Twarda Woda: Powstawanie, Wpływ i Metody Zmiękczania

Woda otacza nas wszędzie. Używamy jej do picia, w domu do przygotowywania posiłków, prania czy kąpieli. Woda wykorzystywana jest w dużych ilościach także w rolnictwie i przemyśle. Niestety nie zawsze woda w naszych domach jest dobra jakościowo. W wielu mieszkaniach i domach występuje tzw. twarda woda. Czym jednak jest twarda woda?

Co to jest Twarda Woda?

Twarda woda to woda zawierająca zwiększoną ilość jonów wapnia i magnezu. Twarda woda zawiera dużą ilość związków wapnia, magnezu, żelaza oraz manganu. Im wyższe ich stężenie, tym wyższy stopień twardości wody. Twardość wody jest parametrem fizykochemicznym i nie ma związku z jej czystością bakteriologiczną. Woda może być zdatna do picia, a jednocześnie bardzo twarda.

Twardość wody jest określana jako ilość rozpuszczonych w niej soli wapnia, magnezu oraz w mniejszym stopniu innych jonów dwuwartościowych np. żelaza, manganu. Twardość wody powstaje w sposób naturalny.

Rodzaje Twardości Wody

  • Twardość przemijająca (węglanowa): Powstaje przez kwaśne sole kwasu węglowego, czyli obecność kwaśnych soli, wodorowęglanów wapnia i magnezu.
  • Twardość trwała (niewęglanowa): Pojawia się na skutek soli innych kwasów, chlorków, siarczanów, a także azotanów - inaczej zwana stałą pochodzi od pojawienia się w wodzie siarczanów, azotanów, chlorków i innych nierozpuszczalnych soli magnezu i wapnia.

Twardość ogólna lub inaczej całkowita (To), to suma obu tych twardości. Twardość całkowita wody to suma stężeń jonów Ca2+ i Mg2+, która wyrażana jest w molach na litr wody moll.

Jak Powstaje Twarda Woda?

Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem i podczas przepływu przez warstwy gleby oraz skały rozpuszcza zawarte w nich minerały. Najczęściej są to związki wapnia i magnezu. Im dłuższy kontakt wody ze skałami wapiennymi i dolomitowymi, tym większe stężenie tych pierwiastków. W efekcie woda trafiająca do ujęć i sieci wodociągowych ma podwyższoną twardość.

Przeczytaj także: Woda butelkowana: produkcja krok po kroku

Gdzie Występuje Twarda Woda?

Twarda woda występuje w różnych regionach świata. Twardość wody wodociągowej w Polsce może różnić się w zależności od regionu. Do województw, w których twardość wody jest wysoka należą: podkarpackie, mazowieckie, zachodniopomorskie, śląskie, świętokrzyskie. Zmiękczacz wody bywa nieunikniony także na wschodzie Polski, w województwie lubelskim, podlaskim.

Jak Rozpoznać Twardą Wodę?

Rozpoznanie twardej wody nie jest skomplikowane. Najbardziej charakterystycznym objawem występowania twardej wody jest osad i kamień, który osadza się w łazience, kuchni oraz na sprzętach domowych, takich jak czajnik czy pralka. Charakterystyczny biały nalot pojawiający się na armaturze oraz naczyniach powinien być pierwszym to również oznaka występowania twardej wody. W praktyce problemy eksploatacyjne zaczynają się już przy wartościach powyżej 10°dH.

Jak Zmierzyć Twardość Wody?

Twardość wody można określić za pomocą prostych testów orientacyjnych lub dokładnych metod analitycznych.

  • Testery paskowe: Są szybkie i łatwe w użyciu - umożliwiają orientacyjną ocenę twardości wody. Pasek zanurza się w próbce wody, a następnie porównuje jego barwę ze skalą.
  • Testy kropelkowe: Polegają na stopniowym dodawaniu odczynnika do próbki wody aż do zmiany barwy. Liczba użytych kropli odpowiada konkretnemu poziomowi twardości.
  • Analiza laboratoryjna lub dane od dostawcy wody: Najdokładniejsze informacje o twardości wody można uzyskać z badań laboratoryjnych lub z rocznych raportów jakości wody udostępnianych przez zakłady wodociągowe.

Pomiaru twardości wody można dokonać za pośrednictwem lokalnego laboratorium. Musimy dostarczyć wodę w czystej butelce i zgłosić się za kilka dni po wynik, który otrzymamy w mg CaCo3/l. Zbadać ilość jonów wapnia i magnezu możemy także samodzielnie w domu za pomocą kropelkowego testera twardości wody.

Do zmierzenia poziomu twardości wody używane są skale stopniowe: niemiecka, francuska, angielska, amerykańska oraz mval na litr, milimol na litr oraz miligram na litr. Każda z tych skali z równą dokładnością podaje wartość twardości wody.

