Задать вопрос
mail@ncwt.ru (напишите нам)
8 (800) 555-32-60 (звонок по России бесплатный)
8 (343) 201-38-01 (Телефон головного офиса)

Умягчение. Снижение жесткости воды

Используемое оборудование

Жесткость воды – один из важнейших ее параметров. Насколько критична эта характеристика, зависит от последствий, вызываемых излишней жесткостью воды.

Жесткость может оказывать значительное влияние на результат технологических процессов. В пищевой промышленности жесткость воды негативно сказывается на вкусе продукции, а также качестве напитков. В энергетике от этого параметра зависит долговечность электрических установок, а также стабильность его функционирования. В коммунальном хозяйстве жесткость – один из показателей качества воды для питья и хозяйственных потреб. Кроме того, повышенная жесткость ухудшает органолептические характеристики воды, делая ее горьковатой, а также вредной для органов пищеварения.

Различают следующие типы жесткости, требующие использования системы умягчения воды:

  • общая жесткость – суммарное содержание ионов солей магния и кальция, иными словами, сумма показателей некарбонатной (постоянной) и карбонатной (временной) жесткости;
  • постоянная жесткость (некарбонатная) – возникает из-за наличия магниевых и кальциевых солей сильных кислот (азотной, соляной, серной), она не исчезает во время кипячения воды;
  • временная жесткость (карбонатная) характеризуется присутствием в воде карбонатов и гидрокарбонатов магния и кальция при рН больше 8.3. Когда вода закипает, такая жесткость нейтрализуется практически полностью, именно по этой причине ее называют временной. При повышении температуры воды гидрокарбонаты разрушаются, при этом выделяется угольная кислота, а в осадок выпадает гидроксид магния и карбонат кальция.

Чаще всего жесткость, требующая процедуры умягчения воды, связана с катионами кальция, реже – магния. Фактически, все катионы, будучи двухвалентными, оказывают влияние на жесткость. Они вступают в реакцию с анионами, в результате образуются соли жесткости, которые могут выпадать в осадок. Такое свойство отсутствует у одновалентных катионов.

В таблице вы можете ознакомиться с основными катионами металлов, которые вызывают жесткость, а также основными анионами, с которыми у них образуется связь:

Катионы Анионы
Кальций (Ca2+) Гидрокарбонат (HCO3-)
Магний (Mg2+) Сульфат (SO42-)
Стронций (Sr2+) Хлорид (Cl-)
Железо (Fe2+) Нитрат (NO3-)
Марганец (Mn2+) Силикат (SiO32-)

Если же анализировать реальную ситуацию, то замечено: влияние на жесткость марганца, железа и стронция ничтожно. Поэтому этими элементами пренебрегают. Трехвалентные железо и алюминий могут влиять на жесткость, но с учетом рН, свойственного естественным водам, их растворимости – они меняют жесткость воды на минимальное значение, поэтому их активно используют в работе системы умягчения воды. Не принято учитывать также двухвалентный барий.

Чаще всего в воде с небольшим уровнем минерализации имеется жесткость, возникшая вследствие влияния ионов кальция, порой она может достигать 50-60%. При увеличении концентрации минеральных солей уменьшается содержание кальциевых ионов, оно редко больше 1 мг/л. Количество ионов магния в воде с высокой минерализацией может быть равным нескольким граммам, в соленых водоемах – до десятков г/л воды.

Как жесткость воды сказывается на ее качестве?

В качестве питьевой может использоваться вода различной степени жесткости. Это зависит от конкретных условий: региона, характеристик исходной воды, ее источника. Повлиять на вкус воды могут ионы кальция в диапазоне 2-6 мг-экв/л, вкусовой порог магния немного меньше.

Без умягчения воды ухудшаются органолептические параметры воды, которая приобретает горечь, может плохо отразиться на состоянии органов пищеварения.

ВОЗ не высказывает каких-то конкретных рекомендаций относительно жесткости воды, а также ее влиянии на физическое самочувствие человека. В докладах этой авторитетной организации лишь указывается, что имеется взаимосвязь между жесткостью воды и возникновением сердечно-сосудистых болезней. Но имеющихся данных недостаточно, чтобы воспринимать эту информацию, как достоверную и признать необходимость использования установок для умягчения воды. Можно поспорить и со сведениями, в которых указывается об отрицательном влиянии этого свойства воды на минерально-солевой баланс человеческого организма.

Однако совершенно точно известно: если вода имеет жесткость больше 4 мг-экв/л, на элементах, входящих в системы водоснабжения, могут образовываться накипи и шлаки, особенно, если транспортируется горячая вода. Эксплуатационная документация к отопительным установкам предъявляет четкие требования к жесткости воды, которая должна быть в пределах 0,05-0,1 мг-экв/л.

При контакте солей жесткости с моющими средствами образуется пена («мыльные шлаки»). Вследствие этого увеличивается расход моющих веществ, а сама пена может оставаться на сантехническом оборудовании, вещах, человеческой коже и даже на волосах. Многие люди отмечают увеличение жесткости волос после водных процедур. «Мыльные шлаки» негативно сказываются на естественной пленке из жира, покрывающей всю поверхность человеческой кожи, также они забивают поры.

Один из симптомов отрицательного действия – «скрип» только что помытых волос или кожи. Многие люди огорчаются, заметив чувство «мыльности» после применения мягкой воды, но на самом деле это хороший признак. Это скользит жировая кожная пленка. Если вы часто сталкиваетесь со «скрипом», значит, вода в вашем доме жесткая и надо принимать меры для подключения установок для умягчения воды и пользоваться косметическими средствами для нейтрализации ее действия.

Есть и другая сторона проблемы: если жесткость воды меньше 2 мг-экв/л, ее щелочность будет низкой, в таком случае, при наличии некоторых сопутствующих факторов (рН и прочих) она может оказывать разрушительное действие на водопроводные трубы. Из-за этого воду, которую планируется использовать в системах отопления, подвергают обработке с целью установления оптимальной пропорции между коррозионной активностью воды и ее жесткостью.

Что такое смягчение воды?

Процесс, во время которого снижается жесткость воды, называется ее смягчением. При этом уменьшается содержание ионов двухвалентного кальция и магния. Также уменьшается щелочность (временная жесткость).

Основные способы умягчения воды:

  • Термический: вода нагревается в специальной установке, дистиллируется, вымораживается.
  • Реагентный. Для связывания ионом кальция и магния используются вещества, благодаря которым образуются нерастворимые соединения. Для умягчения воды часть используют известь, кальцинированную соду и едкий натр (Са(ОН)2, Na2CO3, NaOH, соответственно).
  • Способ ионного обмена. Смягчаемая вода прогоняется через фильтр со специальными материалами, замещающими двухвалентные кальциевые и магниевые ионы на натриевые или водородные одновалентные.
  • • Обратный осмос (технологии разделения с помощью специализированных мембранных элементов). Вода в установке под давлением проходит сквозь полупроницаемую мембрану, при этом водные молекулы, проходя через мембрану, образуют пермеат (фильтрат), а растворенные вещества, среди которых находятся и соли жесткости, собираются на внешней стороне мембраны образуя так называемый концентрат. Этот концентрат сливается в дренаж.

Могут использоваться различные сочетания перечисленных выше способов. Какие установки и комплексы будут использоваться и в какой последовательности, зависит от конкретных условий, источника поступления воды, ее состава и других характеристик. При разработке и проектировании систем умягчения воды наши специалисты подберут оптимальный способ, с помощью которого будет достигнут отличный результат при минимальных затратах.

Умягчение.JPG


Назад в раздел