Что такое временная жесткость постоянная жесткость воды

Жесткость

Содержание

Описание

Жесткость – одно из важнейших свойств аквариумной воды. Пресная вода содержит соли, в частности, кальция и магния, но в небольшом количестве по сравнению с морской. Жесткость воды определяется количеством этих солей. Жесткая вода свойственна известняковым регионам. Мягкая вода характерна для старых гор, лесистых и болотистых местностей. Многие места планеты известны тем, что вода там очень мягкая (Амазония) или очень жесткая (Центральная Америка, крупные озёра Восточной Африки).

Жесткость воды – это совокупность ее свойств, обусловленных присутствием в ней катионов кальция (Ca 2+ ), магния (Mg 2+ ), и отчасти двухвалентного железа (Fe 2+ ). Различают постоянную, временную и общую жесткость.

GH — общая жесткость воды. Она характеризует концентрацию всех растворённых минеральных солей (карбонатов, бикарбонатов, сульфатов, хлоридов) и гидроксидов.

KH — карбонатная, или временная жесткость воды. Она отражает только концентрацию карбонатов и бикарбонатов кальция и магния.

Таким образом, временную жесткость можно устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная».
С ионами железа реакция протекает сложнее из-за того, что FeCO₃ неустойчивое в воде вещество. В присутствии кислорода конечным продуктом цепочки реакций оказывается Fe(OH)₃, представляющий собой темно-рыжий осадок. Поэтому, чем больше в воде железа, тем сильнее окраска у накипи, которая осаждается на стенках и дне сосуда при кипячении.

В России, да и в большинстве других стран, жесткость измеряется в немецких градусах. Общая жесткость обозначается как dH или dGH, карбонатная — KH или dKH.

Снижение жесткости

Бытовые смягчители воды для этой задачи не подходят, так как он замещает кальций натрием, который в высокой концентрации губителен для пресноводных организмов.

Аквариумисты для смягчения воды смешивают воду с более мягкой. В качестве последней может выступать талая вода, минеральная вода с низкой минерализацией или дистиллированная вода. В случае больших объёмов имеет смысл озаботиться о покупке осмотической воды или установке осмотического фильтра.

Повышение жесткости

Можно смешивать воду с более жесткой, а можно добавить в аквариум твердый известняк, который будет постепенно растворяться.

Варианты градусов жесткости

НЕМЕЦКИЕ ГРАДУСЫ (dGH)

1° = 1часть оксида кальция – СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния – MgO в 100000 частей воды, или 10 мг СаО в 1 л воды, или 7.194 мг MgO в 1 л воды.

dGH (dH) и dKH в настоящее время наиболее часто употребляется в аквариумистике как единица измерения жесткости, причем обозначение dGH – относится к общей жесткости, dKH – к карбонатной;

ФРАНЦУЗСКИЕ ГРАДУСЫ (fh)

1° = 1 часть CaCO₃ в 100000 частей воды, или 10 мг CaCO₃ в 1 л воды;

АМЕРИКАНСКИЕ ГРАДУСЫ (usH)

АНГЛИЙСКИЕ ГРАДУСЫ (Clark)

Единицы жесткости воды, выраженные в миллионных долях (ppm) растворенных солей кальция*

1 английский градус (Clark)
1 немецкий градус (dH)**
1 американский градус
1 французский градус (fh)

=14.3 ppm
=17.9 ppm
=17.1 ppm
=10.0 ppm

1 ppm = 1 миллиграмм на литр

Какая жесткость воды нужна рыбам

Таблица подходящей жесткости воды для пресноводных рыб:

Источник

Акваловер

Аквариумистика — аквариум новичкам, аквариум любителям, аквариум профессионалам

Общая, постоянная и временная жесткость воды

Самое читаемое

Жесткость воды — это ее свойство, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Это один из важнейших параметров пресной воды, напрямую влияющий на жизнедеятельность и разведение рыб и растений. Пресные воды сильно отличаются по жесткости.