Przeczytaj także: Przyczyny i rozpoznawanie wilgoci w domu

Normy Twardości Wody

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) woda przeznaczona do picia powinna mieć twardość mieszczącą się w zakresie 50-500 mg CaCO3/l. W związku z tym, idealna twardość wody, która będzie spełniała normy i jednocześnie nie będzie powodowała kłopotów z niechcianym kamieniem kotłowymi powinna być utrzymywana w dolnej granicy, czyli 3-6 stopni w skali niemieckiej (mniej więcej 50-100 mg CaCO3/l.

Wpływ Twardej Wody

Twarda woda utrudnia mycie i negatywnie wpływa na nasz sprzęt, a także zwiększa reaktywność chemiczną wody, szczególnie biorąc pod uwagę pH; często uważana jest za zdrowszą. Twardość wody jest jednym z tych parametrów, które bez wątpienia wpływają na stan i wydajność instalacji sanitarno-technicznych.

Negatywne Skutki Twardej Wody

  • Niszczenie urządzeń AGD: Twarda woda niszczy pralki, to fakt. Twarda woda może powodować osadzanie się kamienia na elementach grzewczych w piecach gazowych. Niekiedy konsekwencją jest obniżenie efektywności pieca. Osad z kamienia działa destrukcyjnie także na piec co, pompę ciepła. Z powodu zakamienionej wody cierpią wszystkie urządzenia AGD zamontowane na instalacji: pralka, zmywarka, ekspres, czajnik oraz pojawiają się trudne do usunięcia osady z kabiny prysznicowej, baterii w kuchni i łazience.
  • Problemy z praniem: Ponadto prane w twardej wodzie ubrania stają się sztywne, szorstkie i nieprzyjemne w dotyku. Mydła, środki piorące czy detergenty w połączeniu z twardą wodą nie działają efektywnie.
  • Problemy skórne i z włosami: Twarda woda przyczynia się do wysuszenia skóry oraz włosów. Osoby mające problem z trądzikiem mogą zauważyć zaostrzenie problemu. Przyczynia się to do przetłuszczania szczególnie cery oraz włosów. Pojawiają się niedoskonałości oraz zaczerwienienia. Bardziej wrażliwa skóra może swędzieć i piec. W twardej wodzie zdecydowanie trudniej spłukać z włosów szampon czy odżywkę. Nie do końca usunięte resztki piany oraz pozostałość kosmetyków mogą podrażniać skórę głowy, powodować przetłuszczanie włosów oraz wysuszanie ich końcówek. Woda o wysokiej twardości może być również powodem powstawania łupieżu oraz problemów skórnych głowy. Niekiedy twarda woda może mieć negatywny wpływ na wygląd i ogólną kondycję włosów. Włosy mogą stać się matowe i trudniejsze do rozczesania.
  • Wpływ na instalacje wodne: Twarda woda powoduje powstawanie kamienia kotłowego, który osadzając się na instalacji wodnej zawęża jej przekroje, przez co znacznie wzrastają koszty ogrzewania.
  • Wpływ na estetykę: Trudne do usunięcia osady z kamienia. W twardej wodzie mydło i wszelkie detergenty rozpuszczają się zdecydowanie gorzej, niż w wodzie miękkiej. Nierozpuszczone elementy są zmorą Twojej umywalki, wanny i ścian kabiny prysznicowej.

Czy Twarda Woda jest Szkodliwa dla Zdrowia?

Picie twardej wody nie stanowi zagrożenia dla zdrowia. Według National Research Council twarda woda ma jedynie niewielki udział w pokrywaniu zapotrzebowania organizmu na wapń i magnez. Warto jednak pamiętać, że woda do picia, która jest zmiękczana, pozbawiona zostaje magnezu oraz wapnia, które są ważne w zapobieganiu chorobie wieńcowej czy innych schorzeń kardiologicznych. Warto jednak zaznaczyć, iż na powstawanie kamieni nerkowych ogromny wpływ ma przede wszystkim dieta oraz uwarunkowania genetyczne.

Jak Zmiękczyć Twardą Wodę?

Tak. Twardą wodę można zmiękczyć. W tym celu należy stosować filtry lub specjalne urządzenia służące do filtracji wody. Są to najczęściej stosowane (i skuteczne) sposoby, które poprawią jakość wody pitnej. Najskuteczniejszą metodą redukcji twardości wody w instalacjach domowych jest zmiękczanie wody z wykorzystaniem zmiękczacza jonowymiennego.

Najlepszym i jedynym skutecznym rozwiązaniem na usunięcie twardości wody jest usuwanie jonów twardości wody na zasadzie wymiany jonowej. Proces ten nazywany jest zmiękczaniem wody. Odkamienianie wody zachodzi na filtrach - zmiękczaczach wody. Przepływająca przez nie woda „oddaje” jony wapnia i magnezu. Ich miejsce wypełniane są przez jony sodu, które nie powodują powstawania trudnych do usunięcia osadów.

