Жесткость воды

Жесткость воды – понятие, с которым сталкивается каждый, кто пользуется водопроводной водой. Мы видим ее проявления в виде накипи в чайнике, белого налета на сантехнике и ощущаем на собственной коже после душа. Но что представляет собой этот показатель на самом деле, с чем связан и можно ли на него повлиять? Разбираемся в нашей статье.

Суть понятия

Жесткость – совокупность свойств, обусловленных присутствием в водном растворе солей жесткости. В первую очередь, ионов кальция (Ca) и магния (Mg). Концентрация этих двухвалентных катионов соответствует уровню жесткости. Меньше влияют ионы железа, стронция и бария. Их вклад обычно незначителен.

Жесткость является естественным свойством воды из природных источников. Проходя через почву и подземные горные породы, богатые кальцием и магнием, водный поток растворяет эти минералы. В процессе такой фильтрации вода насыщается ионами. Таким образом, геологическое строение местности оказывает прямое влияние на величину жесткости в конкретной области.

(*Жесткость воды – это не показатель загрязнения. Наоборот, в умеренных количествах кальций и магний даже полезны для организма человека. Проблемы возникают при избыточном уровне, который вредит бытовым приборам, сантехнике, влияет на качество стирки и даже здоровье.)

Единицы измерения и классификация

Официальная единица измерения уровня жесткости воды – количество моль на кубометр. На практике чаще используется градус (Ж) или миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л). 1 миллиграмм указывает на то, что в литре измеряемой жидкости содержится 20,04 мг кальция и 12,16 мг магния.

Для удобства восприятия показателя существуют классификации по степеням:

• мягкая (0-4 мг-экв/л);
• умеренно жесткая (4-8 мг-экв/л);
• жесткая (8-12 мг-экв/л);
• очень жесткая (свыше 12 мг-экв/л).

Оптимальным уровнем считается показатель 1-3 мг-экв/л. Вода из водопровода обычно находится в диапазоне 1,5-5 мг-экв/л. Такое значение по санитарным нормам считается приемлемым для использования в питьевых и других целях. В личных скважинах и колодцах загородных коттеджей параметры жесткости часто превышают среднюю норму. В таком случае воду необходимо умягчать.

На что влияет жесткая вода

Влияние жесткости воды распространяется на многие сферы жизни:

• Сантехника и бытовые приборы. Жесткая вода вредит технике, части которой часто контактируют с ней (чайники, кофеварки, стиральные и посудомоечные машины, паровые утюги, водогреи). При нагревании воды соли образуют осадок, который оседает в виде накипи на тэнах и других внутренних поверхностях. В результате приборы потребляют больше электроэнергии для нагрева, увеличивается износ деталей, выходят из строя нагревательные элементы. Отложения на внутренних стенках труб сужают просвет и снижают пропускную способность. Душ и смеситель мойки, например, быстро засоряются и утрачивают нужный напор струи.
• Качество стирки и уборки. Эффективность моющих средств заметно снижается в жесткой воде. Ионы кальция и магния вступают в реакцию с компонентами мыла и стиральных порошков, образуя нерастворимые мыльные шлаки и хлопья. Расход моющих средств увеличивается, загрязнения плохо отстирываются, ткани становятся жесткими на ощупь и теряют яркость цвета.
  Влияние на здоровье человека. Хотя жесткая вода не представляет прямой опасности для организма, избыточное ее потребление может оказывать негативное влияние. При гигиенических процедурах она сушит кожу, вызывая стянутость, шелушение, раздражение и зуд. Аллергические и дерматологические патологии могут усугубляться. Волосы становятся тусклыми, ломкими и плохо расчесываются. Также есть мнение, что постоянное употребление жесткой воды может способствовать развитию мочекаменной болезни. Однако научные исследования по этому вопросу противоречивы.
• Вкус воды. При слишком высокой концентрации солей вода может иметь неприятный горьковатый или металлический привкус. Это ухудшает органолептические качества напитков и блюд, приготовленных на ее основе.

(*Несмотря на существующие нормативы СанПина, даже вода с умеренной жесткостью 4-5 мг-экв/л постепенно приводит к образованию накипи, разводов на посуде, налета на сантехнике и закупорке душевой лейки.)

Карбонатная и некарбонатная жесткость

Жесткость воды подразделяется на 2 основных типа: карбонатная (временная) и некарбонатная (постоянная).

Карбонатная жесткость измеряется содержанием гидрокарбонатов кальция в воде. Временным показатель называется, потому что гидрокарбонаты являются неустойчивыми соединениями и разлагаются при кипячении. Когда вода нагревается, они распадаются с образованием нерастворимых карбонатов. Те, в свою очередь, выпадают в осадок в виде накипи. Таким образом, именно карбонатная жесткость ответственна за образование налета в чайниках и других агрегатах при кипячении воды.

Некарбонатная жесткость характеризуется наличием в воде сульфатов, хлоридов, нитратов и других солей кальция и магния. На эти соединения нагревание жидкости не оказывает воздействие.