Общая жесткость воды образуется из двух составляющих: карбонатной (временной), обусловленной концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатной (постоянной), обусловленной концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их начали разделять. Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.

Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:

Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑

Таким образом, временную жесткость можно уменьшить или полностью устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная». Соли жесткости, выпадающие в осадок, это соединения щелочноземельных металлов и слабых кислот.

Жесткость, сохраняющаяся в воде после кипячения, называется постоянной. Ее образуют сульфаты, хлориды, нитраты, силикаты и фосфаты, и ее значение нельзя уменьшить, прокипятив воду. Соли, которые не создают накипи, но влияют на общую жесткость воды, являются соединениями щелочноземельных металлов с сильными кислотами, такими как серная, соляная, азотная, плавиковая и другие.

С изменением или устранением временной жесткости снижается и общая жесткость воды. Поэтому показатель жесткости столь же непостоянен, как и другие показатели воды.

Таким образом, общая жесткость воды складывается из постоянной и временной. Для аквариумиста имеет значение временная (карбонатная) жесткость кН и общая gH жесткость, являющаяся суммой временной и постоянной жесткости.

Жесткость — это свойство воды, обусловленное количеством растворенных в ней катионов металлов. Она напрямую влияет на все процессы, происходящие в биотопе. Общая жесткость состоит из временной и постоянной. Временная жесткость обусловлена концентрацией гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная — концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Источник

Жесткость воды

Каждый из нас хотя бы раз в жизни слышал термин «жесткость воды». Под ним подразумевается присутствие в воде, которая у людей в квартирах поступает из крана, солей магния и кальция, но в растворенном виде. Жесткость воды будет напрямую зависеть от региона проживания.

Отличие временной и постоянной жесткости

Временная жесткость – это примесь в водопроводной воде соединений магния и кальция, которые носят название гидрокарбонатов и карбонатов. При проведении процедуры кипячения этой воды соединения распадаются, тем самым оседая на стенках чайника в виде накипи. Получается, что при кипячении жесткость самоустраняется, поэтому и носит название временной.

Временная и постоянная жесткость в других источниках могут именоваться карбонатная и не карбонатная жесткость воды соответственно. Одна и та же вода может обладать сразу двумя этими характеристиками, а их сумма носит название «суммарной жесткости».

Причины повышенной жесткости воды

Дело в том, что вода перед попаданием в квартиры проделывает огромный путь. В природе вода считается идеальным растворителем, она насыщается магнием и кальцием, когда проникает через известковые и другие горные породы. В итоге вода приобретает разную жесткость, для выражения которой была придумана система единиц измерения жесткости воды.

Система единиц измерения жесткости воды

Данная система измерения, как и другие, в разных странах различные единицы измерения жесткости, но для большинства общепринятыми считаются российские стандарты, где за единицу измерения взят один моль на кубический метр воды.

Стандарты жесткости воды

Существует огромное количество мнений по поводу того, какая вода является жесткой, а какая мягкой. В среднем показатели разделяются следующим образом:

Характеристики жесткой воды

Для организма человека жесткая вода с большим содержанием кальция становится даже полезной, так как она наполняет его жизненно важным для костей элементом. Но помимо этого жесткая вода может спровоцировать формирование камней в мочевыводящих каналах и в почках, а мягкая – повышает риск возникновения сердечнососудистой патологии

При умывании кожи жесткой водой она начинает сушиться, а при использовании мыла оно плохо пенится. На трубах и чайниках быстро образуется накипь. Но и мягкая вода не так полезна, как кажется – её использование может спровоцировать коррозию труб и других устройств.

Для бытовых приборов большая жесткость воды часто оказывается губительной, особенно для стиральных машин. Для предупреждения поломки машинки или электрического чайника необходимо использовать в быту фильтры для воды. При поломке ремонт будет стоить недешево, поэтому лучше заранее уберечься от ненужных растрат.

В высокоминерализованной воде концентрация ионов магния может равняться нескольким граммам, а в соленой воде – даже десяткам грамм на литр воды.

