Вода – источник жизни и без нее невозможно представить нашего существования. Хотя химия и гласит, что вода представляет собой жидкость без цвета и запаха, мало кто с такой сталкивался. Как часто мы слышим о самых разных качествах воды, описывающих ее вкус или запах. Так как жидкость без вкуса становится сладкой, горькой или соленой, приобретает запах соды или сероводорода? Почему жидкости приписывают свойства матраца, обсуждая ее жесткость или мягкость и если так, то как определить жесткость воды в домашних условиях.

Что такое жесткость воды

Основополагающим качеством воды, делающей ее столь важной является способность растворять соли, минералы и даже металлы, отсюда и несвойственные ей признаки. Даже электропроводимость несвойственна чистой воде, в дистиллированном виде вода является диэлектриком, но все меняется, когда в нее попадают соли и прочие вещества.

Жесткость воды определяется уровнем ее минерализации, количеством растворенных в ней веществ, в основном это калий и магний.

Свойства воды очень важны при ведении хозяйства, так как прежде всего влияет на срок службы и эксплуатационные качества электронагревательных приборов, жесткая вода образует накипь на стенках и деталях, снижает эффективность моющих средств.

Обычно жесткость выше у грунтовых вод, они вбирают в себя больше солей, проходя через толщи земли, таким образом, в водоемах, питающихся дождевыми и талыми водами, показатели ниже. Поэтому количество солей неизменно изменяется и наивысшего уровня достигает в зимний период.

Виды жесткости

  1. Жесткость воды, если говорить научным языком — это вода с повышенным содержанием солей магния. Такую воду можно отличить по слегка металлическому привкусу и большому количеству накипи после кипячения воды.
  2. Временной же жёсткостью называют воду, которая после кипячения лишается более 90% вышеупомянутых солей кальция и магния.
  3. Некарбонатная жесткость – определяется непосредственно солями, вывести которые можно только химическим способом.

Как измерить жёсткость

Существуют ситуации, когда необходимо узнать жесткость воды для посудомоечной машины или определить ее пригодность для разведения аквариумных рыбок. Существует несколько способов проверить воду в домашних условиях. Естественно, без лаборатории все тесты весьма условны и не каждый сможет ими воспользоваться, так как не сможет понять разницы.

  • Проверить, как пенится мыло. Просто намыльте руки мылом, если оно хорошо пенится и легко смывается, значит, вода не очень жесткая и наоборот. Такой способ поможет определить лишь крайние показатели жесткости.
  • Проверьте интенсивность образования накипи на стенках чайника или тэнах нагревательных приборов, чем слой толще, тем выше жесткость. Проблема заключается в том, что невозможно определить непродолжительные изменения состава, процесс образования накипи не быстрый и способен дать лишь общее представление и только о временной жесткости.
  • Попробуйте воду на вкус, жесткая вода будет горьковатой. Способ также весьма приблизительный, не каждый человек сможет выступить в роли гурмана и понять разницу.
  • Более точную картину дают индикаторы жесткости, продаются чаще в виде бумажек, пропитанных специальным составом, меняющим цвет в зависимости от состава жидкости.
  • Есть и технические средства для измерения состава воды. Их называют TDS-метрами, приборы определяют общее количество растворенных в воде веществ. Устройство компактное и подходит к использованию в домашних условиях.

Не стоит забывать, что вода способна навредить бытовой технике или аквариумным рыбкам. Вода участвует во всех обменных процессах нашего организма и способна вызвать неприятные последствия, особенно часто вода из-под крана вызывает раздражение или сухость кожи, но может и стать причиной камней в почках.

Способы умягчения воды

Для смягчения воды существует несколько способов, некоторые из них применяются самостоятельно, но существуют и специальные фильтры. Каждый из способов направлен на то, чтобы подготовить воду к использованию ее в пищевых или технических целях, от дальнейшего применения и зависит метод смягчения воды.

  1. Самым простым и проверенным способом является кипячение. При температуре кипения, соли магния оседают на дне чайника, а сама вода становится в несколько раз менее жесткой.
  2. Применяются различные реагенты, вступающие в реакцию с накипью, преобразуя ее в соединения, которые крайне легко удалить обычной водой.
  3. Известь – при устранении временной накипи и незначительно некарбонатных;
  4. Синтетические средства – различные реагенты, нашедшие широкое распространение в бытовой технике для предотвращения накипи. При использовании реагентов можно не только снизить жесткость воды, но и от некоторых мутных взвесей. Недостаток заключается в том, что реагенты требуют бережного хранения и очень точной дозировки, а воду, обработанную ими, нельзя пить.

  1. Фильтрация воды через специальные ионизирующие вещества. Чаще применяются мелкозернистые смолы не подверженные к залипанию ржавчиной. Такие фильтры отличаются высокой производительностью и достаточным уровнем умягчения. Недостаток такой фильтрации в том, что вода после обработки непригодна для приготовления пищи, а фильтры требуют частой замены.
  2. Метод мембран основывается на процеживании воды через полупроницаемый фильтр под высоким давлением. Все примеси оседают на мембране, а на выходе остается лишь почти дистиллированная вода. Преимущество такой фильтрации в максимальной очистке воды не только от солей жесткости, но и от прочих примесей. Недостаток в высокой стоимости расходных материалов, необходимости создания давления около четырех атмосфер. Еще отфильтрованная вода теряет не только вредные, но и полезные вещества и требует последующей искусственной минерализации.
  3. Магнитные поля меняют физические свойства воды, в результате соли и силикаты удаляются в виде шлака, накапливающего в специальных отстойниках. Вода, обработанная таким способом, сама по себе способствует разрушению образовавшейся ранее накипи.
  4. Комбинированные методы совмещают в себе действие различных фильтров, которые подбираются в зависимости от последующего применения.

Способы фильтрации и выбор фильтра зависят от того, в каких целях будет использоваться вода после очистки, специалисты чаще рекомендуют для применения в быту комбинированные фильтры, позволяющие подогнать состав к максимально идеальному.

