Как определить жёсткость воды

Жесткость - это термин, под которым понимается комплекс химико-физических свойств, обусловленных наличием в составе определенных химических элементов, а именно растворенных солей металлов, относящихся к щелочноземельной группе. Прежде всего, это магний и кальций. Их соли принято называть условно солями жесткости, так как эти соединения, как было давно замечено, делают жесткими ткани, выстиранные в воде.

На ощупь материалы после стирки действительно жестче обычного. Обусловливается это двумя явлениями. Первое - это сорбция волокнами, то есть процесс поглощения магниевых и кальциевых солей жирных кислот, которые на макроуровне образуются во время стирки. Второе явление - это ионообменные свойства структуры материалов. Из-за этого на молекулярном уровне сорбируются многовалентные ионы с положительными зарядами.

По происхождению принято делить жёсткость воды на три вида:

• Временную. Другое ее название - карбонатная. Причина - вхождение в состав карбонатов, гидрокарбонатов магния и кальция. Временным такой тип называется из-за простоты устранения с помощью обычного кипячения. При нагревании до 100℃ соединения выпадают в осадок, оседая на дне. Удалять их можно механическим фильтрованием.
• Постоянную. Она также именуется некарбонатной, так как обусловлена наличием солей магния и кальция других видов. Обычно это нитраты, хлориды, сульфаты. Путем кипячения убрать такую жесткость нельзя.
• Общую. Это сумма рассмотренных выше двух видов.

Измерение фактической жесткости воды на данный момент в нашей стране осуществляется в специальных единицах - градусах жесткости, обозначаемых °Ж. Один такой градус соответствует одному миллиграмм-эквиваленту на литр. Сокращенно это обозначается мг-экв/л.

В международной системе единиц, действующей в некоторых государствах, действуют другие единицы. Это моль/м³, что расшифровывается, как моль на кубический метр. Но в России с 2014 года действуют государственные собственные стандарты, согласно которым жесткость должна оцениваться именно в °Ж, то есть градусах жесткости.

Считается, что если жесткость равна одному миллиграмм-эквиваленту на литр, то в 1000 мл жидкости растворено 20,04 миллиграммов Ca²⁺, то есть положительно заряженных ионов кальция. При таком же значении концентрация ионов магния (Mg²⁺) составляет меньше - 12,16 мг.

Полезно знать! В других мировых государствах используются собственные единицы. Так, в Германии это °dH, в Америке - ppm, во Франции - °F, а в Великобритании - °Clark.

Если брать за основу классификации уровень жесткости воды, то можно выделить такие виды жидкости:

• Очень мягкая. Ее жесткость не превышает 1,5 градуса.
• Мягкая. Значение жесткости такой воды составляет от 1,5 до максимальных 3 °Ж.
• Средней степени жесткости. Ее показатель - от 3 °Ж до 8.
• Жесткая. У такой воды жесткость превышает 8 мг-экв/л, достигает 12 единиц.
• Крайне жесткая. Ее жесткость выше 12 °Ж.

На территории РФ действуют определяющие допустимые показатели жесткости воды СанПиН. Согласно им, для питьевой воды, поступающей из водопровода, значение не может быть выше 7 максимальных мг-экв/л. Это верхняя норма. Но, как показывает практика, уже при 4,5-5 °Ж заметны признаки повышения жесткости.

Итак, если вода жесткая, это указывает на наличие солей магния и кальция. Но с чем связано их содержание? Главный фактор, влияющий на жёсткость воды, - это ее источник. Во-первых, качество жидкости зависит от местности. К примеру, в одних городах России вода практически на всей территории мягкая. В других же населенных пунктах жесткость стабильно повышена.

Во-вторых, важно и то, откуда вода добывается. Если это скважина, обеспечивающая водоснабжение частного дома или дачи, то при бурении могли быть затронуты пласты пород, которые содержат щелочноземельные металлы или известняк. И их фрагменты из водоносного горизонта будут неизбежно попадать в воду.

Полезная информация! Водопроводная вода, подаваемая в квартиры из городских сетей, жесткой является редко, так как ее забор осуществляется обычно либо из водохранилищ, либо из пресных природных водоемов. Скважины используются редко.

В-третьих, параметры жесткости зависимы от времени года. Так, в летний период из-за активного испарения влаги концентрация солей магния и кальция увеличивается. А когда идут обильные дожди, или интенсивно тают снега, жесткость уменьшается.

Как определить жесткость воды в домашних условиях? Сделать это возможно по некоторым органолептическим показателям, а также по состоянию сантехники, бытовых приборов.