Что касается сравнения подземных и поверхностных вод, то у последних жесткость намного меньше, зато она подвергается изменениям погоды, максимально увеличиваясь в конце зимы, а уменьшаясь – во время половодья, когда разбавляется дождевыми и талыми водами. Максимальная жесткость отмечена в воде морей и океанов.

Источник

Жесткость воды и способы ее устранения

Что интересного вы узнаете из содержания этой статьи:

1. Что такое жесткая вода?

Жесткая вода – это вода, в которой превышена норма концентрации солей кальция и магния. В данном случае анализируются как физические, так и химические свойства жидкости. Попадают соли чаще всего из подземных вод, где вымываются из горных пород при прохождении потока. Жесткая вода образуется преимущественно в скважинах. Именно этот источник наиболее подвержен наполнению сульфатами и гидрокарбонатами. В наземных водоёмах также может быть жесткая вода. Но концентрация солей меняется в зависимости от природных факторов: время года, дожди, солнце, снег. В водопроводной воде также могут быть примеси солей. Вероятность такого загрязнения возможна при неполном изначальном очищении или непригодностью трубопровода. Наличие солей жесткости в воде можно определить по нескольким параметрам. В первую очередь – это накипь на нагревательных элементах. Во-вторых, наличие налета на сантехнике. И в- третьих сухость после водных процедур. В любом случае, жесткая вода оказывает негативное влияние в первую очередь на оборудование. В эту категорию входят трубы, сантехника, стиральные и посудомоечные машины, чайники. При выявлении наличия солей кальция и магния проводится специальный химический анализ.

Рис. 1 Что такое жесткая вода

2. Какие виды жесткой воды существуют?

Обычно, воду характеризуют просто: жесткая. Но у этой жесткости есть свои различия. В 2014 году в России введен новый ГОСТ по классификации воды. Теперь при измерении жесткость пишут в градусах. Один градус равен половине миллимоля на литр, ГОСТ 31865-2012. Распределение также проходит по видам жесткости воды. Она бывает общая, временная и постоянная. У каждой из них своя концентрация определенного сегмента солей жесткости и свой метод умягчения.

2.1 Общая жесткость воды.

Общая жесткость воды зависит от общего количества содержания ионов солей жесткости, а именно кальция и магния. По сути это сумма временной и постоянной жесткости. Чтобы определить концентрацию веществ надо взять анализ воды. Для разного назначения применения свои нормы концентрации солей жесткости. Так, в воде, предназначенной для питья, максимальная общая жесткость составит 7 градусов. Минимальный порог 1,5 градуса. По европейским законам жесткость воды не должна превышать 3,5 градуса. Превышение нормативов недопустимо. Для технической воды регламент немного другой.

2.2 Временная жесткость (Карбонатная).

Временную жесткость выявляют путем определения концентрации карбонатов и гидрокарбонатов. Карбонатную жесткость устранить очень легко, для этого воду всего лишь кипятят. В ходе термической обработки соединение солей разрушаются и становятся нерастворимыми, выпадая в осадок. Тем самым объясняется появление накипи на бытовых приборах. При этом временная жесткость не даёт возможность к резкому изменению кислотно-щелочного баланса воды.

2.3 Постоянная жесткость (Некарбонатная).

Постоянная жесткость отличается от временной тем, что удалить её простым кипячением не получится. Под некарбонатной жесткостью подразумевается количественное присутствие солей кальция и магния. Также сюда входят кислоты. В основном идёт подсчет концентрации хлоридов и сульфатов. Как уже говорилось, термическая обработка не повлияет на состав воды. Наличие нерастворимых соединений не расщепляются не образуют накипь.

3. Ущерб жесткой воды на предприятии, в частном доме.

