В чем разница между жесткой и мягкой водой?

Иногда воду можно описать как жесткую и мягкую воду. Разница заключается в количестве растворенных в воде минералов. Жесткая вода содержит большое количество минералов, а мягкая вода практически не содержит.

Вода накапливает растворенные твердые вещества при движении через камни и другие субстраты, такие как известняк, гипс или доломит. Кальций и магний особенно растворимы в воде, и если эти природные минералы находятся в пределах географической области, жители, окружающие источник воды, будут иметь жесткая вода.

В Соединенных Штатах на восточном побережье вода обычно мягкая, а на юго-западе - жесткая. Дождевая вода, поскольку она не просачивается через почвенные вещества, как грунтовые воды, считается мягкой.

Характеристики жесткой и мягкой воды определяются количеством минералов в воде, измеряемым в миллиграммах на литр или в зернах на галлон. Жесткость также зависит от pH и температуры воды.

Американские национальные стандарты определяют мягкую воду как содержащую менее 17,1 мг / л; однако для приблизительной оценки жесткости воды можно использовать следующие уровни:

• Мягкие: 0-60 мг / л

• Умеренно сложно: 61

  - 120 мг / л * твердая: 121

  - 180 мг / л * Очень сложно: 181 мг / л и выше

Обычные факторы, влияющие на жесткость воды, - это кальций, Ca и магний, Mg. Оба элемента являются щелочноземельными металлами, входящими в группу 2 Периодической таблицы. Элементы в столбце группы 2 имеют заряд 2+ и теряют два электрона с образованием катионов, таких как Ca²⁺ и Mg²⁺. Эти катионы легко растворяются в воде.

Карбонат кальция, CaCO₃ CaMg (CO₃)₂, также осадочная порода. Карбонат кальция также содержится в скорлупе морских организмов и яицах.

Когда дождевая вода с растворенным углекислым газом, CO₂, фильтруется через карбонат кальция, ионы кальция растворяются в воде. Следующее химическое уравнение описывает этот процесс:

CaCO_{3 (с)} + H₂0_(l) + CO_{2 (водн.)} → Ca²⁺_(водн.) + 2HCO₃^-

Где карбонат кальция, CaCO₃, образует Ca²⁺ и бикарбонат, HCO₃^-, в присутствии воды и углекислого газа.

Свойства жесткой воды описываются как временный и постоянный. Временная жесткая вода содержит бикарбонат, HCO.₃^-. Постоянная жесткая вода содержит ионы бикарбоната вместе с другими ионами, такими как сульфат, SO.₄^2-. При кипячении не осаждаются твердые твердые частицы, а карбонат натрия Na₂CO₃, нужно будет добавить.

Когда жесткая вода нагревается, она часто оставляет на горшках или контейнерах налет. Обратите внимание, что уравнение для этого осадка обратное для Ca²⁺ ионы, растворяющиеся в водном растворе:

Ca²⁺_(водн.) + 2HCO₃^-_(водн.) → CaCO_{3 (с)} + H₂0 _(l) + CO_{2 (водн.)}

Осадок карбоната кальция, CaCO₃, называется масштабом. Хотя чистка утомительна, это не проблема для здоровья.

Осадок может образовываться со временем; однако, и это может повлиять на срок службы таких приборов, как посудомоечные и стиральные машины, а также любых водопроводных труб. Наращивание сужает пространство, в котором может течь вода, и необходимо заменить приборы и трубы.

Как упоминалось выше, жесткая вода содержит растворенные минералы, которые могут создавать проблемы для потребителей, оставляя отложения в водопроводе и приборах. Жесткая вода также снижает эффективность многих бытовых чистящих средств.

CA²⁺ и Mg²⁺ ионы мешают поверхностно-активным свойствам мыло. Поверхностно-активное вещество снижает поверхностное натяжение воды, позволяя ей поддерживать контакт с твердой поверхностью, например, одеждой или раковиной в ванной. Ионы мешают процессу поверхностно-активного вещества, и это часто требует дополнительных средств для стирки или очистки для выполнения задачи.

Минералы в жесткой воде также соединяются с мылом, образуя липкую или мутную пленку на посуде, в ваннах, душах и раковинах. Эта пленка также может покрывать одежду, кожу и волосы, делая одежду тусклой, вызывая сухость или раздражение кожи или тусклые и непослушные волосы.

Жесткая вода имеет дополнительную пользу для здоровья. Кальций и магний - важные минералы, необходимые организму для роста и функционирования костей и мышц. Эти минералы также регулируют кровяное давление и действие ферментов. Источником этих минералов может быть употребление жесткой воды.

Мягкая вода не имеет негативного воздействия минеральных отложений на бытовую технику и водопроводные трубы. Он лишен минерального вкуса жесткой воды и не оставляет следов на коже, посуде или других поверхностях.

Умягчитель воды бытовой работает за счет ионного обмена. Когда жесткая вода проходит через ионообменник, она проходит через слои полимерных (пластиковых) шариков, ковалентно связанных с анионными группами, такими как:

• –COO^-
  
• натрий
  
• Na⁺
  
• или калий
  
• K⁺ катионы

Когда вода проходит мимо этих шариков, ионы кальция и магния вытесняют ионы натрия или калия.

Преимущества смягчителей воды - это более чистое белье, более долговечные бытовые приборы и отсутствие липких отложений мыла. Потребители используют меньше стирального порошка и других видов чистящих и моющих средств. Одежда ярче, а раковины, ванны и душевые требуют меньше чистки.

Водные приборы, такие как бойлеры, водонагреватели и посудомоечные машины, обычно работают более эффективно и требуют меньшего обслуживания, поскольку мягкая вода не вызывает накопления накипи в трубах и сантехнической арматуре. Пользователи мягкой воды часто сообщают, что волосы и кожа становятся менее сухими и шелушащимися.

К недостаткам умягчителей воды можно отнести высокую стоимость и трудозатраты на обслуживание системы умягчения воды. Устройство для смягчения воды и его установка могут стоить тысячи долларов США, при этом соль для смягчения воды необходимо добавлять на регулярной основе.

Умягчители воды в процессе регенерации потребляют до 25 галлонов воды в день. Промывка умягчителей водой солевым раствором может иметь негативное воздействие на окружающую среду. Эта вода с высоким содержанием натрия не рекомендуется для полива растений, газонов или садов.

Полезная для здоровья смягченная вода содержит больше натрия чем жесткая вода, и это может быть проблематично для людей, которым необходимо ограничить потребление соли с пищей. Поскольку большая часть кальция и магния была удалена, мягкая вода не является источником этих минералов в рационе.