3 Раздел I. Жесткость воды и методы ее устранения

Анализ воды на жесткость предполагает обычно:
а) определение общей жесткости, Жо,
б) определение карбонатной жесткости, Жк
в) вычисление некарбонатной жесткости Жнк = Жо - Жк.
Таблица 1.1
Классификация воды по общей жесткости

Жесткость, мг-экв/л	Справочник по химии	Водоподготовка	Россия	USEPA (США)
0-1,5	Мягкая (0-4 мг-экв/л)	Очень мягкая	Мягкая	Мягкая
1,5-1,6		Мягкая		Умеренно жесткая
1,6-2,4			Средней жесткости
2,4-3,0			Достаточно жесткая	Жесткая
3,0-3,6		Умеренно жесткая
3,6-4,0			Жесткая
4,0-6,0	Средней жесткости
6,0-8,0		Жесткая	Очень жесткая
8,0-9,0	Жесткая
9,0-12,0
>12,0	Очень жесткая

1.2.1. Устранение жесткости воды.
1. Реагентные методы. Основаны на обработке воды реагентами, образующими с кальцием и магнием малорастворимые соединения СаСО₃, Са(ОH)₂, Мg(ОH)₂, Са₃(PО₄)₂.
В качестве реагентов используют известь, кальцинированную соду, гидроксиды натрия и бария, ортофосфат натрия. Умягчение воды известкованием применяют при ее высокой карбонатной и низкой некарбонатной жесткости. Кальцинированную соду применяют, если карбонатная жесткость немного больше некарбонатной. Фосфатирование применяют для доумягчения воды до значений 0,02-0,03 мг-экв/л.
Са²⁺ + 2НСО^-₃ + Са²⁺ + 2ОН^- = 2СаСО₃↓ + 2Н₂О
Mg²⁺ + 2НСО^-₃ + Са²⁺ + 4ОН^- = Mg(ОН)₂↓+ 2СаСО₃↓ + 2Н₂О.
При одновременном добавление извести и соды можно избавиться от карбонатной и некарбонатной жёсткости (известково-содовый способ). Карбонатная жёсткость при этом устраняется известью (см. выше), а некарбонатная – содой:
Са²⁺ + СО^2-₃= СаСО₃↓
Mg²⁺ + СО^2-₃ = Mg СО₃
и далее MgСО₃ + Са²⁺ + 2ОН ^-= Mg(ОН)₂↓ + СаСО₃↓
2.Термический метод. Для избавления от временной жёсткости необходимо просто вскипятить воду. При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка среднего или основного карбоната:
Ca(HCO₃)₂ = СаСО₃ ↓+ СО₂↑+ Н₂О,
Mg(HCO₃)₂ = Мg₂(ОН)₂СО₃↓ +3СО₂↑ + Н₂О,
и жёсткость воды снижается. Поэтому гидрокарбонатную жёсткость называют временной.
3. Термохимический метод. Умягчение осуществляют с применением извести и соды или едкого натра и соды при температуре воды более 100° С (до 165° С). Термохимический метод умягчения применяется в основном при подготовке воды для питания котлов. Только в этом случае утилизируется почти все тепло, затраченное на подогрев воды.
4.Магнитный метод. Механизм воздействия магнитного поля на воду окончательно не выяснен. Существующие гипотезы объясняют влияние магнитного поля на деформацию ионов, их сближение и образование центров кристаллизации; воздействие на коллоидные примеси в воде; влияние на структуру воды. Сущность метода заключается в том, что при воздействии магнитного поля накипь образуется не на поверхности нагрева, а в массе воды. Образующиеся рыхлые осадки легко удаляются. Метод эффективен при обработке кальциево-карбонатных вод.
5.Умягчение воды диализом (метод нано фильтрации) основан на разделении растворенных веществ с различными молекулярными массами под действием разных скоростей диффузии через полупроницаемую мембрану, разделяющую концентрированный и разбавленный растворы. Растворенные вещества (соли жесткости) диффундируют через мембрану в сторону разбавленного раствора, растворитель (вода) диффундирует в обратном направлении. Диализ осуществляется в мембранных аппаратах с нитро- и ацетат целлюлозными пленочными мембранами. Достаточно дорогой способ умягчения воды, требует предварительной очистки воды. При диализе происходит удаление из воды всех солей, в том числе необходимых человеку микроэлементов.