Домашние и профессиональные методы определения жесткости воды

Жёсткость – одна из важнейших характеристик воды. Это свойство воде придают соли магния и кальция (Mg и Ca), которые называют солями жёсткости. Чем меньше их концентрация, тем мягче вода.

Единицы измерения. Единой единицы измерения жёсткости воды в мире не существует. Этот показатель измеряют в градусах, наиболее часто используют немецкие, французские и американские единицы.

В соответствии с ГОСТом 31865-2012 за единицу измерения жёсткости в России принят градус (ºЖ), величина которого равна 1 мг-экв/л (в числовом выражении это соответствует концентрации Ca или Mg, эквивалентной 1/2 миллимоля на литр).

Для определения соотношения градусов разных стран используют условную единицу ppm (part per million, или пропромилле), то есть миллионную долю базовой массы: 1 ppm = 0,0001 % (1 мг на килограмм).

Показания бытовых приборов обычно выражены в единицах страны-производителя. Чтобы сравнить их с указанными в нормативных документах, полученные значения переводят в принятые в стране единицы измерения.

Значения градусов жёсткости, приведенных к ppm:

  • 1 dH (немецкий градус) = 17,8 ppm;
  • 1 f (французский градус) = 10 ppm;
  • 1 (английский градус, Clark) = 14,3 ppm;
  • 1 A (американский градус) = 1 ppm;
  • 1 мг-экв/л (1ºЖ) = 50,05 ppm.

Калькулятор перерасчета единиц жесткости воды

Подробнее про жесткость воды

Жесткость – это свойство воды, которое определяет ее потребительские качества и имеет важное хозяйственное значение. В процессе кипячения жесткая жидкость образует накипь на стенках и внутренних деталях нагревательных приборов, что вызывает ухудшение теплотехнических характеристик бытовой техники. Не особенно подходит она и для стирки, поскольку способствует снижению очищающих характеристик моющих средств и увеличивает их расход.

Градусы dH Характер воды Жесткость в мг. х экв/л. Эквивалент в mg/L
23 — 34° Очень жесткая выше 12 мг х экв/л 320 — 530 ppm
13 — 22° Жесткая 8 – 12 мг х экв/л 210 — 320 ppm
9 — 12° Средней жесткости 4 – 8 мг х экв/л 140 — 210 ppm
5 — 8° Мягкая 1,5 – 4 мг х экв/л 70 — 140 ppm
0 — 4° Очень мягкая До 1,5 мг х экв/л 0 — 70 ppm

Откуда берется высокая жесткость? Ее определяет наличие солей магния и кальция – химических компонентов, выполняющих роль активных регуляторов различных химических процессов в окружающей среде. Естественно, что жидкость, которая берется из разных водоемов, может иметь ту или иную степень жесткости. При этом река, озеро и любой другой источник пополняются из подземных источников, протекающих в известняковых пластах. Проходя через них, вода обогащается солями жесткости, а значит, будет жесткой. Для сравнения – данный показатель у поверхностных вод всегда заметно ниже, чем у подземных. Жесткость воды в природных источниках постоянно изменяется. Максимальных отметок она достигает зимой, а минимальных – весной, во время таяния снегов.

Таким образом, жесткой является та вода, которая содержит соли магния и кальция в больших количествах. Кстати, магниевые соли растворяются хуже кальциевых, и жидкость с их высоким содержанием имеет выраженный горький вкус.

Чем смягчить воду в стиральной машине автомат?

Для смягчения подойдут недорогие средства, которые найдутся в каждом доме, брендовые спецсредства, а также разнообразные фильтры.

Домашние средства

Эти недорогие товары найдутся в любой кладовке:

  • Пищевая сода. Приблизительно 3,5 грамма натрия двууглекислого смягчает 10 литров в барабане стиралки. Но не рекомендуется для натуральных, окрашенных тканей — они могут полинять.
  • Кальцинированная сода. Добавляется при стирке в дозатор вместе с порошком.
  • Лимонная кислота. 80 грамм на один цикл при температуре не выше 95 градусов.

Специальные средства химической промышленности

Продаются в супермаркетах, магазинах бытовой химии:

  • Стиральные порошки со смягчителями (2 в 1) позволят сэкономить на дополнительных смягчителях.
  • Смягчители типа «Калгон». Содержат в составе кальцинированную соду и другие компоненты, «связывающие» соли. Добавляются при каждой стирке одновременно с порошком для белья.

Очистительные фильтры

Устанавливаются непосредственно на шланг подачи воды в стиральную машинку. Можно установить один на входящей в квартиру трубе, а один, более тонкой очистки, на заливной шланг. Это может быть:

  • Солевой фильтр — недорогой и экономный.
  • Осмосный — для качественного смягчения.
  • Магнитный — «вытягивает» тяжелые и другие металлы.

Теперь вы знаете, чтобы вещи и техника служили дольше, необходимо очищать и смягчать воду любым удобным для вас способом.


Шкала жесткости воды

Выделяются следующие виды жесткости:

  1. Общая – определяется как суммарная концентрация ионов магния и кальция.
  2. Карбонатная – зависит от наличия в воде карбонатов, гидрокарбонатов кальция и магния. Практически полностью устраняется в ходе кипячения, поэтому второе название карбонатной жесткости – временная. В процессе нагрева гидрокарбонаты распадаются – образуется угольная кислота, а карбонаты кальция, гидроксиды магния выпадают в виде осадка.
  3. Некарбонатная – обусловлена присутствием магниевых и кальциевых кислотных солей. При кипячении не устраняется (то есть является постоянной).

Общая жесткость измеряется в GH. GH показывает суммарное содержание щелочноземельных металлов в виде ионов. Для примера – в воде, значение GH которой близкое к нулю, аквариумные рыбки не живут, употреблять ее в пищевых целях также не рекомендуется.

Постоянную и карбонатную

Постоянная жесткость — это лишь часть общей, от которой избавляться нельзя, да и растворить ее нагревом не получится. Карбонатной же называют, как раз переменную, т.к. она представляет собой излишки карбонатов солей. Определить жесткость воды для посудомоечной машины, означает выявить именно ту примесь, которую нужно устранить, чтобы карбонатный осадок не оседал на нагревательном элементе бытового прибора. Карбонатная жесткость как раз в состоянии загубить не только нормальную работу бытовых приборов, но и сами приборы.