Рассмотрим возможные признаки:

• накипь, образующаяся на дне и стенках чайника;
• известковый налет, покрывающий поверхности предметов сантехники: смесителя, мойки, раковины (особенно из металла или темной керамики, так как на светлом фоне тонкий слой отложений видно плохо);
• светлые разводы, остающиеся на кастрюлях, тарелках, ложках и прочих столовых приборах и элементах посуды после готовки или мытья;
• пленка, появляющаяся на поверхности чая после заваривания;
• налет на волосах, их жесткость, трудное расчесывание;
• сухость кожи;
• плохое вспенивание моющих, чистящих средств;
• изменение вкуса воды (появление горьковатого неприятного привкуса) и готовящейся на ней еды;
• заметная жесткость постиранной одежды, белья.

Что полезнее: мягкая вода или же жесткая? Самый оптимальный - средний показатель, от 2 °Ж до 2,5. При меньшей концентрации солей магния и кальция человеческий организм будет недополучать минеральные полезные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Но и превышение нормы тоже может причинять вред.

Как влияет повышенная жесткость воды на человека и бытовую технику? Последствия могут быть следующими:

• нарушения процессов пищеварения, сниженная моторика желудка, кишечника;
• солевые отложения в суставах, желчных протоках и почках, провоцирующие развитие полиартритов и артритов, мочекаменной или желчнокаменной болезни;
• повышенные нагрузки на сердце и сосуды, провоцирующие развитие сердечно-сосудистых патологий;
• жесткость, тусклость, ломкость волос, белый налет на них и проблемы с расчесыванием;
• сухость, раздражение чувствительной кожи;
• увеличение рисков появления аллергии, дерматитов (особенно у детей);
• повышение расхода шампуней, мыла, гелей для душа, жидкостей для мытья посуды, средств для ухода за полами и другими поверхностями дома;
• порча белья и одежды, особенно выполненных из деликатных материалов;
• снижение эффективности работы водонагревательного, отопительного оборудования, например, бойлера, котла (налет накипи на ТЭНах нарушает процесс теплоотдачи);
• увеличение потребления бытовой техникой электроэнергии из-за более интенсивной работы нагревательных элементов;
• поломки, преждевременный выход из строя бытовой техники, подвергающейся длительным и частым контактам с жесткой водой: стиральных и посудомоечных машин, водонагревателей, электрочайников.

Зачем знать точную степень жесткости воды? Найти ее значение нужно по следующим причинам:

• грамотное программирование процедуры автоматической чистки от накипи кофемашины или современной кофеварки;
• создание благоприятной, безопасной среды обитания рыб, черепах, улиток и других водных обитателей аквариума;
• точное дозирование средств против образования накипи в посудомоечной или стиральной машинке;
• правильный выбор подходящего фильтра для питьевой водоподготовки, повышения качества жидкости;
• получение разрешения на использование воды для производства, например, пищевого.

Если неизвестна жесткость воды, как определить ее, как проверить? Замерить такой показатель можно разными способами. Ниже рассмотрим доступные методики определения жесткости воды самостоятельно или с посторонней помощью.

Городской водоканал

Практически в любом регионе России работает городской водоканал, который не только организует водоснабжение многоквартирных жилых зданий и социальных объектов, но и определяет, контролирует качество водных ресурсов. Если у такого учреждения есть свой официальный сайт, можно зайти на него и поискать информацию о составе воды - результаты лабораторных исследований, проводимых в разных точках (районах) подачи.

Лаборатория

Для определения жесткости можно направить воду на анализ в лабораторию. Она выдаст заключение с точным составом и основными параметрами, в том числе содержанием солей.

Как определить жесткость воды в лаборатории? Сначала нужно найти специализированное учреждение, имеющее соответствующую лицензию, а также действующую аккредитацию.

Не менее важно правильно собрать пробу. Вода сначала немного спускается. Тара (например, бутылка из пластика) должна быть чистой. Ее нужно ополоснуть отправляемой в лабораторию водой. Наполняйте бутылку до самого уровня горлышка, плотно закрывайте крышкой и в самое ближайшее время отвозите в лабораторию.

Тест-полоски

Определение жесткости воды в домашних условиях поможет осуществить специальный тест. На бумажную полоску нанесен индикатор - вещество, меняющее оттенок в зависимости от параметров исследуемой среды.

Тест-полоски можно найти в специализированных магазинах и отделах продаж товаров для животных, аксессуаров для бытовой техники, измерительных приспособлений.

Чтобы измерить жесткость воды, действуйте по простой инструкции:

1. Налейте воду в стакан или иную подобную емкость.
2. Вскройте упаковку, извлеките полоску.
3. Погрузите тест в жидкость на время, указанное в руководстве по эксплуатации, которое к продукции приложил производитель.
4. Ждите. Период ожидания также указывается в инструкции.
5. Извлеките полоску, оставьте ее приблизительно на минуту (точное время высыхания ищите в руководстве по эксплуатации).
6. Далее сравните получившийся оттенок индикаторной зоны с цветами из таблицы, которая она наносится на упаковку или включается в инструкцию.

>Важно! Определение жесткости воды в домашних условиях этим способом может быть не очень достоверным, если жидкость сильно загрязнена и содержит многочисленные примеси, которые повышают электропроводность, но не являются солями магния и кальция.