Суммарная жесткость воды – это совокупность карбонатной и некарбонатной. В зависимости от соотношения этих показателей выбирают наиболее эффективный метод смягчения воды. Например, при повышенной карбонатной жесткости простым решением может стать кипячение. Для воды с преобладанием некарбонатов потребуются более сложные способы – в идеале, специальные фильтры.

Как определить жесткость воды

Способов анализирования воды много, но не все они достаточно хороши. Рассмотрим несколько простых домашних приемов и варианты профессиональных исследований в лаборатории.

Методы для дома

1. Мыльный тест. Один из самых простых и доступных вариантов тестирования, основанный на способности жесткой воды ухудшать пенообразование мыла. Если при мытье рук и тела мыльные средства хорошо пенятся, но плохо смываются – вода скорее мягкая. Чем больше жесткость, тем хуже взбивается пена.
2. Наблюдение за накипью. Скорость и интенсивность образования налета в чайнике также могут быть косвенным доказательством. Если накипь образуется быстро и в больших количествах, вода, вероятно, жесткая.
3. Черный чай. При заваривании кипятком этого популярного напитка тоже можно сделать выводы о жесткости воды. Если настой долго заваривается, приобретает мутность и темный цвет – скорее всего, вода жесткая. Такой напиток имеет специфический привкус и оставляет на чашках коричневый налет.

Важно понимать, что эти способы лишь указывают на примерную жесткость воды из-под крана, но не способны дать точные данные. Гарантированный результат можно получить при использовании более сложных методик.

Профессиональный анализ воды

1. Тест-полоски. Это быстрый и удобный метод определения жесткости воды, в том числе в домашних и условиях. Тест-полоска представляет собой бумагу с нанесенными реагентами. Ее опускают в воду на несколько секунд, затем сравнивают цвет индикаторной зоны с цветовой шкалой на упаковке. Тест-полоски обеспечивают достаточно точную оценку воды для бытовых целей и не требуют наличия специальных навыков.
2. Титрование комплексоном III (трилоном Б). Это классический химический метод, основанный на реакции комплексообразования между ионами кальция и магния с титрантом. В процессе титрования к исследуемой воде добавляют раствор комплексона III до тех пор, пока не произойдет изменение цвета индикатора. По объему израсходованного раствора титранта рассчитывают жесткость воды. Метод точен и надежен, но требует соответствующего оборудования, опыта специалистов и строгого соблюдения инструкции.
3. Электронные TDS-метры. С помощью этого прибора измеряют общее количество растворенных твердых частиц в пробе водного раствора. TDS-метр может дать косвенное представление об общей минерализации. Однако высокий показатель TDS не всегда означает жесткую воду, так как в составе жидкости могут присутствовать и другие растворенные вещества.

Способы смягчить воду

Существует множество различных способов умягчения воды. Самые простые из них:

• Кипячение. Эффективно только для снижения временной жесткости. Такой метод обработки подходит для смягчения воды в быту. Например, для питья, приготовления пищи и использования в паровых утюгах. При этом важно регулярно удалять накипь из чайника и других емкостей, в которых кипятят ту самую воду.
• Замораживание. Этот домашний метод основан на том, что скорость замерзания воды выше, чем у растворенных в ней солей. Для смягчения воды нужно заморозить примерно две трети ее объема. Незамерзшую часть предстоит слить, потому что именно в ней сконцентрированы основные соли жесткости. Затем лед нужно разморозить и можно использовать полученную мягкую воду.

Эти способы подходят не во всех случаях. Они не позволяют умягчить большие объемы жидкости, занимают много времени, поэтому не всегда удобны.

В качестве эффективного метода смягчения воды могут использоваться ионообменные фильтры. В них устанавливаются сменные картриджи со специальной смолой. Она притягивает к себе соли жесткости, обеспечивая замену ионов магния и кальция на натриевые. Картриджи таких фильтров важно регулярно менять либо регенерировать.  Их обслуживание может быть неудобно в домашних условиях.

Для дополнительной защиты бытовых приборов от жесткой воды часто используется солевые средства. Например, соль для посудомоечных машин (на основе хлорида натрия). Она добавляется в специальный отсек и помогает встроенному фильтру с ионообменником задерживать соли жесткости. Для сохранения постоянного эффекта средство необходимо периодически добавлять.

Высокоэффективным методом смягчения и очистки питьевой воды считается фильтр с системой обратного осмоса. Суть технологии заключается в пропускании воды через специальную мембрану под давлением. Фильтр задерживает практически все растворенные вещества, включая соли. В процессе такой водоподготовки можно снизить как постоянную, так и временную жесткость.

Фильтры обратного осмоса способны обеспечить высокую степень очищения жидкости от каких-либо примесей. На выходе получается мягкая, практически дистиллированная вода. Обратноосмотические фильтры водоочистки широко используются в промышленных, коммерческих и бытовых условиях.

Жесткость – важный показатель, влияющий на качество питьевой воды, эксплуатацию техники, эффективность уборки и даже здоровье. Если важен идеальный результат, то перед установкой фильтра для водоснабжения в собственной квартире или доме рекомендуется провести лабораторное исследование. По результатам можно подобрать оборудование, которая не только смягчит воду, но и справится с опасными для здоровья примесями. Такая питьевая вода не только полезная и безопасная, но и вкусная.