Twarda woda i wodorowęglan wapnia: przyczyny, skutki i metody zmiękczania
- Szczegóły
Twarda woda to problem, który dotyka wielu gospodarstw domowych. Powstaje ona na skutek rozpuszczonych w wodzie soli wapnia, magnezu i metali. Taka woda szybko tworzy osad, który osadza się na armaturze, w urządzeniach AGD i instalacjach.
Czym jest twarda woda?
Twarda woda to taka, która w swoim składzie zawiera głównie dobrze rozpuszczalne w wodzie sole wapnia i magnezu, a także żelaza, manganu i innych metali wielowartościowych. Skład geologiczny gleb ma kluczowe znaczenie w oznaczaniu twardości wody, której jakość zależy od ilości obecnych w niej soli wapnia i magnezu.
Obecność jonów generujących twardość w wodzie użytkowanej w gospodarstwie domowym może prowadzić do zwiększenia zużycia środków chemii gospodarczej oraz niszczenia sprzętów gospodarstwa domowego, a w przemyśle może nawet prowadzić do strat energetycznych.
Rodzaje twardości wody
Twardość wody możemy podzielić na dwa rodzaje - twardość węglanową oraz niewęglanową. Ze względu na zawartość soli w wodzie można wyróżnić trzy rodzaje twardości wody:
- Twardość przemijającą (węglanową) - wywołana obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu, np. wodorowęglan wapnia Ca(HCO₃)₂ i wodorowęglan magnezu Mg(HCO₃)₂. Można sobie z nią łatwo poradzić poprzez przegotowanie wody. Wysoka temperatura sprawi, że te związki opadają na dno.
- Twardość trwałą (niewęglanową) - spowodowana zawartością w wodzie głównie siarczanów(VI) i chlorków magnezu i wapnia (w mniejszym stopniu azotanów, krzemianów i innych rozpuszczalnych soli wapnia, magnezu i innych metali). Aby usunąć twardość niewęglanową konieczne jest uzdatnianie wody za pomocą zmiękczacza lub odwróconej osmozy.
- Twardość ogólną - suma twardości węglanowej i niewęglanowej.
Twardość węglanowa jest również nazywana przemijającą lub nietrwałą. Powodem takiego nazewnictwa jest to, że twardość ta zanika w trakcie gotowania wody. Wytrąca się wtedy kamień kotłowy, który osadza się na dnie oraz na ściankach naczynia, zbiornika lub rurociągu.
Przeczytaj także: Skład i rodzaje twardej wody
Kamień kotłowy
Duża zawartość soli mineralnych w wodzie skutkuje wytrącaniem się kamienia kotłowego, który powstaje w wyniku ogrzewania twardej wody i powoduje niszczenie instalacji przemysłowych (np. kotłów cieplnych, pogarszając ich przewodnictwo cieplne i prowadząc do strat energetycznych) oraz sprzętów gospodarstwa domowego (np. czajników, grzałek w pralkach).
Najprostszym domowym sposobem na pozbycie się kamienia kotłowego, który osadził się w czajniku na skutek wielokrotnego gotowania w nim twardej wody, jest zagotowanie wody w tym czajniku z pewną ilością kwasu spożywczego (np. kwasu octowego, cytrynowego). Wówczas następuje reakcja roztwarzania tego kamienia w kwasie.
Wpływ twardej wody na zdrowie i urządzenia
Twarda woda jest bogata w magnez i wapń w formie zjonizowanej, czyli najlepiej przyswajalnej dla naszego organizmu. Ze względu na zawartość wapnia i magnezu, picie wody twardej, czyli bogatej w te dwa pierwiastki przyczynia się m.in. do zapobiegania chorobie wieńcowej czy innych schorzeń kardiologicznych. 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.
Uważać na nią powinny osoby borykające się z chorobami nerek, zwłaszcza z kamieniami nerkowymi. Oprócz tego twarda woda ma niekorzystny wpływ na naszą skórę i włosy. Powstałe osady z dużej zawartości magnezu i wapniu mogą osadzać się na skórze i zatykać pory, powodować podrażnienia, swędzenie skóry, a nawet uczulenie. Inaczej jest w przypadku brania kąpieli/pryszniców w wodzie twardej, niestety jej właściwości sprawiają, że trudniej jest zmyć stosowane przez nas produkty np. mydła, szampony, płyny. Twarda woda pod prysznicem może prowadzić do wysuszenia skóry i włosów oraz osadów kamienia na armaturze.
Wiele osób przekonało się, że twarda woda ma bardzo szkodliwy wpływ na urządzenia domowe, które mają z nią ciągłą styczność. Osady, potocznie nazywane kamieniem, tworzące się na skutek działania twardej wody mogą znacząco obniżyć przepływy i wydajność sprzętu. Są też powodem powstawania korozji, różnych awarii sprzętów, a nawet mogą powodować straty cieplne na poziomie 20%. Powstające osady są też nieprzyjemne dla oka. Osady z twardej wody zmieniają też smak i wygląd przygotowywanych z niej napojów, na przykład kawy czy herbaty.
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Jak zmiękczyć wodę?
Istnieje kilka sprawdzonych metod na zmiękczenie wody. Sposobów jest kilka. Wodę można zmiękczać na kilka sposobów. Każda metoda ma swoje wady oraz zalety.
- Metody fizykochemiczne - oparte na zastosowaniu tzw. filtrów wody.
- Destylacja - czyli doprowadzenie do wrzenia wody a następnie skroplenie powstałej pary wodnej. Metoda ta pozwala nie tylko na zmiękczenie wody ale również na usunięcie z niej niemal wszystkich zanieczyszczeń. Wymaga jednak ogromnej ilości doprowadzonej energii, przez co jest rzadko wykorzystywana w przemyśle.
- Zmiękczanie na żywicy jonowymiennej - polega na wymianie jonów wapnia i magnezu na obojętne jony sodu. W wyniku tej wymiany powstaje wodorotlenek sodu - substancja która w pewnych warunkach może być niebezpieczna (żrąca). Metoda ta jest stosunkowo tania i pozwala zmiękczyć wodę w stopniu wystarczającym do części zastosowań.
- Odwrócona osmoza - jest to metoda która usuwa całą twardość oraz praktycznie wszystkie inne zanieczyszczenia. Pozwala na uzyskanie wody demineralizowanej całkowicie czystej. Nowoczesne stacje odwróconej osmozy są urządzeniami w pełni automatycznymi, w których jedyna obsługa sprowadza się do okresowej wymiany filtrów.
- Filtry prysznicowe - aby zmiękczyć wodę pod prysznicem, można zainstalować specjalne filtry prysznicowe, które zawierają wkłady z żywicą jonowymienną lub węglem aktywnym.
- Uzdatnianie wody poprzez zastosowanie żywic jonowymiennych zmiękczających wodę - to jeden z najprostszych sposobów, aby oczyścić wodę z kamienia i różnych zanieczyszczeń. Dzięki temu za każdym razem, gdy sięgamy po wodę z kranu, mamy pewność, że jest odpowiednio uzdatniona. Należy jedynie pamiętać o regularnej wymianie lub regeneracji wkładów z żywicą jonowymienną, gdyż zbyt długie użytkowanie jednego wkładu doprowadzi do jego przesycenia i w efekcie przestanie uzdatniać wodę w odpowiedni sposób.
- Odwrócona osmoza - dystrybutory filtrujące wodę na bazie zjawiska odwróconej osmozy to najskuteczniejszy i najprostszy sposób na zmiękczanie wody w warunkach domowych. To naturalny proces polegający na oddzieleniu wody od rozpuszczonych w niej minerałów i innych substancji. Otóż są one wyposażone w membranę - specjalną, półprzepuszczalną błonę, przez którą mogą przedostać się wyłącznie cząsteczki wody.
- Filtr wody do mieszkania w bloku - najlepszą opcją jest stacja uzdatniania wody, która usuwa twardość wody za pomocą żywic jonowymiennych.
Domowe sposoby na zmiękczenie wody
Istnieją również domowe sposoby na zmiękczenie wody:
- 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.
- Ocet jabłkowy lub sok z cytryny - Inną metodą jest dodanie do wody niewielkiej ilości octu jabłkowego lub cytrynowego soku, co pomaga zmiękczyć wodę i poprawić jej pH.
- Pozostaw wodę na 24-48 godzin - Najlepiej pozostawić nalaną wodę na 24-48 godzin. W tym czasie chlor wyparowuje i osadzają się niektóre minerały.
Twardość wody a normy
Twardość wody jest zjawiskiem powszechnym, mającym istotny wpływ na funkcjonowanie naszego organizmu oraz sprzętu domowego. Dlatego odpowiednie przepisy określają jej normy, a każde przedsiębiorstwo zajmujące się dostarczaniem wody publikuje dane na ten temat.
Do określania zawartości soli w wodzie, czyli stopnia jej twardości, służy jednostka nazywana stopniem twardości wody. W Polsce twardość wody podaje się w jednostce międzynarodowej (mmol/dm3) lub w milivalach składnika na 1 dm3 wody. Natomiast w literaturze technicznej twardość wody podawana jest zazwyczaj w stopniach niemieckich lub francuskich.
Twardość wód naturalnych mieści się w granicach od 8 do 30 °n. Najczęściej woda użytkowa, która występuje w kranach, ma około do 10 °n. Za to twardość wody pitnej, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 roku w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, powinna mieścić się w przedziale od 60 do 500 mmol CaCO3/dm3. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaleca, żeby woda przeznaczona do picia posiadała twardość ogólną zawartą w granicach: 1 do 10 mval/dm3 (50 do 500 mg CaCO3/dm3).
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
Według polskich norm twardość wody pitnej, powinna ona wynosić od 3,3 do 28 odH. Średnia twardość wody z kranu wynosi około 10odH.
Woda zdatna do picia powinna mieć twardość na poziomie 60-500 mg CaCO3/dm³. Najwięcej skupisk twardej wody występuje w województwie lubuskim, wielkopolskim, kujawsko-pomorskim oraz zachodniopomorskim.
Klasyfikacja twardości wody
Poniższa tabela przedstawia podział na stopnie twardości wód, którymi posługujemy się w laboratorium. Badana woda w naszych okolicach osiąga średnio 220-280 [CaCO3 mg/l] (stopnie amerykańskie) co klasyfikuje ją jako średnio twardą.
| Stopień twardości | mg CaCO3/l |
|---|---|
| Bardzo miękka | 0-75 |
| Miękka | 75-150 |
| Średnio twarda | 150-300 |
| Twarda | 300-600 |
| Bardzo twarda | Powyżej 600 |
tags: #woda #twarda #wodorowęglan #wapnia