Формула определения

Основная формула определена. При этом определить жесткость воды (карбонатную или постоянную) в домашних условиях можно исключительно по внешним признакам! Правда, накипь за один день не образовывается и, тем не менее, даже в домашних условиях можно поиграться с параметрами, как постоянной составляющей, так и переменной. Для этого есть несколько факторов. Если требуется поменять известковость для специфических целей, то делать это следует постепенно, без резких перепадов.

Формула для школьников

Нужно запомнить железное правило — поднять известковость воды всегда проще, чем понизить ее. Увеличить переменную составляющую на четыре единицы можно путем растворения в воде чайной ложки обычной пищевой соды. Причем разводится сода в 50 л.воды. Две такие ложки карбоната кальция на тот же литраж поможет увеличить общую и карбонатную составляющую жесткости. Но сама постоянная составляющая не вырастет, переменная подрастет на то же количество единиц.

Сделать меньше карбонатную известковость можно путем добавления кипяченной воды, для понижения общей известковости придется добавить дистиллята. Еще из простых способов снизить жесткость — выморозить воду. Чистая вода замерзает быстрее! Потому при заморозке, не замороженную воду сливают, а лед снова оставляют таять. У такой формулы показатель известковости будет поменьше на пару-тройку пунктов.

Как это сделать в домашних условиях?

В домашних условиях снижение известковости переменного типа доступно только путем кипячения или вымораживания. Постоянно кипятить воду для того, чтобы стирать или купаться — ужасно неудобно. На это уходит, чуть ли не полдня и воды все равно не хватает, т.к. на стенках чайника или в аквариуме продолжает накапливаться накипь, которую нелегко устранить.

Потому определить общую жесткость воды лучше всего, сделав химический анализ воды. Он не стоит баснословные деньги! А размер любого вида известковости выявит очень точно и самое главное, по параметрам, полученным в результате проверки намного проще подобрать правильное оборудование для очистки воды от ненужных примесей. Так, что определить карбонатную жесткость воды можно только исключительно с помощью специалистов. Самостоятельно, без оборудования и лабораторий сделать это не получится, только если купить дорогой TDS метр.

Что больше всего страдает от жесткости воды: аквариумы, стиральные и посудомоечные машины

При таком выборе, ответ очевиден — более всего страдает от некачественной воды бытовое оборудование. Аквариум сам не является оборудованием и от качества воды страдает не само стекло аквариума, хоть оно и теряет товарный вид, страдают рыбки, которых разводит потребитель. Именно им нужна вода с определенными параметрами. И тут корректируется не только известковость, но и кислотно-щелочной баланс и обеззараживание у такой воды свое, т.к. рыбки должны жить в определенной среде.

Что же касается стиральной и посудомоечной машин, то тут главное требование — мягкая вода. При работе с не мягкой водой осадок на стенках аквариума и нагревательных ТЭНах стиральной машины очень быстро приведет оборудование в негодность. Или же придется постоянно следить за уровнем осадка, чистить его, делать профилактические промывки, промывать оборудование водой с растворенной лимонной кислотой. Но ведь разбирать стиральную машинку обычному потребителю не удастся. Он может только сломать ее, если только не мастер по ремонту посудомоечных машин и бытового оборудования.

Потому максимум помощи бытовому оборудованию при известковой воде — это профилактические промывки, использование различных антинакипинов и т.п. Но самым большим подспорьем будет установка правильного умягчителя.

Наши рекомендации

Потребитель заметил, что на стенках аквариума, чайника или кастрюли начал образовываться рыхлый, неприглядный осадок, он может начать действовать. Пытаться как-то самостоятельно определить общую жесткость воды вряд ли получится. Это не железистость, когда воду можно просто отстоять и белое облако взвесей расскажет, что в воде есть излишек солей железа.

В любом случае, если забор воды идет из скважины или пруда, то обязательно нужно проверить состав воды и уже потом разрабатывать систему очищения. Что же касается просто жестковатой воды, то наугад покупать умягчитель тоже не рекомендуется, чтобы не потратить деньги на маломощный прибор, который не доведет воду до требуемого мягкого состояния.

Установите фильтры

Какие приборы доступны сегодняшнему потребителю? К счастью, выбор широк и ценовая линейка позволит подобрать нужный агрегат без особых усилий. Но есть одна особенность. Хоть в квартире, хоть в большом доме есть необходимость в воде для питья и в воде для мытья полов, в общем технической такой воде. Так вот устанавливать один фильтр умягчитель на все нужды не получится! Во всяком случае дешево не получится. Потому придется кооперировать два умягчителя. Один подойдет для обычных целей, другой придется подбирать непосредственно для готовки.

Советов по этому поводу в сети найти очень просто. Наиболее простой и доступный вариант — полифосфатный фильтр для питьевой воды и электромагнитный для умягчения всей воды, поступающей в квартиру. Так вся вода будет доведена до нужно состояния мягкости минимальными усилиями и адекватными затратами.

Как измерить жесткость

Для оценки показателей жесткости воды используются следующие способы:

  1. Комплексонометрическое титрование трилоном Б. Метод сложный и самый точный.
  2. Покупные тесты. Не на 100% точные, зато простые и недорогие.
  3. Измерение электропроводности. Используйте кондуктометр.
  4. С помощью ионометра и ионоселективных электродов.
  5. С применением методики титрования соляной кислотой проб воды. Сложный и не очень точный метод. То же самое можно сказать о тестах с применение хозяйственного мыла.

Под титрованием подразумевается добавление в воду реагента требуемой концентрации. Концентрация солей жесткости определяется в зависимости от реакции реагента с водой. Приготовить реактив просто – достаточно смешать кислоту с дистиллированной водой в заданных пропорциях. Готовый раствор опасности не представляет.

Проще всего использовать готовые тексты. Для этого 5 мл воды наливается в стаканчик, затем в жидкость по каплям добавляется содержимое теста, после каждой капли вода перемешивается. Делать так нужно до тех пор, пока цвет не станет зеленым вместо розового.

Приборы для измерения

Сегодня существуют два основных способа точно определить содержание солей. В аптеках или специализированных магазинах для тех, кто содержит аквариум, продаются экспресс-тесты и солемеры. Приборы точно определяют состав раствора, выделяя содержание солей и прочих веществ.

Недостаток применения оборудования в том, что стоить оно будет недешево. Однако все окупается точностью измерений и возможностью провести анализ самостоятельно, не прибегая к услугам лабораторий качества.

Влияние жесткости воды, нормативные требования и рекомендации

Какую воду можно употреблять для приготовления пищи и питья? Требования относительно жесткости жидкости зависят от условий конкретной местности. Учтите, что слишком жесткая вода имеет горький вкус и негативно влияет на работу органов пищеварения. ВОЗ конкретные цифры не называет, хотя исследований на тему связи качества воды с заболеваниями сердца, сосудов и других органов организма проводились неоднократно. Слишком мягкая вода – это тоже плохо, поскольку она нарушает водно-солевой баланс. Жидкость с жесткостью от 4 мг-экв/ чревата – главная причина образования накипи на внутренних деталях отопительных систем. Вредна она и для кожи, волос.

Подробнее про жёсткость воды

Продолжаем раздел “Вода” и подраздел “Теоретические основы” статьёй Подробнее про жёсткость воды. Подробнее – потому что тема жёсткости воды уже всплывала на нашем интересном и полезном сайте в статье Жёсткая вода. Жёсткость воды вспоминается в первую очередь с накипью и умягчителем воды – прибором, который должен справляться с жёсткой водой и препятствовать образованию накипи.

Подробнее про жёсткость воды мы поговорим про жёсткость воды с точки зрения химии, разновидности жёсткости воды, единицы измерения жёсткости воды (в том числе в разных странах). Рассмотрим, откуда берётся жёсткость воды и как влияет жёсткость на качество воды.

Для начала немного про термины. В статье часто упоминаются слова “катионы” и “анионы”. Катионы и анионы – это положительно и отрицательно заряженные ионы. Ион (др.-греч. ἰόν — идущее) — электрически заряженная частица, образующаяся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов. Соответственно, если потеря – то заряд частицы положительный. Если присоединение – то заряд частицы отрицательный (поскольку электрон имеет однозначно отрицательный заряд).

Жёсткость воды с точки зрения химии

Понятие жесткости воды принято связывать с катионами кальция (Са 2+ ) и в меньшей степени магния (Mg 2+ ). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости) способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na + ) таким свойством не обладают.

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они обЪединяются.

Катионы Анионы
Кальций (Ca 2+ ) Гидрокарбонат (HCO3 – )
Магний (Mg 2+ ) Сульфат (SO4 2- )
Стронций (Sr 2+ ) Хлорид (Cl – )
Железо (Fe 2+ ) Нитрат (NO3 – )
Марганец (Mn 2+ ) Силикат (SiO3 2- )

На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al 3+ ) и трехвалентное железо (Fe 3+ ) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, “вклад” в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва 2+ ).

Разновидности жесткости воды.

Различают следующие разновидности жёсткости воды:

Общая жесткость. Определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость. Определяется наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.

Некарбонатная жесткость. Обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Единицы измерения жёсткости воды.

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м 3 ). На Украине используется как моль/м 3 , так и мг-экв/л (миллиграмм эквивалент на литр). Численно эти значения совпадают. Кстати, л и дм 3 – это одно и тоже, литр и дециметр кубический.

Кроме этого в различных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (d o , dH), французский градус (f o ), американский градус, ppm CaCO3.

Соотношение этих единиц жесткости представлено в следующей таблице:

Единицы жесткости воды
Моль/м 3 (мг-экв/л) Немецкий градус, d o Французский градус, f o Американский градус ppm (мг/дм 3 )СаСО3
1.000 2.804 5.005 50.050 50.050
  1. Один немецкий градус соответствует 10 мг/дм 3 СаО или 17.86 мг/дм 3 СаСО 3 в воде.
  2. Один французский градус соответствует 10 мг/дм 3 СаСО3 в воде.
  3. Один американский градус соответствует 1 мг/дм 3 СаСО3 в воде.

Чтобы не заморачиваться пересчётами вручную, можно создать табличку пересчёта единиц жёсткости. Которую, кстати сказать, вы можете скачать по ссылке Таблица пересчёта единиц измерения жёсткости воды.

Откуда берётся жёсткость воды

Ионы кальция (Ca 2+ ) и магния (Mg 2+ ), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Жесткость воды колеблется в широких пределах и существует множество типов классификаций воды по степени ее жесткости. Ниже в таблице приведены целых четыре примера классификации. Две классификации из российских источников – из справочника “Гидрохимические показатели состояния окружающей среды” и учебника для вузов “Водоподготовка”. A две – из иностранных: нормы жесткости немецкого института стандартизации (DIN 19643) и классификация, принятая Агентством по охране окружающей среды США (USEPA) в 1986.

Таблица наглядно иллюстрирует гораздо более “жесткий” подход к проблеме жесткости за границей. И не без причины, о чём – ниже.

Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са 2+ ) быстро падает и редко превышает 1 г/л. Содержание же ионов магния (Mg 2+ ) в высокоминерализованных водах может достигать нескольких граммов, а в соленых озерах – десятков граммов на один литр воды.

В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм 3 ).

Как влияет жёсткость на качество воды

С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения.

Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные не достаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный эффект на баланс минеральных веществ в организме человека.

Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе водопровода отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень жесткие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0.05-0.1 мг-экв/л).

Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование “мыльных шлаков” в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, на волосах (неприятное чувство “жестких” волос хорошо известное многим). Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры.

Признаком такого негативного воздействия является характерный “скрип” чисто вымытой кожи или волос. Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство “мылкости” после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановление той защиты кожи, которой нас и так снабдила природа.

Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

Жесткость воды

Жесткость воды (англ. Hardness of water, water hardness, hard of water, stiffness of water; нем. Härte f, Härte f des Wassers, Wasserhärte f) — совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция и магния.

Общее описание

Жесткость воды определяют по количеству солей кальция и магния в ней. Если вода содержит значительные количества таких солей, то такую ​​воду называют жесткой, а когда этих солей совсем нет, либо они содержатся в незначительных количествах, то мягкой.

Различают временную, или карбонатную, жесткость воды и постоянную. Временная жесткость обусловливается наличием кислых карбонатов (гидрокарбонатов) кальция и магния: Ca (HCO 3) 2 и Mg (HCO 3) 2, а стала — наличием сульфатов и хлоридов кальция и магния: CaSO 4, MgSO 4, CaCl 2 и MgCl 2. Общая жесткость воды представляет собой сумму временной и постоянной жесткости.

Жесткая вода непригодна почти для всех отраслей производства. Так, например, жесткую воду нельзя использовать для стирки белья, мытья шерсти и окраски тканей, потому что в ней мыло теряет свою моющую способность. Это объясняется тем, что растворимый в воде стеарат натрия С 17 Н 35 COONa, который составляет главную составляющую часть мыла, переходит в нерастворимый стеарат кальция (или магния), образуя так называемое кальциевая (или магниевое) мыло:

При этом мыльная пена образуется только после полного осаждения ионов кальция и магния, на что непродуктивно расходуется много мыла. Кроме того, создаваемый осадок кальциевого и магниевого мыла прочно оседает на волокнах тканей и забрудюе их, а при окраске образует пятна.

Жесткая вода непригодна и для целого ряда других производств: бумажного, кожевенного, крахмального, спиртового и тому подобное. Она непригодна и для паросилового хозяйства, так как при кипячении воды образуется накипь, которая плохо проводит тепло, вследствие чего увеличивается расход топлива. Накипь вызывает интенсивное разрушение стенок котлов, что может привести к аварии.

Для приготовления пищи жесткую воду тоже не употребляют, потому что в ней плохо развариваются мясо и овощи. Для питья она тоже непригодна.

Методы определения жесткости воды

Жесткость воды чаще всего определяют титрованием раствором двунатриевая соли етилендиаминтетраацетатнаи кислоты (комплексоны ИИИ, трилон Б) в щелочной среде в присутствии индикатора хромоген черный специальный или эриохром черный. Пользуясь другим специальным индикатором — мурексид, определяют кальциевую Т.В .; магниевую Т.В. рассчитывают по разнице между результатами двух определений. Если содержание кальция и магния в воде было определено другими способами, общую Т.В. можно вычислить по формуле: Т = Са 2+ + Мg 2+, где Т — общая Т.В., ммоль / дм3; Са 2+ и Мg 2+ — концентрация кальция и магния, ммоль / дм3.

Классификация воды по твердости

Вода с Т. менее 4 ммоль / дм3 характеризуется как мягкая, от 4 до 8 ммоль / дм3 — средней жесткости, от 8 до 12 ммоль / дм 3 — твердая, более 12 ммоль / дм3 — очень жесткая.

  • очень мягкая — до 1,5 ммоль / дм;
  • мягкая — 1,5-3,0 ммоль / дм;
  • умеренно жесткая — 3,0-6,0 ммоль / дм3;
  • твердая — 6,0-9,0 ммоль / дм3;
  • очень твердая — более 9,0 ммоль / дм3.

Единицы измерения

Для численного выражения жесткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендуемая единица СИ для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль / м³), но, на практике, для измерения твердости чаще используется миллимоль на литр (ммоль / л), ммоль / дм³.

В разных странах используются различные внесистемные единицы — градусы жесткости.

Градус Обозначение Определение Величина
мг-экв / л ммоль / л
Немецкий ° dH (degrees of hardness), ° dGH (German (Deutsche) Hardness), ° dKH (для карбонатной жесткости) 1 часть оксида кальция (СаО) или 0,719 частей оксида магния (MgO) на 100 000 частей воды 0,3566 0,1783
Английский ° e 1 гран CaCO 3 в 1 английский галлон воды 0,2848 0,1424
Французский ° TH 1 часть CaCO 3 на 100.000 частей воды 0,1998 0,0999
Американский ppm 1 часть CaCO 3 на 1.000.000 частей воды 0,0200 0,0100

Способы устранения жесткости воды

Для устранения жесткости воды, то есть ее смягчения, из воды нужно удалить ионы Са 2+ и Mg 2+ в виде нерастворимых солей.

  • Временную жесткость воды устраняют кипячением:
    • Ca (HCO 3) 2 = СаСО3 ↓ + Н 2 О + СО 2
    • Mg (HCO 3) 2 = MgCO 3 ↓ + Н 2 О + СО 2

При нагревании ионы Са 2+ и Mg 2+ выводятся из раствора в виде нерастворимых карбонатов. Именно легкость устранения временной жесткости воды при нагревании приводит название — «временная».

  • Постоянную жесткость воды, обусловленную сульфатами и хлоридами кальция и магния, невозможно устранить кипячением, поскольку эти соли не разлагаются. Название «постоянная жесткость» происходит именно от того, что ее нельзя устранить простым нагревом воды. Ее устраняют введением в воду некоторых реагентов — натрий карбоната (кальцинированная сода), кальций гидроксида (известковая вода), натрий ортофосфата. Одновременно устраняется как временная, так и постоянная, то есть общая жесткость воды. К примеру:
    • Ca (HCO 3) 2 + Са (ОН) 2 = 2СаСО 3 ↓ + 2Н 2 О
    • MgSO 4 + Na 2 СО3 = MgCO 3 ↓ + Na 2 SO 4
    • Ca (HCO 3) 2 + Na 2 СО3 =СаСО3 ↓ + 2NaHCO 3
    • 3CaSO 4 + 2Na 3 РО4 = Са 3 (РО4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4
  • Современный способ смягчения воды основан на использовании ионообменных смол — катионитов. Катиониты — это твердые вещества, нерастворимые в воде, в состав которых входят подвижные катионы Na + в виде солей органических кислот, зафиксированных на поверхности носителя. Упрощенно их обозначают так: Na 2 R. Катионы Na + могут обмениваться на катионы окружающей среды, например Са 2+ и Mg 2+. При пропускании жесткой воды через колонку с катионитом ионы Са 2+ и Mg 2+ задерживаются в нем, а катионы Na + из катионита переходят в воду:
    • Na 2 R + Са 2+ = CaR + 2Na +

Катионит периодически регенерируют, промывая его концентрированным раствором натрия хлорида.

