Из этой статьи вы узнаете:
- Что такое жесткость воды
- Зачем необходимо определять жесткость воды
- Как определить жесткость воды в домашних условиях
- Как определить жесткость воды с помощью специальных средств
- Как смягчить жесткую воду
В последние годы нам все чаще рассказывают о влиянии жесткой воды на организм и её губительном воздействии на бытовую технику. Откуда берется такая вода, и почему её называют жесткой? С научной точки зрения уровень жесткости обусловлен концентрацией ионов магния (Mg) и кальция (Сa). Чем меньше их содержится в жидкости, тем она мягче и полезнее. Тогда возникает резонный вопрос: как определить жесткость воды?
Что значит жесткость воды
Важнейшим свойством водопроводной воды является жёсткость. Данное качество сообщают ей соли кальция и магния, именуемые солями жёсткости. Чем меньше этих включений, тем вода будет мягче. Единая мера измерения жёсткости в мировом масштабе пока не установлена.
Согласно государственному стандарту ГОСТ 31865-2012 мерой жёсткости в Российской Федерации принят градус (º Ж), равный 1мг-экв/л (равно содержанию кальция или магния в концентрации ½ миллимоля на литр).
Чтобы соотнести градусные меры разных стран, в качестве условной принята единица пропромилле (ppm –part per million), т.е. миллионная часть (1·10−6) базовой массы: 1ppm=0,0001% (1мг/кг).
Что до бытовых приборов, то их показатели обычно указаны в единицах производителя. Для сравнения данных характеристик с нормативами, установленными в нашей стране, их переводят в российские единицы измерения.
Перевод градусов жёсткости в пропромилле:
- 1 dH (Германия) = 17,8 ppm;
- 1 f (Франция) = 10 ppm;
- 1 (Англия) = 14,3 ppm;
- 1 A (США) = 1 ppm;
- 1 мг-экв/л (1ºЖ, Россия) = 50,05 ppm.
Известны три типа жёсткости:
- Временная (или карбонатная), которая показывает содержание солей угольной кислоты (гидрокарбонатов Ca и Mg). При температуре кипения они распадаются, создавая нерастворяемый осадок СаСО3 (карбоната кальция) и Мg(OH)2 (гидроокиси магния).
- Постоянная (или некарбонатная), которая не растворяется при кипячении. Вода в этом случае содержит соли металлов с валентностью 2 (Ca, Mg, Ba, Sr), на основе сильных кислот: HCl (соляной), H2SO4 (серной), HNO3 (азотной). При установлении уровня жёсткости воды соли стронция (S) и бария (Ва) в расчет не принимают, так как их количество минимально;
- Общая, которая считается как сумма концентрации в воде ионов магния и кальция.
В нашей стране воду группируют по степени общей жёсткости:
- мягкая – до 2°Ж;
- средняя – 2-10 10°Ж;
- жёсткая – от 10°Ж.
Вас также может заинтересовать: Анализ питьевой воды: от сдачи проб до расшифровки результатов
Факторы, влияющие на молярную концентрацию
Молярная концентрация зависит от температуры, хотя эта зависимость сильнее для одних и слабее для других растворов, в зависимости от того, какие вещества в них растворены. Некоторые растворители при повышении температуры расширяются. В этом случае, если растворенные в этих растворителях вещества не расширяются вместе с растворителем, то молярная концентрация всего раствора понижается. С другой стороны, в некоторых случаях с повышением температуры растворитель испаряется, а количество растворимого вещества не меняется — в этом случае концентрация раствора увеличится. Иногда происходит наоборот. Иногда изменение температуры влияет на то, как растворяется растворимое вещество. Например, часть или все растворимое вещество перестает растворяться, и концентрация раствора уменьшается.
Для чего необходимо определять жесткость воды
Чрезмерно жёсткая или очень мягкая вода представляет опасность для бытовой техники и нашего здоровья. Последняя способствует удалению из организма кальция, что ослабляет структуру костей и зубов. В мягкой воде ускоряется коррозия металлических деталей домашних бытовых приборов, для предотвращения которой применяют ингибитор.
Какой вред приносит жёсткая вода:
- Создает повышенную солевую нагрузку на мочеполовые органы человека. Как следствие, образуются камни в почках, ухудшается кожа и волосы, возникают проблемы в сантехнических и отопительных системах, наносится непоправимый вред бытовым приборам.
