Vad är skillnaden mellan hårt och mjukt vatten?

Vatten kan ibland beskrivas som hårt vatten och mjukt vatten. Skillnaden vilar på mängden upplösta mineraler i vattnet. Hårt vatten innehåller en stor mängd mineraler och mjukt vatten innehåller lite eller inget.

Vatten ackumuleras upplösta fasta ämnen när det rör sig genom stenar och andra underlag, som kalksten, gips eller dolomit. Kalcium och magnesium är särskilt lösliga i vatten, och om dessa naturligt förekommande mineraler ligger inom det geografiska området kommer invånarna som omger vattenkällan att ha hårt vatten.

I USA har områden på östkusten vanligtvis mjukt vatten och de i sydväst har hårt vatten. Regnvatten, eftersom det inte har trängt igenom jordämnen som grundvatten har, anses vara mjukt.

Egenskaperna för hårt och mjukt vatten bestäms av mängden mineraler i vatten, mätt i milligram per liter eller i korn per gallon. Hårdhet beror också på vattnets pH och temperatur.

American National Standards definierar att mjukt vatten innehåller mindre än 17,1 mg / L; emellertid kan följande nivåer användas för att approximera vattenhårdheten:

• Mjuk: 0 - 60 mg / L

• Måttligt svårt: 61

  - 120 mg / L * Hård: 121

  - 180 mg / L * Mycket hårt: 181 mg / L och högre

Vanliga bidragsgivare till vattenhårdhet är kalcium, Ca och magnesium, Mg. Båda elementen är jordalkalimetaller som finns i grupp 2 i det periodiska systemet. Elementen i grupp 2-kolumnen har en laddning på 2+ och förlorar två elektroner för att bilda katjoner, såsom Ca²⁺ och Mg²⁺. Dessa katjoner löses lätt i vatten.

Kalciumkarbonat, CaCO₃ är en vanlig substans i bergformation, särskilt av kalksten, en typ av sedimentärt berg och dolomit, CaMg (CO₃)₂, också en sedimentär sten. Kalciumkarbonat finns också i skalen från marina organismer och ägg.

När regnvatten med upplöst koldioxid, CO₂filtrerar genom kalciumkarbonat, kalciumjonerna löses upp i vattnet. Följande kemiska ekvation beskriver denna process:

CaCO_{3 (s)} + H₂0_(l) + CO_{2 (aq)} → Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

Där kalciumkarbonat, CaCO₃, bildar Ca²⁺ och bikarbonat, HCO₃^-, i närvaro av vatten och koldioxid.

Egenskaperna hos hårt vatten beskrivs som tillfällig och permanent. Tillfälligt hårt vatten innehåller bikarbonat, HCO₃^-. Permanent hårt vatten innehåller bikarbonatjoner med andra joner som sulfat, SO₄^2-. Kokning fäller inte ut de permanenta härdande arterna och natriumkarbonat, Na₂CO₃, skulle behöva läggas till.

När hårt vatten värms upp lämnar det ofta en beläggning på krukor eller behållare. Observera att ekvationen för denna fällning är omvänd för Ca²⁺ joner som löser sig i vattenlösning:

Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-_(aq) → CaCO_{3 (s)} + H₂0 _(l) + CO_{2 (aq)}

Kalciumkarbonatfällningen, CaCO₃, kallas skala. Även om det är frustrerande att rengöra är det inte ett hälsoproblem.

Fällningen kan byggas över tiden; dock, och detta kan påverka livslängden på apparater som diskmaskiner och tvättmaskiner och eventuella rörsystem. Uppbyggnaden begränsar utrymmet där vatten kan strömma och apparater och rör måste bytas ut.

Som nämnts ovan innehåller hårt vatten upplösta mineraler som kan orsaka problem för konsumenterna genom att lämna avlagringar i VVS och apparater. Hårt vatten stör också effekten av många hushållsrengöringsprodukter.

Ca²⁺ och Mg²⁺ joner stör de ytaktiva egenskaperna hos tvål. Ett ytaktivt medel sänker vattens ytspänning så att det kan hålla kontakten med en fast yta, som kläder eller ett handfat i badrummet. Jonerna stör tensidens process, och detta kräver ofta ytterligare tvätt- eller rengöringsmedel för att slutföra en uppgift.

Mineralerna i hårt vatten kombineras också med tvål för att göra en klibbig eller disig film på porslin och i badkar, duschar och handfat. Denna film kan också täcka kläder, hud och hår, vilket gör att kläderna verkar smutsiga och orsakar torr eller irriterad hud eller hår som är tråkigt och oöverskådligt.

Hårt vatten har en extra hälsofördel. Kalcium och magnesium är viktiga mineraler som kroppen behöver för tillväxt och funktion av ben och muskler. Dessa mineraler reglerar också blodtryck och enzymåtgärder. Att konsumera hårt vatten kan vara en källa till dessa mineraler.

Mjukt vatten har inte de negativa effekterna av mineralavlagringar på hushållsapparater och rörledningar. Det saknar mineralvatten från hårt vatten och lämnar inga rester på huden, disk eller andra ytor.

En hushållsvattenavhärdare fungerar genom jonbyte. När det hårda vattnet passerar genom en jonbytare flyter det av lager av polymerpärlor (plast) som är kovalent bundna till anjongrupper, såsom:

• -KUTTRA^-
  
• natrium
  
• Na⁺
  
• eller kalium
  
• K⁺ katjoner

När vattnet passerar dessa pärlor, förskjuter kalcium- och magnesiumjonerna natrium- eller kaliumjonerna.

Fördelarna med vattenavhärdare är renare tvätt, apparater med längre livslängd och ingen klibbig tvål. Konsumenter använder mindre tvättmedel och andra typer av rengöringsmedel och tvättmedel. Kläderna är ljusare och handfat, badkar och duschar kräver mindre rengöring.

Vattenapparater som pannor, varmvattenberedare och diskmaskiner går vanligtvis mer effektivt och behöver mindre underhåll, eftersom mjukt vatten inte orsakar avskiljning av rör i rör och rörsystem. Användare av mjukt vatten rapporterar ofta att hår och hud känns mindre torra och flagnande.

Nackdelarna med vattenmjukgörare inkluderar de höga kostnaderna och ansträngningarna för att upprätthålla ett vattenmjukgöringssystem. En vattenavhärdare och dess installation kan kosta tusentals amerikanska dollar, och vattenavhärdare salt måste tillsättas regelbundet.

Vattenavhärdare är vattenintensiva i regenereringsprocessen och använder upp till 25 liter vatten per dag. Spolning av vattenmjukgörare med en saltlösning kan påverka miljön negativt. Detta vatten, med sin höga natriumhalt, rekommenderas inte för vattning av växter, gräsmattor eller trädgårdar.

Hälsosamt, mjukt vatten innehåller mer natrium än hårt vatten, och detta kan vara problematiskt för människor som måste begränsa sitt saltintag. Eftersom mycket av kalcium och magnesium har tagits bort ger inte mjukt vatten dessa mineraler i kosten.