Твердость природной воды

  • Твердость природной воды колеблется в широких пределах; она неодинакова в разных природных водах, в одном и том же водном объекте величина ее изменяется по временам года. В поверхностных водах Т. достигает наибольших величин в конце зимы, маленьких — в период половодья. В поверхностных водах обычно преобладает карбонатная Т. (70-80% общей). Магниевая Т.В. редко превышает 30% общей, однако в некоторых районах (Донбасс, Кривой Рог) достигает 60% общей. Т. подземных вод, особенно в артезианских колодцах, меньше изменяется в течение года.
  • Твердость речных вод Украины, как и минерализация воды возрастает с северо-запада на юго-восток. В речных водах Полесья твердость составляет 2-3 ммоль / дм³, в Днепре — 4-5 ммоль / дм³, а в малых и средних реках Приазовья — 15-30 ммоль / дм³, что ограничивает возможности использования местных водных ресурсов.
  • Твердость морской воды: Черное море — кальциевая 12,0 ммоль / дм 3, магниевая 53,5 ммоль / дм 3, общая 65,5 ммоль / дм3; Каспийское море — кальциевая 36,4 ммоль / дм 3, магниевая 30 ммоль / дм 3, общая 66,4 ммоль / дм3; океан — кальциевая 22,5 ммоль / дм 3, магниевая 108 ммоль / дм 3, общая 130,5 ммоль / дм3.

Твердость питьевой воды

В Украине согласно Государственных санитарных норм и правил «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком» (ГСанПиН 2.2.4-171-10), утвержденных Минздравом Украины 12.05. 2010, которые в целом регулируют качество питьевой воды — приняты следующие нормативы показателей твердости (жесткости) питьевой воды:

  • вода водопроводная — до 6,5 ммоль / дм³ (в отдельных случаях с разрешения санитарных служб — до 10 ммоль / дм³)
  • вода колодцев и каптажей источников — до 10 ммоль / дм;
  • вода фасованная из пунктов разлива и с питьевых бюветов — 7 ммоль / дм³.

Видео по теме

Что такое жесткость воды? Классификация воды по классу жесткости.

Различный суммарный уровень растворенных в воде солей кальция Са и магния Mg характеризует так называемую общую жесткость воды. Гидрокарбонаты магния и калия образуют карбонатную (временную) жесткость, которая полностью устраняется при длительном кипячении воды, но переходит в нерастворимый осадок с выделением углекислого газа.
Налет или накипь на поверхностях теплообмена, равно как и углекислый газ, ведущий к интенсивной коррозии металлов, являются факторами, существенно влияющими на эффективность парового оборудования, прежде всего мощных котлов. Поэтому умягчение воды требует последующего удаления образующегося углекислого газа и удаления нерастворимых солей.

Углекислый газ высвобождается при нагреве воды и удаляется воздухоотводчиками. Нерастворимые соли удаляются из систем периодической промывкой котлов.
Свойство воды омывать поверхности, не оставляя налета, хорошо известно в быту. Мягкая вода хорошо мылится, и после нее остается только естественный слой жира, выделяемый поверхностным слоем кожи. При жесткой воде остается остается ощущение некоторого дополнительного неестественного покрова.
Измеряется общая жесткость в разных странах в своих единицах:
— ppm (или мг/литр) CaCO3;
— dH (немецкий градус жесткости) — Германия;
— f (французский градус жесткости) — Франция;
— мг-экв/л.
При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается мягкой;
от 4 до 8 мг-экв/л — средней жесткости,
от 8 до 12 мг-экв/л — жесткой;
свыше 12 мг-экв/л — особо жесткой.

ОЦЕНКА ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ.

Для оценки жесткости воды, показания прибора преобразуйте в соответствии со следующим правилом:
1 dH (Немецкий градус) = 17.8 ppm
1 f (Французский градус) = 10 ppm
1 мг-экв/л = 50.05 ppm

Влияние воды и растворенных в ней веществ на организм человека.

Роль воды в организме человека. Человек состоит из воды на 70-80%; мозг человека — на 85%; эмбрион — на 95%; меньше всего воды в костях — 30%. Вода — основной растворитель в человеческом организме, в ней переносятся все вещества — соли, кислород, ферменты, гормоны. Поэтому все вещества, вырабатываемые нашим организмом, водорастворимы. При растворении веществ очень важен химический состав воды, ведь чем больше посторонних примесей в воде, тем хуже она растворяет вещества. (Например, водопроводная вода на 1/5 часть уже занята посторонними примесями и человеку остается только 4/5 от выпитого объема).
Все органические соединения, находящиеся в воде, можно условно разделить на мелкие (размер молекулы — меньше 100 килодальтон) и крупные (размер молекулы — от 100 килодальтон). Наиболее опасны для человека крупные органические соединения, которые на 90% являются канцерогенами или мутагенами. Наиболее опасны хлорорганические соединения, образующиеся при кипячении хлорированной воды, т.к. они являются сильными канцерогенами, мутагенами и токсинами. Остальные 10% крупной органики в лучшем случае нейтральны в отношении организма. Полезных для человека крупных органических соединений, растворенных в воде, всего 2-3 (это ферменты, необходимые в очень малых дозах). Воздействие органики начинается непосредственно после питья. В зависимости от дозы это может быть 18-20 дней или, если доза большая, 8-12 месяцев.
Содержащиеся в воде ионы тяжелых металлов, попадая в наш организм, остаются там навсегда, вывести их можно только с помощью белков молока и белых грибов. Достигая определенной концентрации в организме, они начинают свое губительное воздействие — вызывают отравления, мутации. Кроме того, что сами они отравляют организм человека, они еще и чисто механически засоряют его — ионы тяжелых металлов оседают на стенках тончайших систем организма и засоряют почечные каналы, каналы печени, таким образом снижая фильтрационную способность этих органов. Соответственно, это приводит к накоплению токсинов и продуктов жизнедеятельности клеток нашего организма, т.е. самоотравление организма, т.к. именно печень отвечает за переработку ядовитых веществ, попадающих в наш организм, и продуктов жизнедеятельности организма, а почки — за их выведение наружу. К тяжелым металлам относятся Pb (свинец), Al (алюминий), Mn (марганец), Si (кремний), Fe (железо), Se (селен), Zn (цинк), Hg (ртуть), Cd (кадмий).

