Woda Zawierająca Tlenek Wapnia: Twardość i Jej Wpływ
- Szczegóły
W wielu regionach w Polsce, szczególnie w dużych miastach, woda w kranach jest bardzo twarda. Mówiąc o twardej wodzie mamy na myśli wodę zawierającą sporo rozpuszczonych minerałów, takich jak tlenek wapnia oraz tlenek magnezu. W jej skład wchodzą również rozpuszczone chlorki, sulfidy, krzemiany i azotany. Twarda woda zawiera także wodorowęglan wapnia.
Oznacza to, że zawiera dużo minerałów: wapnia i magnezu oraz wodorowęglanów, siarczanów i metali ciężkich.
Stopień twardości wody określa się w tzw. stopniach niemieckich °n lub °dH . O wodzie twardej mówimy wówczas, gdy jej stopień twardości wynosi ok. 20 - 30 °n lub więcej.
Skutki Używania Twardej Wody
Skutki używania twardej wody, widoczne są szybko na włosach. Stają się bardziej suche, zniszczone, matowe i mocno się plączą. Cierpi także skóra głowy- przesusza się, uwrażliwia i podrażnia.
Czy na swoich płytkach łazienkowych w strefie prysznica widzisz ciągłe osady z wapnia? A może Twój czajnik szybko się zakamienia, a na szklankach ciągle masz widoczne wapienne smugi i zacieki?
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Wpływ na Skórę
Twarda woda nie jest obojętna ani dla włosów, ani dla skóry. Może ona prowadzić nawet do sporych problemów ze skórą oraz działać negatywnie na jej kondycję i znacznie pogarszać jej wygląd. Przez działanie twardej wody skóra staje się znacznie wysuszona, a jej bariera ochronna zostaje zniszczona.
Twarda woda sprawia, iż kosmetyki pienią nam się znacznie gorzej, tak więc w rezultacie używamy ich więcej, zatykamy sobie pory skóry, a to prowadzi do powstawania zaskórników oraz trądziku.
Wpływ na Włosy
Woda ta wpływa na włosy i na skórę głowy podobnie jak na cerę, sprawiając, iż te są przesuszone i wymagają zdecydowanie więcej nawilżenia. Woda o wysokim stopniu twardości dodatkowo czyni włosy szorstkimi, sztywnymi, z tendencją do puszenia się.
Kosmetyki myjące słabo się pienią przez twardą wodę, dlatego używamy ich więcej - to mało ekonomiczne, ale także to prosta droga do tego, by nabawić się problemu przetłuszczającej się skóry głowy i włosów.
Istnieje także wiele innych objawów działania twardej wody. Swędzenie skóry to jeden z nich. Ponadto możemy też skarżyć się na brak połysku na włosach, problemy z rozczesywaniem i plątanie się włosów oraz ogólny niezdrowy wygląd fryzury. Nie wolno bagatelizować problemu, ponieważ może on prowadzić nawet do problemów z nadmiernym wypadaniem włosów.
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
Jeśli na co dzień borykamy się z problemem działania twardej wody na włosy, warto umówić się do dobrego trychologa i omówić z nim właściwą pielęgnację włosów narażonych na takie działanie. Takich szamponów i innych kosmetyków, które nadają się do stosowania razem z twardą wodą jest sporo.
Szampony, które warto stosować w takim wypadku to np. szampony chelatujące, które w swoich składach mają takie składniki jak Sodium Laureth Sulfate, Disodium EDTA, Tetrasodium EDTA, Tetrasodium Glutamate Diacetate, Sodium Phytate, Sodium Citrate, Trisodium Ethylenediamine Disuccinate.
Sposoby Radzenia Sobie z Twardą Wodą
Istnieje także szereg domowych sposobów na radzenie sobie z problemem twardej wody na włosach. Jednym z nich jest stosowanie octu jabłkowego. Można go z powodzeniem używać jako płukankę na włosy - w tym celu rozcieńczamy łyżkę lub dwie łyżki octu w litrze letniej wody.
