Все о временной жесткости воды

Вода – самый важный компонент, необходимый для жизни на Земле. Вода присутствует в океанах, реках, прудах, озерах, ледниках и так далее. Дождь считается чистой (мягкой) водой, потому что она не содержит растворенных в ней солей, хотя присутствуют растворенные газы. Воду можно разделить на жесткую и мягкую. Жесткость воды обусловлена наличием растворимых бикарбонатов, хлоридов и сульфатов кальция и магния.

Временная жесткость — это жесткость воды из-за наличия ионов, карбонатов и бикарбонатов таких веществ, как кальций и магний, которые могут выпадать в осадок при нагревании. Его можно удалить с помощью таких процессов, как кипячение или смягчение извести, а затем отделение воды от образовавшегося осадка.

Временная жесткость очень распространена и является причиной присутствия карбоната кальция в трубах и оборудовании.

Поскольку во временно-жесткой воде почти всегда присутствует карбонат кальция (формула CaCO3), временную жесткость называют карбонатной жесткостью.

Жесткая вода вредна для котлов, поскольку происходит отложение солей, снижающих эффективность котлов. Жесткую воду можно пить, но ее использование в течение длительного времени может привести к множеству проблем. Самые очевидные недостатки это:

• растяжение тканей при стирке, одежда выглядит более тускло и становится грубой на ощупь;
• водонагреватели работают на повышенных мощностях, что приводит к увеличению счетов за свет;
• низкое давление воды в водопроводе из-за забитых труб;
• на посуде появляются белые пятна, также появляются пятна на керамике и накипь на смесителях.

Временная жесткость сложна, так как ее наличие зависит от концентрации карбонатов по отношению к их реакции с кальцием и магнием.

Предположим, что ваша вода имеет 100 частей на миллион общей жесткости до кипения и 60 частей на миллион общей жесткости после кипячения. Это означает, что она имеет 40 частей на миллион временной жесткости. Хорошие новости о временной жесткости заключается в том, что ее легко удалить кипячением или осаждением известью (гидроксидом кальция). Кипячение и добавление извести — два старых метода, используемых для смягчения воды, содержащей временную жесткость.

Постоянная жесткость не удаляется кипячением, в отличие от временной. Если ваша вода гипсовая (то есть прошла через гипс в грунте), она будет содержать кальций и сульфат.

Когда временная жесткость выпадает в осадок, большая ее часть приходится на карбонат кальция. Кипячение приводит к тому, что соли бикарбоната превращается в соли карбоната, которые затем связываются с кальцием. Карбонат кальция почти нерастворим, поэтому он выпадает в осадок, тем самым удаляя и кальций, и карбонат из воды. Поскольку карбонат имеет щелочной характер, в то же время щелочность в воде уменьшается.

Определение интенсивности временной жесткости затруднено тем, что ее концентрация основана на концентрации щелочных ионов по отношению к их реакции с кальцием.

Устранение проводится с помощью самого главного способа борьбы с временной жесткостью — кипячения. Когда мы кипятим воду, растворимые соли превращаются в гидроксид магния, который нерастворим и, следовательно, осаждается и удаляется. После фильтрации получаем мягкую воду.

Уравнения реакций выглядит так:

• Ca (HCO3) 2 → CaCO3 + H2O + CO2;
• Mg (HCO3) 2 → MgCO3 + H2O + CO2.

Устранить временную жесткость воды можно по методу Кларка.

Уравнение реакции: Ca (OH) 2 + Ca (HCO3) 2 → 2CaCO3 + 2H2O

Щелочность существует в трех формах: карбонат (CO32-), бикарбонат (HCO3-) и гидроксид (OH-). Гидроксидная щелочность редко встречается, поскольку она существует только при добавлении и когда pH превышает 10. Карбонатная и бикарбонатная щелочность свободно меняется от одной формы к другой в зависимости от pH воды. Карбонатных ионов мало в воде с низким pH. Если поднять pH, то некоторые из ионов бикарбоната превратятся в ионы карбоната.

Одно важное отличие состоит в том, что ионы бикарбоната значительно более растворимы, чем карбонаты. Кальций имеет лишь ограниченную растворимость с карбонатом, но он значительно лучше растворяется с бикарбонатом. Если pH меньше 10, можно с уверенностью предположить, что щелочность гидроксида равна нулю.

В этих условиях концентрация карбонатной щелочности равна двукратной щелочности фенолфталеина (C = 2P). Кроме того, концентрация бикарбонатной щелочности равна общей щелочности минус двукратная щелочность фенолфталеина (B = M – 2P). Также полезно понимать, что общая щелочность равна щелочности бикарбоната плюс щелочность карбоната (M = B + C).

Концентрация временной жесткости зависит от соотношения бикарбонатной и карбонатной щелочности. По мере того как циркулирует вода, щелочность и pH повышаются. Когда это происходит, соотношение карбоната и бикарбоната увеличивается. Это приводит к соответствующему снижению растворимости кальция.

Это соотношение зависит от pH и щелочности, а не от жесткости. Концентрация временной жесткости может быть определена как концентрация карбонатной щелочности в миллионных долях, которая выпадает в осадок, чтобы вернуть воду к равновесию, при котором кальций больше не осаждается.

Кипячение – не единственное действие, которое может удалить временную жесткость. Кипячение просто превращает очень растворимые ионы бикарбоната в менее растворимые ионы карбонатов, которые затем осаждаются в виде карбоната кальция. Современные технологии устраняют временную жесткость в реакционной камере за счет осаждения кальция в виде карбоната кальция. Удаление карбоната в форме карбоната кальция оставляет ионы бикарбоната, которые хорошо растворимы.

Это позволяет значительно повысить концентрацию кальция в растворе, поскольку карбонаты удаляются. Соотношение временной и постоянной жесткости полностью зависит от соотношения карбонатной и бикарбонатной щелочности. Другими словами, временная жесткость снимается, когда в реакционной камере образуется карбонат кальция. Удаление временной жесткости происходит по мере того, как карбонат кальция сдвигает индекс насыщения до точки, при которой остающаяся или постоянная жесткость остается растворимой.