- Требуется больше энергии на нагревание воды, так как накипь (осадки солей жесткости) на ТЭНах имеет низкую теплопроводность. Поэтому нагревательные элементы имеют тенденцию к сгоранию из-за слабого отведения тепла.
- Приходится использовать дополнительные порции моющих средств, потому что ПАВы (поверхностно-активные вещества) в их составе образуют нерастворимые соединения с солями кальция и магния, что препятствует созданию достаточного объема пены для удаления пятен.
- Внутренняя поверхность трубопроводов быстро покрывается известковым налетом, который уменьшает напор воды, и трубы приходится менять.
Не забывайте определять жесткость воды, получаемой из водопровода или другого источника. Чтобы значительно продлить срок службы ваших нагревателей, посудомоечной и стиральной машин, используйте доступные смягчители воды.
Перед покупкой дорогостоящих устройств и реагентов, узнайте, какие соли и сколько содержит вода из вашего крана. Следует отметить, что параметр общей жёсткости непостоянен и определяется числом осадков, таянием снега и прочими явлениями природы, которые меняют плотность солей. Для правильного выбора смягчителей сделайте предварительный анализ воды на жёсткость.
Для применения в быту (водных процедур, уборки, стирки) достаточно единожды определить этот показатель и при необходимости покупать нужные средства. При повышенной жесткости для приготовления еды лучше пользоваться качественной бутилированной водой и время от времени проверять её состояние простым портативным прибором на предмет общего содержания солей и карбонатов.
Еще 6 вариантов, как определить качество воды в домашних условиях
Как же определить жесткость воды в домашних условиях? Известны шесть простых способов:
- Самый доступный способ – это оценить качество воды по виду и вкусу. Она должна быть прозрачной, без запаха и осадка.
- Для определения чистоты жидкости её наливают в вымытый прозрачный стакан на высоту 20 см и помещают на лист бумаги с текстом. Если он читается через воду, данный показатель в норме.
- Точно так же устанавливают и цвет воды, но наливают всего 100 мл и ставят стакан на чистый белый лист. Если вода имеет органические примеси, то на бумаге она темнеет.
- Чистоту жидкости можно узнать по запаху. Вначале воду нагревают до 20 °С, потом доводят до 60°С. Появление гнилостного запаха свидетельствует о содержании в воде сероводорода.
- Отдельные свойства жидкости можно определить по вкусу. Немного воды наливают в чистую посуду и кипятят на протяжении 5-ти минут. Затем остужают до 20 – 25 °С и дегустируют. Сладковатый привкус указывает на наличие включений гипса, горький – на присутствие солей магния, легкую терпкость придают воде соли железа. Гнилостный оттенок вызван содержанием в воде животной и растительной органики. Если её отфильтровать, то можно обнаружить твердые примеси. Однако перед этим воду отстаивают какое-то время.
- Если капнуть водой на зеркало или стекло и дать испариться, можно тоже оценить степень её чистоты. Наличие пятен говорит о низком качестве воды. Загляните в свой аквариум, у кого он имеется. Рыбки, как правило, тонко реагируют на качество воды.
Лакмусовая бумага «Роттингер»
Приобрести лакмусовые бумажки в магазинах медтехники вашего города. Проведя анализ различных ph тестов (начиная от дешевых китайских и заканчивая дорогими голландскими), мы пришли к выводу, что минимальную погрешность в показании дают немецкие ph полоски «Роттингер». В упаковке идет индикаторная шкала от 1 до14 (максимальный доступный интервал!) и 80 ph полосок, которых хватает на долгое время. С помощью данных полосок можно измерить не только ph воды, но и ph таких биологических жидкостей, как слюна, моча и тд. Так как хорошие ph метры достаточно дорогие (около 3000руб), и для них приходится покупать буферные растворы для калибровки , то лакмусовая бумага «Роттингер» , цена которой не превышает 250-350 руб., послужит вам незаменимым помощником в точном определении уровня ph.
Как определить постоянную жесткость воды и временную
Временная жесткость воды, называемая карбонатной, встречается почти в каждом из случаев. Чтобы точно подтвердить её наличие, пользуются специальными методами.
Как определить карбонатную жесткость воды:
- произвести химический анализ на данный показатель;
- воспользоваться услугами лаборатории;
- приобрести специальный тест для установления жесткости;
- обратиться к специалистам.