Najlepszą inwestycją byłoby zainstalowanie filtrów zmiękczających wodę - korzystając z takiego rozwiązania najłatwiej wyeliminować problem.
Choć wysoki stopień twardości wody, jakim cechuje się surowa woda praktycznie w całym kraju, nie jest zagrożeniem dla zdrowia, to jednak w wielu gospodarstwach domowych, instytucjach oraz sektorze przemysłowym dąży się do redukcji tego parametru. Dlaczego usuwanie twardej wody jest ważne? W jaki sposób usuwać twardą wodę?
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
Twardość wody jest jej cechą wynikającą głównie z obecności jonów wapnia i magnezu, w znacznie mniejszym stopniu żelaza i manganu na drugim stopniu utleniania. Sole wapnia i magnezu powszechnie występują w przyrodzie. Głównym źródłem węglanu wapnia są skały wapienne, jak kalcyt czy aragonit, z kolei skały osadowe takie jak magnezyt są bogate w węglan magnezu.
Zazwyczaj mówimy o twardości ogólnej, która jest sumą twardości węglanowej oraz niewęglanowej. Twardość węglanową można usunąć poprzez podgrzewanie wody, wtedy wytrąca się osad.
Niechęć do korzystania z twardej wody w gospodarstwie domowym jest przede wszystkim wynikiem osadu, jaki po sobie pozostawia. Ten, nazywany powszechnie kamieniem kotłowym, przynosi wiele strat technicznych, jest główną przyczyną awarii, spadku żywotności i wydajności, a także powstawania korozji.
Z twardą wodą warto walczyć nie tylko ze względu na stan techniczny instalacji, ale również poprawę domowego budżetu.
Metody Zmiękczania Wody
Z twardą wodą można poradzić sobie na kilka sposobów. Redukcję związków odpowiedzialnych za tworzenie wysokiego stopnia twardości wody nazywa się ogólnie zmiękczaniem wody.
Termiczna metoda uzdatniania wody nie jest w pełni skuteczna i jest w stanie usunąć z wody jedynie twardość węglanową. Termiczne zmiękczanie wody polega na ogrzewaniu jej do temperatury zazwyczaj sięgającej 60-80°C. W trakcie podgrzewania wodorowęglany wapnia i magnezu strącają się w postaci trudno rozpuszczalnych osadów wapnia i magnezu. W reakcji strąceniowej wydziela się kwas węglowy.
Jedną z częściej stosowanych metod jest sodowo-wapienna. Wapno gaszone obniża twardość przemijającą. Podczas zmiękczania powstają nierozpuszczalne węglany wapnia i magnezu. Osady można odfiltrować lub pozostawić do samodzielnego osadzenia się na dnie zbiornika.
Znacznie rzadziej stosowana jest metoda fosforanowa. W tej metodzie chodzi głównie o zastosowanie jonitów. Jonity lub wymienniki jonowe są ciałami stałymi organicznymi bądź nieorganicznymi, które nie rozpuszczają się w wodzie. Ich cechą charakterystyczną jest zdolność do wymiany swoich jonów z jonami pochodzącymi z otaczającego je roztworu.
Jonity, które wymieniają kationy są nazywane kationitami, natomiast jony wymieniające anionity - anionitami. W przypadku zmiękczania wody musi dochodzić do usuwania kationów wapnia i magnezu z wody.
Jeśli tylko w gospodarstwie domowym panują odpowiednie warunki na montaż centralnej stacji uzdatniania wody, z całą pewnością warto wybrać właśnie ten sposób na twardą wodę. Można wymienić kilka rodzajów urządzeń montowanych na wejściu wody do budynku, które pozwolą zredukować stopień twardości wody. Te urządzenia działają na zasadzie wymiany jonowej. Najczęściej ich wnętrze wypełnione jest żywicą jonowymienną pracującą w cyklu sodowym.
Zmiękczacze wody nie są drogie w eksploatacji, nie wymagają zbyt dużo uwagi użytkownika, a przy tym zapewniają naprawdę dobre efekty działania. Miękka woda nie pozostawia po sobie osadu, a więc instalacje i urządzenia mające z nią styczność są chronione, nie ma też tak dużego ryzyka wystąpienia szybkiej korozji oraz powstawania biofilmu.
Zmiękczacz wody to dobre rozwiązanie zarówno do wody wodociągowej, jak i pochodzącej z własnego ujęcia. Stacje wielofunkcyjne są rozwiązaniem kierowanym głównie do właścicieli własnych ujęć, w których analiza wody wykazała nie tylko wysoki stopień twardości wody, ale również inne przekroczenia.
Wnętrze stacji wielofunkcyjnych wypełnia specjalnie dobrana mieszanka złóż filtracyjnych, która redukuje stężenie: żelaza, manganu, związki organiczne, jon amonowy oraz twardość wody. Regeneracja odbywa się zazwyczaj z zastosowaniem roztworu solanki. Obecnie stacje wielofunkcyjne są dostępne w wersji kompaktowej lub dwuczęściowej. Dobór urządzenia wymaga przeprowadzenia szczegółowej analizy wody. Z wynikami najlepiej zwrócić się do specjalisty. Stacje wielofunkcyjne mają ograniczenia co do możliwości działania.
Jeszcze innym sposobem na redukcję stopnia twardości wody są filtry narurowe zaopatrzone we wkłady zmiękczające. Wkłady tego typu są wypełnione złożem jonowymiennym. W trakcie przepływu surowej wody przez złoże zachodzi proces identyczny, jak w zmiękczaczach wody. Jony wapnia i magnezu odpowiedzialne za tworzenie wysokiego stopnia twardości wody są wymieniane na neutralne jony sodu. Ten sposób na zmiękczanie wody stosuje się w przypadku wody o niezbyt wysokim stopniu twardości.
Nie w każdym gospodarstwie domowym istnieje możliwość montażu centralnej stacji uzdatniania wody. Czasem nie pozwalają na to warunki związane z zagospodarowaniem przestrzeni. Wybór takiej metody walki z twardą wodą jest często niemożliwy w przypadku mieszkań w domach wielorodzinnych.
Ochrona Skóry i Włosów Przed Twardą Wodą
Istnieją sposoby na to, aby zaradzić wysokiemu stopniowi twardości wody. Przed skutkami użytkowania twardej wody warto spróbować ochronić skórę oraz włosy. Sposobem na to, aby do kąpieli używać wody o nieco niższym stopniu twardości może być filtr prysznicowy.
Filtry prysznicowe zawierają w sobie złoże KDF, czyli złoże cynkowo-miedziane. Podczas przepływu woda jest oczyszczana z chloru, metali ciężkich, redukowany jest stopień twardości wody.
Użytkownicy twardej wody najczęściej martwią się o stan komponentów pralki i możliwość powstania awarii. Aby zapobiegać odkładaniu się kamienia na elementach sprzętu AGD, można zastosować filtr pralkowy. Tutaj złoże stanowi rozpuszczalny polifosfat. W reakcji z przepływającą wodą zapobiega tworzeniu się i odkładaniu osadu, należy jednak mieć na uwadze, że nie redukuje stopnia twardości wody.
Jednym z najczęściej stosowanych sposobów na usuwanie (przynajmniej częściowo) twardości wody, choć nadal często nieświadomie, jest jej obróbka termiczna, na przykład za pomocą czajnika elektrycznego.
Innym sposobem na częściową niwelację problemu i minimalizację skutków w postaci osadu jest zastosowanie dzbanków filtracyjnych.