Przeczytaj także: Właściwości i zastosowania wody destylowanej

Metody Zmiękczania Wody

  1. Zmiękczanie wody: Zmiękczanie wody polega na płukaniu wody jonami o jednym elektronie walencyjnym, zazwyczaj sodem, który wypiera wapń i obniża twardość wody. Zmiękczacze wody działają na zasadzie zastępowania problematycznych jonów - wapnia i magnezu - jonami sodu. Zmiękczacz jonowymienny działa na zasadzie wymiany jonowej. Woda przepływa przez złoże jonowymienne nasycone jonami sodu. Jony wapnia i magnezu, odpowiedzialne za twardość wody, są zatrzymywane na powierzchni złoża i zastępowane jonami sodu. Kluczową zaletą zmiękczacza jonowymiennego jest jego skuteczność. Urządzenie realnie obniża twardość wody do ustalonego poziomu, niezależnie od jej wyjściowych parametrów. Zmiękczacze jonowymienne są rozwiązaniem centralnym. Montuje się je na wejściu wody do budynku lub mieszkania, co zapewnia miękką wodę we wszystkich punktach poboru. Proces regeneracji złoża w zmiękczaczu jest w pełni automatyczny. Po wykorzystaniu zdolności jonowymiennej złoże jest płukane solanką, co przywraca jego pełną sprawność. Zmiękczacz wody zachowuje możliwość ciągłej pracy poprzez regenerację. Do tego celu wykorzystywana jest solanka wytworzona z wody i NaCl (w formie tabletek solnych). Regeneracja zmiękczacza wody zachodzi po wyczerpaniu pojemności jonowymiennej, średnio co kilka dni.
  2. Odwrócona osmoza (RO): Proces, w którym woda wodociągowa przepuszczana jest przez kilka membran o coraz mniejszych otworach, które blokują cząsteczki i atomy o określonej wielkości. Następuje efektywna filtracja wapnia i innych większych elementów, co obniża twardość wody. Usuwa to również przeważającą część innych pierwiastków, wliczając szkodliwe cząsteczki, jony sodu i większość innych jonów, tym samym skutecznie obniżając całkowitą sumę wolnych jonów i EC.
  3. Domowe sposoby:
    • Dodaj ocet: Kwas octowy reaguje z wapniem i magnezem, tworząc rozpuszczalne związki. Dzięki temu minerały te są mniej skłonne do wytrącania się jako osady.
    • Dodaj sodę oczyszczoną: Wodorowęglan sodu neutralizuje kwasy w wodzie i reaguje z jonami wapnia i magnezu, co pomaga zmiękczyć wodę. Dodaj 1 łyżeczkę sody oczyszczonej na litr wody i dobrze wymieszaj. Najlepiej pozostawić nalaną wodę na 24-48 godzin. W tym czasie chlor wyparowuje i osadzają się niektóre minerały.
    • Sok z cytryny lub ocet jabłkowy: Inną metodą jest dodanie do wody niewielkiej ilości octu jabłkowego lub cytrynowego soku, co pomaga zmiękczyć wodę i poprawić jej pH.

Jak Wybrać Zmiękczacz Wody?

Dobór odpowiedniego zmiękczacza wody nie jest prosty, dlatego zachęcamy aby zwrócić się z tym do nas przesyłając dane dotyczące wartości twardości wody oraz miesięcznego zużycia wody. Przy wyborze właściwego filtra zmiękczającego wodę nie należy się sugerować najniższą ceną. Dobry zmiękczacz wody posiada głowicę pracującą oszczędnie, czyli zużywającą małą ilość wody i soli do regeneracji. Warto zwrócić także uwagę na długość gwarancji oferowanych przez sprzedawcę ( od 2 do nawet 10 lat). Na skuteczność zmiękczania wody wpływa także jakość zastosowanego złoża.

Do najczęściej wybieranych zmiękczaczy wody należą filtry EcoWater z serii Comfort i eVOLUTION oraz Aquaphor i Erie IQSoft.

Twarda Woda a Zjawiska Krasowe

Ta sama reakcja chemiczna, w której powstają sole wapnia i magnezu, odpowiadają zarówno za twardość wody, jak również za zjawiska krasowe. Dzięki nim powstają przepiękne formacje skalne oraz jaskinie. Do negatywnych skutków należy zaliczyć powstawanie zapadlisk, które niszczą drogi i budynki mieszkalne. Innym aspektem krasu jest tworzenie nisz ekologicznych. Istnieją gatunki żyjące w specyficznym środowisku, jakim są jaskinie.

Proces Krasowienia

Krasowienie jest efektem chemicznego oddziaływania wód powierzchniowych i podziemnych na skały osadowe (np. wapień, dolomit, margiel, gips, anhydryt, halit). Do zajścia procesu krasowienia węglanowego konieczna jest obecność rozpuszczonego w wodzie tlenku węgla(IV), a także odpowiednie warunki, tj. temperatura oraz ciśnienie. Woda nasycona tlenkiem węgla(IV) reaguje z węglanem wapnia budującym skały, w wyniku czego powstaje wodorowęglan wapnia CaHCO32.

Proces ten zachodzi zgodnie z równaniem reakcji: CaCO3+H2O+CO2→CaHCO32. W ten sposób wodorowęglany trafiają do wód powierzchniowych, czego wynikiem jest twarda woda.

tags: #twarda #woda #powstawanie

Popularne posty: