Министерство Здравоохранения Республики Узбекистан Министерство Высшего и специального образования Республики Узбекистан

Жесткость воды и способы ее устранения

В природе чистая вода не встречается: она всегда содержит большое количество солей кальция и магния. Жесткость воды – совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде катионов кальция Са²⁺ и катионов Мg²⁺.

Если концентрация этих катионов велика, то воду называют жесткой, если мала – мягкой. Именно они придают специфические свойства природным водам. При стирке белья жесткая вода ухудшает качество тканей и требует повышенной затраты мыла которое расходуется на связывание катионов Са²⁺ и Мg²⁺
2 С₁₇Н₃₅СОО^- + Са²⁺ =(С₁₇Н₃₅СОО)₂Са
2 С₁₇Н₃₅СОО^- + Мg²⁺ =(С₁₇Н₃₅СОО)₂Мg
и пена образуется лишь после полного освобождения этих катионов. Правда некоторые синтетические моющие средства хорошо моют и в жесткой воде, так как и кальциевые и магниевые соли легко растворяются.
В жесткой воде с трудом развариваются пищевые продукты, а сваренные в ней овощи невкусны. Очень плохо заваривается чай и вкус его теряется. В то же время в санитарно – гигиеническом отношении эти катионы не представляют опасности, хотя при большом содержании катионов магния Мg²⁺ вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие на кишечник человека.
Катионы кальция Са²⁺ обуславливают кальциевую жесткость, а катионы магния Мg²⁺ - магниевую жесткость воды. Общая жесткость складывается из кальциевой и магниевой, т.е. из суммарной концентрации в воде катионов Са²⁺ и Мg²⁺.
Различают жесткость карбонатную и некарбонатную. Карбонатной называется жесткость, присутствием той части катионов Са²⁺и Мg²⁺, которая эквивалентна содержащимся в воде гидрокарбонатным ионам НСО₃^-. Иными словами, карбонатная жесткость вызвана присутствием гидрокарбонатов кальция и магния. При кипячении гидрокарбонаты разрушаются, а образующиеся малорастворимые карбонаты выпадают в осадок, и общая жесткость уменьшается на значение карбонатной жесткости. Поэтому карбонатную жесткость называют также временной жесткостью. При кипячении катионы кальция Са²⁺ осаждаются в виде карбоната кальция:
Са²⁺+2НСО₃^- = + Н₂О + СО₂
а катионы магния Мg²⁺ - в виде основного карбоната или в виде гидроксида магния (при рН>10,3):
2Мg²⁺ + 2НСО₃^- + 2ОН^- = (МgОН)₂СО₃ + Н₂О + СО₂
(гидроксид-ионы ОН^- образуются за счет взаимодействия ионов НСО₃^- с водой:
НСО₃^- + Н₂О = Н₂СО₃ +ОН^-).
Остальная часть жесткости, сохраняющаяся после кипячения воды, называется некарбонатной. Она определяется содержанием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния. При кипячении эти соли не удаляются, а поэтому некарбонатную жесткость называют также постоянной жесткостью.
Количественно жесткость воды характеризуется степенью жесткости.
Рассмотрим количественную характеристику жесткости воды. Степень жесткости воды вырахается по-разному. В нашей стране её выражают числом миллиэквивалентов (мэкв) катионов Са²⁺ или 12,16 мг/л катионов Мg²⁺, содержащихся в 1л воды. Так как 1 мэкв жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л катионов Са²⁺ или 12,16 мг/л катионов Мg²⁺, то согласно определению, общую жесткость воды Ж (в мэкв/л) можно вычислить по формуле
Ж=
где [Са²⁺] [Мg²⁺] – концентрации ионов Са²⁺ и Мg²⁺, мг/л.