Jednym z najskuteczniejszych sposobów na pozbycie się wysokiego stopnia twardości w wodzie spożywczej jest system odwróconej osmozy. Dzięki odwróconej osmozie można uzyskać wodę o odpowiednich cechach organoleptycznych, idealną do picia i stanowiącą bazę do przygotowania dań oraz napojów gorących. Woda po odwróconej osmozie doskonale nadaje się również do przemywania delikatnych powierzchni, przyrządzania odżywek dla dzieci.
Twardość Wody - Dodatkowe Informacje
Woda twarda - woda zawierająca rozpuszczone jony soli wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺), głównie wodorowęglanów, chlorków i siarczanów, oraz niewielkie ilości jonów soli innych pierwiastków chemicznych - żelaza (Fe²⁺), baru (Ba²⁺), manganu (²⁺) oraz strontu (Sr²⁺). Sole wapnia i magnezu, odpowiedzialne za twardość wody, podczas jej ogrzewania wytrącają się w postaci trudno rozpuszczalnych osadów (powstawanie kamienia kotłowego złożonego głównie z węglanu magnezu, węglanu i siarczanu wapnia) oraz utrudniają działanie środków myjących i piorących (tworzenie się nierozpuszczalnych osadów mydeł wapniowych oraz magnezowych).
Twardość wody spowodowana jest obecnością rozpuszczonych jonów soli wapnia (Ca²⁺) oraz soli magnezu (Mg²⁺), obecnych w wodzie głównie w postaci wodorowęglanów (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂), chlorków (CaCl₂, MgCl₂) oraz siarczanów (VI) (CaSO₄, MgSO₄). Woda twarda zawiera również niewielkie ilości jonów soli innych pierwiastków chemicznych, jak żelazo (II) (Fe²⁺), bar (Ba²⁺), mangan (Mn²⁺) oraz stront (Sr²⁺).
Twardość całkowita (twardość ogólna) wody składa się z twardości przejściowej (twardości nietrwałej, przemijającej, węglanowej), spowodowanej obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu (Ca(HCO₃)₂ i Mg(HCO₃)₂,), zanikającej podczas ogrzewania wody wskutek wytrącania się nierozpuszczalnych węglanów (CaCO₃, MgCO₃) i twardości trwałej (twardości pozostającej, niewęglanowej, siarczanowej), nie zanikającej podczas ogrzewania wody, spowodowanej obecnością chlorków i siarczanów (VI) wapnia i magnezu (CaCl₂, CaSO₄, MgCl₂, MgSO₄).
Twardość wody na obszarze Polski określana jest na podstawie zawartości węglanu wapnia (CaCO₃) w 1 dm³ wody (H₂O) [mg CaCO₃/dm³ H₂O).
Powyższa klasyfikacja uwzględnia pięć stopni twardości wody:
- wodę bardzo miękką (< 100 mg CaCO₃/dm³ H₂0),
- wodę miękką (100-200 mg CaCO₃/dm³ H₂O),
- wodę średnio twardą (200-350 mg CaCO₃/dm³ H₂O),
- wodę twardą (350-550 mg CaCO₃/dm³ H₂O),
- wodę bardzo twardą (˃ 550 mg CaCO₃/dm³ H₂O).
Powszechnie używana jest również skala twardości wody oparta na stopniach niemieckich (°n, °d, °dH) odpowiadających zawartości jonów wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺) przeliczonej na zawartość tlenku wapnia (CaO) w wodzie. 1 stopień niemiecki (1°n) w tej skali odpowiada 10 mg CaO w 1 dm³ wody oraz 17,86 mg CaCO₃/dm³ H₂O.
Powyższa klasyfikacja uwzględnia pięć stopni twardości wody:
- wodę bardzo miękką (< 5,6°n),
- wodę miękką (5,6-11,2°n),
- wodę średnio twardą (11,2-19,6°n),
- wodę twardą (19,6-30,8°n),
- wodę bardzo twardą (˃ 30,8°n).