Использование жесткой воды, как для хозяйственных нужд, так и для промышленного производства не рекомендуется. Какое негативное последствие может оказать такая вода в бытовом плане? Во-первых, её влияние на здоровье человека. Большая концентрация солей кальция и магния плохо переносится организмом, оседая в сосудах. Особенно это касается тех, у кого проблемы с пищеварительной системой. Негативное влияние на сердечно- сосудистую систему до сих пор научно не доказано. Всемирная Организация Здравоохранения опубликовала материалы, в которых нет фактов о развитии проблем с сердцем именно после употребления жесткой воды. И в докладах ВОЗ не указан конкретный диапазон концентрации солей жесткости в воде, опасного для здоровья. Во-вторых, для сантехнических изделий дело обстоит иначе. В большинстве случаев сантехника в домах установлена старого образца, которая не выдерживает наличия большой концентрации солей и забивается. Даже если трубы поменяны не так давно, при использовании жесткой воды они подлежат разрушению. Бытовые приборы с нагревательным элементом, чайники, стиральные и посудомоечные машины, при работе с жесткой водой выходят из строя. Внутри механизма накапливается накипь, в случае с чайником это видно визуально на диске или спирали. Накипь имеет свойство удерживать тепло, вследствие на нагрев тратиться больше энергии. При продолжительном использовании жесткой воды техника перестаёт работать и подлежит замене, что также несет финансовые затраты. Да и проводить гигиенические процедуры в жёсткой воде не очень приятно. Сухость кожи и возможность аллергической реакции. Поэтому для комфортного использования воды необходимо не только отсутствие в ней вредных примесей, но и её умягчение.

Рис. 2 Накипь солей жесткости на сантехнике и бытовых приборах

В промышленном секторе не так остро стоит вопрос о влиянии жесткой воды на организм. Гораздо важнее влияние солей жесткости на оборудование. В сфере, где используются паровые котлы, для нагрева этот вопрос наиболее актуален. Для такого сектора необходима вода без содержания солей жесткости, в противном случае в процессе этапов работы произойдет выход оборудования из строя. При постоянном нагреве жесткой воды будет образовываться накипь и оседать на стенках и нагревательных элементах, что неминуемо ведет к увеличенному расходу средств и замене оборудования. В пищевой промышленности также необходимо использовать только чистую воду. В этом сегменте вода используется практически на всех этапах производства и необходима для обработки продукции. Наличие повышенной концентрации солей кальция и магния неминуемо ведут к определенным затратам. В первую очередь это повышенные расходы на электроэнергию, так как накипь очень плохой проводник тепла. Во вторую очередь это может быть полная или частичная замена оборудования и трубопровода. Трубы тоже подвергаются разрушительному воздействию, подвергаясь коррозии. Если ситуация не такая катастрофичная, то можно обойтись очисткой оборудования, по возможности. Если дело касается ёмкостей, то их отмывают механически. В этом случае останавливают производство. И опять же всё сводится к дополнительным расходам. Для очищения необходимо много химических средств. Поэтому чтобы не доводить до крайних ситуаций, вода, перед использованием, проходит фильтрацию, для избавления от солей жесткости.

4. Способы жесткой воды и как ее устранить?

Способов для умягчения воды немало, как для домашнего использования, так и для больших производств. Некоторые варианты могут быть универсальными. Но опять же, всё начинается с химического анализа воды по ГОСТу 31954-2012. Самый простой метод, используемый дома – это термический или по-простому кипячение. При этом необходимо кипятить воду при температуре 100 градусов. Произойдёт химическая реакция и соли кальция и магния распадутся, выпадут в осадок. Но много воды так не нагреешь, просто неудобно. И ёмкость, используемая для нагрева, будет покрыта накипью.

Более профессиональный метод – система обратного осмоса. Такой способ актуален и для быта, и для промышленности. Мембранная фильтрация позволяет добиться абсолютно чистой воды, дистиллированной. Способ позволяет очищать как временную, так и постоянную жесткую воду.

Ну и куда же без химических веществ. Один из способов – реагентный. Суть в добавлении реагентов в воду для создания химической реакции и очищения, с последующей фильтрацией. Метод, конечно, быстрый, но необходим точный расчет химических средств. Что проблематично сделать в домашних условиях.

В принципе, любой метод можно подогнать для бытового использования либо промышленного. Всё зависит от масштабности установки и количества фильтрующих элементов. Если для промышленности в одной системе могут стоять несколько одинаковых или разных фильтров, то дома часто используются картриджные фильтры, которые подлежат замене.

5. Какие бывают фильтры от жесткой воды?

Для установки станции водоподготовки в домашних условиях или промышленных используется разный набор фильтрующих элементов. Всё зависит от изначальной жесткости воды, тем более со временем у неё есть свойство меняться. Фильтры могут быть установлены от механических до ультрафиолетовых. Реагентные и безреагентные. Но в основном, используются ионные фильтры, полифосфатные, мембранные и на основе смолы.

5.1 Ионообменные.

Ионообменные установки представляют собой корпус с контроллером и ёмкостью для раствора. Главная часть системы – колба или картридж с ионной смолой. Процесс, применяемый в этой конструкции, ионообменный. Вода, насыщенная солями кальция и магния, поступает в установку, где расположена колба. При этом происходит разделение ионов в смоле. Они притягивают к себе соли жесткости, а вместо них в воду попадает натрий. Таким образом, происходит ионозамещение. Со временем смола насыщается примесями и её необходимо регенерировать. В домашних условиях удобнее устанавливать картридж, который не требует регенерации, а просто подлежит замене. На промышленных предприятиях к системе присоединяется специальный бак, где находится концентрированный солевой раствор. Фильтрующий элемент промывается этим концентратом. В итоге происходит отделение примесей от смолы, и она снова насыщается ионами. Раствор утилизируется, фильтр готов к работе. Частота промывки фильтра зависит от нескольких факторов. Во-первых, это конечно концентрация солей в изначальной воде. Чем их больше, чем вода жёстче, тем чаще регенерируют фильтр. Во-вторых, производительность системы. Если фильтрация постоянная и больших объёмов, то и промывка происходит чаще. Для каждой профессиональной системы добавлен контроллер, который следит за степенью наполнения примесями фильтра. А также количеством подаваемого раствора на регенерацию. Утилизируемый концентрат также подлежит обработке. Дело в том, что при промывке образуется агрессивный солёный раствор с добавлением солей жёсткости. Просто смыть в канализацию нельзя по экологическим нормам. Поэтому на производстве установлены дополнительные фильтры сточных вод. Такой способ умягчения воды очень популярен как в быту, так и на производстве. Отсутствие агрессивных реагентов и неприхотливость к первоначальному источнику делает систему ионозамещения очень гибкой и удобной. Из минусов эксперты выделяют стоимость системы и расходы на регенерирующий раствор. В промышленности сюда входит установка дополнительной системы фильтрации.

Рис. 3 Схема очистки воды ионным способом

5.2 Полифосфатные.

Полифосфатный фильтр – это фильтр, наполненный натриевой солью. Преимущество устанавливается для оборудования. Чтобы прибор получал только умягченную воду. При попадании воды в колбу происходит растворение солей. Соль впитывается кальцием и магнием. В итоге на стенках приборов образуется специальная пленка, которая не даёт осесть накипи. Преимущество данного фильтра в его низкой стоимости и простоте использования. Однако, фильтрующий элемент быстро расходуется и подлежит частой замене. Так же из их недостатков выделяют растворение защитной плёнки в горячей воде. При фильтрации и последующих этапах температура воды не должна превышать 55 градусов. Чаще такие фильтры устанавливают в быту, монтируя сразу в трубу или шланг, перед прибором. Для получения питьевой воды такой фильтр не подойдет. При растворении и смешивании солей, в ходе химической реакции, могут образовываться новые соединения. Так же не рекомендуется устанавливать для фильтрации стоковых вод. При установке полифосфатного фильтра стоковые воды, наполненные различными примесями, вступают в реакцию в полифосфатом.