Марганец забивает канальцы нервных клеток. Снижается проводимость нервного импульса, как следствие повышается утомляемость, сонливость, снижается быстрота реакции, работоспособность, появляются головокружение, депрессивные, подавленные состояния. Особенно опасны отравления марганцем у детей и эмбрионов (когда женщина беременна) — приводит к идиотии. Из 100 детей, матери которых во время беременности подверглись отравлению марганцем, 96-98 рождаются идиотами. Есть также теория, что токсикозы на ранних и поздних сроках беременности вызываются марганцем. В водопроводной воде — избыток марганца. Кроме воды марганец содержится в воздухе из-за производственных выбросов. В природе марганец затем накапливается в грибах и растениях, попадая таким образом в пищу. Марганец почти невозможно вывести из организма; очень тяжело диагностировать отравление марганцем, т.к. симптомы очень общие и присущи многим заболеваниям, чаще же всего человек просто не обращает на них внимания.

Алюминий так же оказывает общее отравляющее и засоряющее действие на организм человека. В водопроводной воде его избыток связан с тем, что излишки железа на водозаборе удаляют сульфатом алюминия. Реагируя с ионами железа, сульфат алюминия дает нерастворимый осадок, в который выпадает, в принципе и железо, и алюминий, но в реальности в воде остается и железо, и алюминий.

Селен необходим человеку в очень малых дозах, при малейшем превышении дозы он превращается в канцероген, мутаген и токсин. Человеку можно безопасно восполнить недостаток селена с помощью специальных минеральных комплексов; селен также содержится в морской капусте.

Железо бывает в природе в трех состояниях — молекулярное железо F0(когда оно куском), Fe2+ — необходимо в организме человека как переносчик кислорода (в молекуле гемоглобина 4 иона F2+) и F3+ — вредное для человека — оно и есть ржавчина. Железо необходимо организму человека, но только в определенной пропорции и в виде иона F2+. В водопроводной воде большой избыток железа, т.к. в природной воде его много, плюс ржавые трубы, по которым течет вода к потребителям.

Кальций необ ходим в организме человека для строения костной ткани (зубы, кости), мышечной ткани (мышцы, мышца сердца), поддержания проводящей функции нервной ткани. При избытке кальций нейтрален по отношению к организму человека, однако, это снижает качество воды — соли кальция образуют накипь и мутность воды.

Магний необходим для нормальной деятельности нервных клеток. Однако, его количество в воде должно быть ограниченно, т.к.

при избытке он действует на подобие марганца — засоряет канальцы нервных клеток, только он менее активен и проще выводится из организма.

Калий также необходим для нормальной жизнедеятельности организма, т.к. является компонентом калий-натриевого насоса. Калий-натриевый насос — это структура на мембране каждой клетки, благодаря которой в клетку проникают вещества из межклеточной жидкости, а из клетки выводятся продукты ее жизнедеятельности. Кроме того, особенно важен калий для сердечно-сосудистой деятельности, т.к. он нормализует давление крови и работу сердца.

Жесткость воды.

ды определяется концентрацией ионов щелочноземельных металлов. К ним относятся преимущественно хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты и т. д. По жесткости вода дополнительно подразделяется на:

• мягкую (до 7 °dH),
• средней жесткости (до 14 °dH),
• жесткую (до 21 °dH) и очень жесткую (> 21 °dH).
Чем выше степень жесткости, тем больше ионов содержится в воде. В настоящее время обозначение °dH (“градус немецкой жесткости”) вышло из употребления и применяется ммоль/л.

Для численного выражения жёсткости воды указывают концентрацию в ней катионов кальция и магния. Рекомендованная единица системы СИ для измерения концентрации — моль на кубический метр (моль/м³), однако, на практике для измерения жёсткости чаще используется миллимоль на литр (ммоль/л). В России для измерения жёсткости чаще используется нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса делённая на валентность). Числовое значение жесткости, выраженное в молях на кубический метр равно числовому значению жесткости, выраженному в миллиграмм эквивалентах на литр (или кубический дециметр), т.е.: 1моль/м3=1ммоль/л=1мг-экв/л=1мг-экв/дм3. Иногда указывают концентрацию, отнесённую к единице массы, а не объёма, особенно, если температура воды может изменяться или если вода может содержать пар, что приводит к существенным изменениям плотности. В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

В СССР до 1952 года использовали градусы жёсткости, совпадавшие с немецкими.

Жесткость воды. Массовая концентрация кальция и магния в воде

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Факультет естественных наук и природных ресурсов

Кафедра химии и экологии

Жесткость воды.

Массовая концентрация кальция и магния в воде.

Методические указания

Жесткость воды. Массовая концентрация кальция в водах: Методические указания/ Составитель — НовГУ, Великий Новгород, 2008. – 12 с.

Понятие жесткости, источники кальция в воде, влияние на живые организмы.

Методические указания предназначены для студентов специальности 020801.65 — «Экология» и всех студентов, изучающих «Общую экологию».

1 Жесткость воды

Жесткость — свойство воды, обусловленное присутствием в ней растворенных солей щелочно-земельных металлов (преимущественно кальция и магния). Различают жесткость кальциевую и магниевую, связанную с присутствием в воде соответственно ионов кальция и магния. Суммарное содержание ионов этих металлов в воде называется общей жесткостью.

Общая жёсткость подразделяется на карбонатную, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов и карбонатов кальция и магния, и некарбонатную, обусловленную наличием кальциевых и магниевых со­лей сильных кислот.

Карбонатную жесткость также называют временной (устранимой), а некарбонатную — постоянной. Гидрокарбонаты кальция и магния при длительном кипячении воды разлагаются с выделением диоксида уг­лерода и выпадающих в осадок карбонатов кальция и магния (при дальнейшем кипячении карбонат магния гидролизуется с образованием гидроксида); жесткость воды при этом уменьшается:

Са(НСО3)2 = СО2↑ + СаСО3↓ + Н2О;

Mg(HCО3)2 = СО2↑+ MgCО3| + H2О;

MgCО3 + Н2О = Mg(OH)2↓ + СО2↑.

Жесткость, оставшаяся после кипячения воды в течение опреде­ленного времени, достаточного для полного разложения гидрокарбона­тов и удаления диоксида углерода (обычно 1-1,5 ч), называется посто­янной жесткостью. Постоянная жесткость является важной характери­стикой качества воды, используемой для технических целей. Она пре­имущественно зависит от содержания ионов кальция и магния, кото­рые после кипячения уравновешиваются сульфатами и хлоридами. Эту часть постоянной жесткости, называемую также остаточной жестко­стью, можно найти по разности между общей жесткостью и концентра­цией гидрокарбонатов, выраженной в миллимолях на кубический де­циметр. Однако кроме остаточной жесткости в воде после кипячения остается небольшое количество ионов кальция и магния, обусловленное растворимостью карбоната кальция и гидроксида магния. Эта часть по­стоянной жесткости называется неустранимой жесткостью. Поскольку растворимость карбоната кальция и гидроксида магния в присутствии ионов кальция и магния в растворе весьма незначительна, обычно не­карбонатную (остаточную) жесткость отождествляют с постоянной же­сткостью.

Жесткость воды в настоящее время выражают в миллимолях коли­чества вещества эквивалентов (КВЭ) Са2+ и Mg2+, содержащихся в 1 дм3 воды — ммоль/дм3 КВЭ (ранее эту единицу обозначали мг·экв/л или мг·экв/дм3). Миллимоль КВЭ Са2+ и Mg2+ равны соответственно 20,04 мг/моль и 12,15 мг/ммоль.

В естественных условиях ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбо­натными минералами и при других процессах растворения и химиче­ского выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиальные процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий: силикатной, металлургической, стекольной, химиче­ской промышленности, стоки с сельскохозяйственных угодий.

Общая жесткость поверхностных вод колеблется в основном от единиц до десятков миллимолей КВЭ в кубическом дециметре, при­чем карбонатная жесткость часто составляет 70-80 % от общей жест­кости. Она подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период паводка. Жесткость подземных вод более постоянна.

Вода с жесткостью менее 4 ммоль/дм3 КВЭ характеризуется как мягкая; от 4 до 8 ммоль/дм3 КВЭ — средней жесткости; от 8 до 12 ммоль/дм3 КВЭ — жесткая; более 12 ммоль/дм3 КВЭ — очень жесткая.

Обычно преобладает (иногда в несколько раз) жесткость, обу­словленная ионами кальция, однако в отдельных случаях, магниевая жесткость может достигать 50-60 % общей жесткости и более (часто магниевая жесткость превосходит кальциевую в морских и океаниче­ских водах, либо в поверхностных водах суши с высоким содержанием сульфат-ионов).

Высокая жесткость оказывает отрицательное влияние на свойст­ва воды используемой в промышленности и для хозяйственно-бытовых целей. Жесткие требования в отношении величины жесткости предъ­являются к воде, питающей паросиловые установки, поскольку в присутствии сульфатов и карбонатов кальций и магний образуют проч­ную накипь, уменьшающую теплопроводность металла и приводящую к перерасходу топлива и перегреву котлов. Для устранения жесткости применяют различные способы — осаждение труднорастворимых солей кальция и магния химическим или термическим путем, умягчение с по­мощью ионитов.

Высокая жесткость, особенно, обусловленная превышением солей магния, ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горь­коватый вкус и оказывая отрицательное воздействие на органы пище­варения. Предельно допустимая величина жесткости в питьевых водах 7 ммоль/дм3 КВЭ, но в некоторых случаях допускается использовать для питьевых целей воду с жесткостью 10 ммоль/дм КВЭ.

1.1 Метод измерения жесткости

Выполнение измерений жесткости основано на способности ио­нов кальция и магния в среде аммонийно-аммиачного буферного рас­твора (рН 9-10) образовывать с трилоном Б малодиссоциированные комплексные соединения. При титровании вначале связывается каль­ций, образующий более прочный комплекс с трилоном Б, а затем магний. Конечная точка титрования определяется по изменению ок­раски индикатора эриохрома черного Т от вишнёво-красной (окраска соединения магния с индикатором) до голубой (окраска свобод­ного индикатора).

Границы погрешности при вероятности Р=0,95 (±Δ):

от 0,060 до 2,000 ммоль/дм3 – 0,037+0,040Х

св.2,000 до 13,00 включ. – -0,05+0,073Х

1.2 Ход работы

Выбор условий титрования

Объём аликвоты пробы воды для выполнения измерений вели­чины жесткости выбирают исходя из предполагаемой величины жё­сткости или по результатам оценочного титрования.

Для оценочного титрования отбирают 10 см3 воды, добавляют 0,5 см3 буферного раствора, 7-10 мг индикатора эриохрома черного Т и титруют раствором трилона Б с до перехода окраски из вишнево-красной в голубую. По величине израсходованного на титрование объёма раствора трилона Б выбирают из таблицы 1 соответствующий объем аликвоты пробы воды для выполнения измерений величины жесткости.

Таблица 1 — Объём пробы воды, рекомендуемый для выполнения измерений жесткости

Предполагаемая жесткость воды, моль/дм3

Объем раствора трилона Б, израсходованный при оценочном титровании, см3

Рекомендуемый объем аликвоты пробы воды, см3