Временная жесткость воды возникает из-за содержания в ней катионов кальция, железа и магния, а также анионов гидро- и бикарбонатов (II). Данный показатель устанавливают так: при нагревании воды гидрокарбонаты распадаются с образованием слаборастворимого карбонатного осадка, углекислого газа и воды.
Чтобы определить постоянную жесткость воды, нужно найти в ней концентрацию солей магния и кальция – фосфатов, сульфатов и хлоридов, полностью растворяемых в воде без осадка при кипячении. Их можно удалить при помощи фильтров с ионообменной смолой, путем электродиализа или обратного осмоса. Для вычисления общей жесткости воды складывают коэффициенты постоянной и временной жесткости.
Виды акватестеров
Монопараметрические. Анализ производится по одному определенному параметру:
- уровень рН;
- количество солей;
- уровень жесткости и так далее.
Многопараметрические. Производят несколько видов анализа:
- химический,
- оптический,
- электрохимический,
- хроматографический,
- фотохимический.
Также тестеры различаются по типу анализируемой воды:
- водопроводной,
- грунтовой,
- из искусственного водоема,
- технической и сточной воды.
Акватестеры различают также по способу их применения:
- портативный;
- стационарный (устанавливается в водопроводных трубах, предоставляют почасовой отчет состояния воды).
Как определить жесткость воды с помощью специальных приборов и тестов
Разумеется, любая вода должна обладать оптимальной жесткостью, иначе она будет вредна для человека из-за абсолютного отсутствия солей. Так, при минимальном содержании карбонатных солей возникают болезни сердечнососудистой системы.
С точки зрения резервуаров для нагревания мягкая вода провоцирует коррозию. Поэтому в теплоэнергетике после работы на мягкой воде поверхность оборудования обрабатывается специальным раствором, замедляющим данный процесс.
Вода из любого источника имеет определенный индекс жесткости. При этом хорошо, если он средний по величине, потому что излишек солей, подобно их нехватке, вызывает нежелательные последствия.
Как определить жесткость воды? Сегодня это несложно. Можно купить специальные приборы для контроля этого показателя на производстве и в быту. Самый подходящий вариант – прибор TDS-3, который встречается на прилавках под разными названиями.
Можно применять другой, сравнительно дешевый аппарат – электролизер, который тоже позволяет оценивать жесткость воды.
Он не сможет просчитать степень жесткости в цифрах, зато окрасит воду в конкретный цвет с учетом содержания в ней соли. Путем электролиза по цвету воды вы определите, какие именно примеси в ней присутствуют.
Максимально точный метод нахождения жесткости —лабораторный. Сдайте воду на анализ, к примеру, в санэпидстанцию. Там не только проверят скопление солей жесткости, но и измерят долю нитратов, пестицидов, железа, сероводорода, примесей органики и прочих веществ, характерных для грунтовых вод. При выборе очистной системы для коттеджа анализ воды крайне необходим.
Для оценки жесткости воды можно использовать тестовые полоски. Их предлагают в зоомагазинах, салонах по продаже кофемашин, а иногда — в крупных сетях бытовой техники. Этот тест позволит приблизительно определить жесткость воды. На бумаге имеется реагент, который меняет цвет при реакции с водой. Полоска погружается в воду на недолгое время, а яркость её окраса зависит от концентрации солей в воде.
Из недостатков этого метода можно назвать неточность и сложности с толкованием результатов теста. Вначале нужно примерно установить интенсивность окраса в сравнении с «палитрой» предлагаемых оттенков. Затем перевести указанные на палитре индексы жесткости из зарубежных градусов в российские, поскольку качественные тестовые полоски в основном производят в Европе.
Общие сведения
Один моль — это количество вещества, в котором содержится такое же число атомов как в 12 граммах углерода-12, то есть 6×10²³ атомов.
Концентрацию раствора можно измерять разными способами, например как отношение массы растворенного вещества к общему объему раствора. В этой статье мы рассмотрим молярную концентрацию
, которую измеряют как отношение между количеством вещества в молях к общему объему раствора. В нашем случае вещество — это растворимое вещество, а объем мы измеряем для всего раствора, даже если в нем растворены другие вещества.
Количество вещества
— это число элементарных составляющих, например атомов или молекул вещества. Так как даже в малом количестве вещества обычно большое число элементарных составляющих, то для измерения количества вещества используют специальные единицы, моли. Один
моль
равен числу атомов в 12 г углерода-12, то есть это приблизительно 6×10²³ атомов.
Использовать моли удобно в случае, если мы работаем с количеством вещества настолько малым, что его количество легко можно измерить домашними или промышленными приборами. Иначе пришлось бы работать с очень большими числами, что неудобно, или с очень маленьким весом или объемом, которые трудно найти без специализированного лабораторного оборудования. Чаще всего при работе с молями используют атомы, хотя возможно использовать и другие частицы, например молекулы или электроны. Следует помнить, что если используются не атомы, то необходимо это указать. Иногда молярную концентрацию также называют молярностью
.
Следует не путать молярность с моляльностью
. В отличии от молярности, моляльность — это отношение количества растворимого вещества к массе растворителя, а не к массе всего раствора. Когда растворитель — вода, а количество растворимого вещества по сравнению с количеством воды мало, то молярность и моляльность похожи по значению, но в остальных случаях они обычно отличаются.
Вес одного моля разных веществ. Его можно найти с помощью таблицы Менделеева.
Как самому создать прибор, чтобы определить жесткость воды
Устройство для определения жесткости воды можно сделать своими руками. Для этого потребуется:
- нержавеющая сталь размером 50×50см;
- прозрачная трубка;
- очищающий фильтр для воды;
- контейнер из пластика вместимостью 1,5 литра;
- обратный клапан для жидкости;
- гайки и шайбы;
- болты М6×150;
- штуцеры.
Основанием будущего электролизера станет лист нержавейки. Для этого отлично подойдет импортная сталь AISI 316L или отечественная марки 03Х16Н15М3.
Металл размечают и нарезают на 16 равных квадратов, у каждого из которых отсекают один угол и делают отверстие в противоположном углу. Оно пригодится позднее. Принцип работы прибора состоит в направленном потоке электричества между противоположно заряженными пластинами, который вызывает распад молекулы воды на водород и кислород.
Чтобы улучшить движение тока, пластины подключают попеременно: вначале положительный заряд, потом отрицательный. Трубку использует в целях изоляции. От нее отрезают кольцо и делают разрез для получения полоски шириной 1 мм.
Пластины закрепляют при помощи шайб. Сначала на болт прикручивают шайбу, затем туда же надевают пластину, потом три шайбы и опять пластину и т.д. Для каждого заряда потребуется по 8 пластин. Все операции следует выполнять аккуратно во избежание контакта спилов с электродами.
Далее для создания прибора, позволяющего определить качество воды, стягивают гайки и изоляцию пластин. Полученную конструкцию помещают в пластиковый контейнер соответствующего размера.
В точках соприкосновения болтов со стенками бокса просверливают два отверстия. Если болты не входят в ёмкость, их укорачивают и затягивают гайками для герметичности соединения. Затем проделывают отверстия для штуцеров в крышке. Чтобы обеспечить герметичность шва, его промазывают силиконовым герметиком.
Перед тем как измерять жесткость воды данным устройством, не лишним будет проверить его работоспособность. Прибор включают в сеть, наполняют водой на уровень болтов, закрывают крышкой. К штуцеру подключают трубку, второй конец которой опускают в воду. Возникновение тока можно наблюдать визуально.
Теперь постепенно повышают ток. Очищенная дистиллированная вода имеет плохую электропроводность, поэтому для получения электролита туда добавляют щелочь, к примеру, гидроксид натрия (NaOH), который имеется в составах для очищения труб типа «Крот» или др. Обратный клапан исключает избыточное скопление газов. Итак, вы собственноручно собрали прибор, который в поможет определить жесткость воды.
Вас также может заинтересовать: Как проверить качество воды: самостоятельно и в лаборатории
Если ОВП и рН связаны, можно ли влиять на ОВП, изменяя рН?
ОВП и рН действительно связаны между собой по формуле rH2 = Eh/0,029 + 2 pH. ОВП зависит не только от рН, но и от равновесного окислительно-восстановительный потенциала в текущих условиях — Eh, который в свою очередь нелинейно зависит от рН.
Другими словами, из трех неизвестных мы знаем только два. Есть специальные приборы, которые измеряют Eh. Имея на руках значение рН и Eh, мы можем посчитать rH2. Также существуют и приборы, которые определяют сам показатель ОВП. Для измерения ОВП применяют ОВП-метры, редокс-метры или rH-метры, что в сущности одно и то же.
Источник: