Жесткость воды

В природных водах присутствуют много минералов: простые и сложные.
Простые минералы такие как кальций, магний и железо, и сложные минералы такие как карбонат, гидрокарбонат, сульфаты, хлориды, силикаты, нитраты и фосфаты - эти минералы составляют жесткость воды.
Минералы кальций, магний и железо называются катионами, а минералы карбонат, гидрокарбонат, сульфаты, хлориды, силикаты, нитраты и фосфаты - анионами.
Существуют два вида жесткости: карбонатная жесткость и некарбонатная жесткость. Ещё, карбонатную жесткость называют временная жесткость, а некарбонатную жесткость - постоянная жесткость.
Временную жесткость составляют катионы: кальций, магний и железо, и анионы: карбонат и гидрокарбонат.
Обычно карбонатная жесткость составляет 70-80% от общей жесткости. Временная жесткость удаляется термообработкой воды. При термообработке эти катионы и анионы соединяются и оседают на поверхности элементов среды, образуя трудно удаляемый осадок. В быту называют "накипь".
Постоянную жесткость составляют катионы: кальций, магний и железо, и анионы: сульфаты, хлориды, силикаты, нитраты и фосфаты.
Постоянная жесткость при термообработке не удаляется.
Современный метод удаления солей жесткости - это применение ионообменных смол.
Существуют два вида смол:
(1) Na - натрий катионирование для удаления некарбонатной жесткости,
(2) Н - водородное катионирование для удаления карбонатной жесткости.
В России жесткость воды измеряется в мг*экв/л.

Природа жесткости

Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.
Одновалентные катионы (например, Na+ или К+ ) таким свойством не обладают.
В данной схеме, внизу, приведены основные катионы металлов и главные анионы с которыми они ассоциируются (объединяются).
Кальций (Ca2+) => Гидрокарбонат (HCO3/-) или карбонат (СО3/2-)
Магний (Mg2+) => Сульфат (SO4/2-)
Стронций (Sr2+) => Хлорид (Cl-)
Железо (Fe2+) => Нитрат (NO3/-)
Марганец (Mn2+) => Силикат (SiO3/2-)
На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают.
Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).
Общая жесткость определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной жесткости (временной) Ca(HCO3)2 и некарбонатной жесткости (постоянной) MgSO4.
Карбонатная жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния.
Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния.
Некарбонатная жесткость обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Природа происхождения солей жесткости в воде

Вода проходя через атмосферу в виде снега или дождя впитывает двуокись углерода (СО2) и другие кислотные газы и достигает землю в виде слабокислотного раствора СО2 + Н2О -> Н2СО3, называемая угольная кислота. Вода выпадаемая на землю обычно обессолена и малая жесткость.
Пока вода проходит почву содержащую известняк (СаСО3) который нейтрализует кислотное формирование и получается соль гидрокарбоната кальция Н2СО3 + СаСО3 -> Сa(НСО3)2, который потом распадается на ионы: ион кальция (Сa++) с двумя положительным зарядом в виде катиона и два иона гидрокарбоната (НСО3\-) с одним отрицательным зарядом в виде аниона.

Распад кальция или магния в воде

когда жесткая вода греется то ca(hco3)2 распадается на caco3 и выделяет газ co2 и воду h2o.
caco3 это нерастворимый и оседаемый на поверхности нагревателей в виде накипи. этот накипь плохой проводник тепла и требуется много энергии для нагрева. в добавок, когда стираете то замечаете что растворимая соль кальция и магния реагирует с мылом. Ионный обмен обследован и узнан в 1858 году. тогда соль аммония был пропущен через почву, и вышла вода с другим составом. Эта почва захватила ионы аммония и выпустил натрий. обычная почва содерджит глину и цеолиты которые имеют ионобменное свойство. Моновалентные ионы такие как натрий или калий не создает накипь.
Наверх

Яндекс.Метрика

AFURA
Контактный телефон: (909) 165-76-78

Пишите нам на почту: afura@list.ru