Dopuszczalna twardość wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi wyrażona zawartością węglanu wapnia (CaCO₃) w 1 dm³ wody wynosi 60-500 mg CaCO₃/dm³ H₂O; typowa twardość wody kranowej wyrażona za pomocą niemieckiej skali twardości wody wynosi ok. 10°n.
Tabela: Klasyfikacja Twardości Wody
| Stopień Twardości | mg CaCO₃/dm³ H₂O | Stopnie Niemieckie (°n) |
|---|---|---|
| Bardzo miękka | < 100 | < 5,6 |
| Miękka | 100-200 | 5,6-11,2 |
| Średnio twarda | 200-350 | 11,2-19,6 |
| Twarda | 350-550 | 19,6-30,8 |
| Bardzo twarda | > 550 | > 30,8 |
Skutki Twardości Wody
Twardość przejściowa wody spowodowana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu (Ca(HCO₃)₂ i Mg(HCO₃)₂) stanowi główną przyczynę odkładania się stałego i bardzo twardego osadu na wewnętrznych ścianach urządzeń ogrzewających wodę (np. kotłach parowych, bojlerach, przewodach rurowych, chłodnicach, czajnikach) bądź na powierzchni elementów grzejnych (np. grzałkach elektrycznych).
Osad ten, zwany kamieniem kotłowym, składa się głównie z trudno rozpuszczalnych węglanów i siarczanów, jak węglan magnezu (MgCO₃), węglan wapnia (CaCO₃) i siarczan (VI) wapnia (CaSO₄). Kamień kotłowy tworzy się wskutek termicznego rozkładu wodorowęglanów, zachodzącego tym szybciej im wyższa jest temperatura ogrzewania wody:
Kamień kotłowy osadzający się na ścianach przewodów rurowych doprowadzających ciepłą wodę zmniejsza ich średnicę, co skutkuje spadkiem ich przepustowości. Warstwa twardego osadu odkładająca się na elementach grzejnych źle przewodzi ciepło, co wpływa na znaczne obniżenie sprawności urządzeń ogrzewających wodę oraz wzrost kosztów ich użytkowania; może również przyczynić się do ich zniszczenia wskutek miejscowego przegrzewania ścian wewnętrznych przyspieszającego procesy korozyjne, złuszczania się fragmentów kamienia kotłowego oraz uszkodzeń powstających w wyniku naprężeń cieplnych.
Twarda woda cechuje się wysokim napięciem powierzchniowym, które wzrasta wraz ze wzrostem stopnia twardości. Skutkiem tego zjawiska jest słabsza zwilżalność, czyli słabsza zdolność wody do utrzymywania kontaktu z daną powierzchnią stałą, co przekłada się na utrudnione czyszczenie zabrudzonych powierzchni.
Obecność utwardzaczy, czyli jonów wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺) odpowiedzialnych za twardość wody, utrudnia pienienie się mydła i innych środków piorących. Mydło, np. stearynian sodu (C₁₇H₃₅COONa), pod wpływem tych jonów wytrąca się w postaci nierozpuszczalnego osadu mydła wapiennego bądź mydła magnezowego:
Tworzenie się osadów mydła wapiennego lub magnezowego w wodzie twardej skutkuje zwiększonym zużyciem mydła (około 150 g mydła na 100 dm³ wody kranowej o twardości 10°n), które pieni się i wykazuje swe działanie piorące dopiero po strąceniu się wszystkich utwardzaczy.
Detergenty syntetyczne, których grupa zjonizowana grupa karboksylowa jest zablokowana poprzez związanie z innymi polarnymi (rozpuszczalnymi w wodzie) grupami funkcyjnymi, nie mogą reagować z jonami wapnia (Ca²⁺) i magnezu (Mg²⁺), w związku z czym wykazują działanie piorące również w wodzie twardej.
tags: #woda #zawierająca #tlenek #wapnia #twardość
