки потрібно кип’ятити? Все просто: із зростанням температури і її впливом солі жорсткості менш розчинні і більше випадають в осад. В процесі нагрівання виділяється вуглекислий газ. Чим швидше він випаровується, тим більше утворюється вапняковий наліт. Щільно закрита кришка перешкоджає виведенню вуглекислого газу, а у відкритій ємності швидко випаровується рідина.

При використанні термоумягчения слід залишати кришку ємності злегка відкритою. Так само слід забезпечити максимальну площу осадження солей для прискорення пом’якшення питної води.

При жорсткості до 4 мг-екв/л термічне зм’якшення не треба: солі будуть осідати повільніше, ніж випаровується вода. У воді, що залишилася буде підвищена концентрація багатьох домішок.