Рис. 4 Полифосфатные фильтры

5.3 Обратный осмос.

Обратный осмос относится к мембранному типу фильтрации. Главный элемент – мембрана. Катушка, состоящая из множества мелких пор, которые пропускают только молекулы воды. Водный поток подаётся под давлением через фильтр. При этом ячейки мембраны настолько малы, что пропускают только воду. Соли кальция и магния остаются в порах. Промывка осуществляется путём напора воды на фильтрующий элемент. Такой фильтр способен выдавать ультрачистую умягченную воду. Устанавливают мембраны как по одной, так и несколько, в зависимости от нагрузки системы. Для домашнего использования подойдет один фильтр, даже при максимальном использовании. Преимущество мембраны в её уникальной способности очищать любой объём воды и неприхотливость в промывке. Также при умягчении не используются реагенты, что позволяет применять систему фильтрации как в промышленности, так и в домашних условиях. Недостатки в её чувствительности. Мембрана имеет свойство быстро засоряться, если не установлен предварительный фильтр. Как правило, это обычный механический фильтр для предварительной очистки. Замене фильтр подлежит не так уж и часто. Конечно, многое зависит от частоты его использования. Для быта система более упрощенная и существует просто замена элемента. В промышленных масштабах, где зачастую установлено несколько мембран, устанавливают автоматическую промывку фильтра по необходимости.

5.4 Комплексная очистка (с универсальной смолой).

Комплексная очистка представляет собой систему, способную заменить несколько фильтров на один. Используемое вещество – универсальная синтетическая смола. Её состав — это смесь из синтетических и природных компонентов ионообменных и сорбционных. Такой фильтр может использоваться для любых целей. Не только умягчает воду, но и удаляет остальные примеси. Принцип действия такой же, как и при ионозамещении, но здесь фильтрующим элементов выступает не ионная смола, а универсальная. Фильтр, при заполнении, так же регенерируют раствором. Уникальность его в многофункциональности и возможности замены нескольких систем фильтрации на одну.

6. Советы от экспертов по выбору фильтра от жесткой воды

Для выбора фильтра в первую очередь обязательно делается анализ воды. И неважно какой источник будет изначальным хоть водопроводная вода, хоть скважинная, хоть из озера. После получения результатов определяемся с нагрузкой на систему и сфере её применения. Если необходима питьевая вода, то лучшим вариантом станет система фильтрации обратного осмоса либо ионная установка. В обоих случаях умягчённая вода будет пригодна для употребления в пищу. При выборе фильтра основными критериями являются его производительность, габариты, стоимость, затраты на установку и расходные материалы. Конечно, самый дешевый фильтр не даёт гарантии качественной очистки. Но и самый дорогой может потребовать дополнительных затрат при эксплуатации. У каждого фильтрующего элемента есть плюсы и минусы. Из представленных вариантов самым дешевым и менее функциональным является полифосфатный фильтр. Его преимущество в простоте и низкой цене. Но невозможность работать в горячей воде и частое пополнение загрузки скорее минус, чем плюс. Ионный и мембранный метод примерно на одном уровне по стоимости и качеству очищения. Для домашнего использования ионные системы немного модернизированы по габаритам и лишены регенерации фильтра. Такое изменение необходимо, так как промывочный концентрат после регенерации необходимо снова очищать перед утилизацией. Для промышленности система осталась в изначальном варианте. Обратный осмос также разделен на домашнее и промышленно использование. Но в данном случае сама система в обоих вариантах одинаковая, различия только по внешним данным. При выборе фильтра особенное внимание необходимо уделить производителю. Неизвестные фирмы не смогут дать долгой гарантии работы фильтрующего элемента просто из-за отсутствия опыта работы. Крупные поставщики, которые уже давно на рынке, могут представить все необходимые документы по тестированию элементов, их работе и соответствие нормам. К тому же у таких производителей более долгая гарантия и уверенность в своём продукте.

Ниже представленно видео по сборке умягчителя воды

Источник