Титрование

Еще один метод определения содержания в воде солей - титрование. Оно представляет собой процесс выявления веществ или выяснения их концентраций путем прибавления к исследуемой среде дозированных количеств реагента. Добавлять реагентные вещества следует до момента запуска ожидаемой реакции с изменением цвета.

Обычно титрование выполняют в лабораторных условиях, но можно попробовать замерить жесткость дома. Для этого приобретите специальный набор, изучите внимательно его инструкцию. Процесс, как правило, включает такие этапы:

1. В чистую емкость (обычно входит в комплект) наберите указанное в инструкции количество воды.
2. Возьмите резервуар с реагентом.
3. Добавьте одну каплю химиката в воду, осторожно перемешайте все.
4. Далее добавляйте по капле реагента, аккуратно размешивая его, до тех пор, пока оттенок раствора не изменится. Он будет переходить от светло-розового до красного, потом до зеленого. Обязательно считайте добавляемые капли.
5. Когда цвет станет зеленым, обратите внимание на то, сколько капель вы успели добавить.
6. По количеству определите жесткость по приложенной таблице или рекомендациям. Обычно одна капля равна одному немецкому градусу. Но есть и системы титрования с российской технологией измерения.

Способ с применением хозяйственного мыла

Как узнать и самостоятельно проверить жесткость воды в домашних обычных условиях без специальных приспособлений? Используйте хозяйственное мыло. Алгоритм действий таков:

1. На терке натирайте хозяйственное мыло. Потребуется всего грамм мыльной стружки - треть чайной ложки.
2. В высокий стакан с диаметром верхнего края 6 см налейте предварительно подогретую дистиллированную воду. Если у вас мыло 72%, добавляйте столько жидкости, чтобы она занимала 72 мм высоты емкости (считать надо от внутренней поверхности дна). Для 60%-ной концентрации потребуется 60 мм воды.
3. Далее в воде осторожно растворяйте мыльную стружку. Перемешивайте раствор медленно, чтобы не появилась слишком обильная пена.
4. Когда хлопьев не останется, уберите вспененную верхнюю часть, если она есть.
5. В литровую банку из стекла или в мерный стакан объемом 1 л наливайте 500 мл воды, которую хотите исследовать.
6. Далее тонкой струей, медленно, с постоянным осторожным перемешиванием вливайте в воду мыльный раствор.
7. Когда на поверхности изучаемой воды появится пышная и не опадающая пена, это укажет на то, что хозяйственное щелочное мыло связало все имеющиеся в составе соли жесткости.
8. Останется понять, сколько раствора было потрачено. Для этого от исходной высоты маленького стакана, которая была занята смесью, отнимете остаточную.
9. Каждый потраченный сантиметр - это два немецких градуса. Например, если вы перелили в банку 4,5 см мыльного раствора, то жесткость исследуемой воды составляет примерно 9 °dH. Полученное значение нужно перевести в градусы российские.

Важно! Этот способ приблизительный, его погрешность может достигать 2 градуса.

Если вам удалось узнать жесткость воды, и она оказалась повышенной, то нужно снижать этот показатель. Делать это можно такими способами:

• Кипячение. Оно работает лишь при жесткости временной, причем при небольшом содержании карбонатов. Если это ваш случай, то достаточно идущую из крана воду кипятить, а затем подвергать очистке от осадка, который остался. Для удаления выпавших хлопьев можно использовать фильтр-кувшин. Его картридж должен иметь загрузку.
• Реагентное, химическое умягчение. Такая технология предполагает использование особых химических соединений и веществ, запускающих определенные реакции. Последние превращают растворенные соли в нерастворимые, формирующие осадок. Осажденные примеси нужно отфильтровывать механически. В качестве реагентов применяют кальцинированную соду, гашеную известь.
• Полифосфатные фильтры. Они имеют картриджи с загрузками из полифосфата натрия, частицы которого покрывают тонкой пленкой соли жесткости, тем самым препятствуя появлению накипи. Но очищенная таким способом вода считается технической, то есть для питья не подойдет.
• Ионообменные фильтры. Система ионного обмена - это очистная станция с модулем, заполненным ионитом, то есть ионообменной гранулированной смолой. Когда вода попадает в этот блок, происходит замещение ионов магния и кальция другими частицами, например, водорода или натрия. В итоге состав жидкости меняется, а жесткость нормализуется. Смола требует периодических регенераций для восстановления рабочего ресурса - насыщения ионами, замещающими частицы солей. Через примерно 3-5 лет ионит теряет свой свойства, поэтому необходимо его особым способом утилизировать. А перед поступлением в блок со смолой вода должна очищаться от механических примесей, которые засоряют ионит, сокращают срок его службы.
• Системы обратного осмоса. Обратноосмотические фильтры называют мембранными, так как их главным элементом является специальная мембрана. Ее структура - мелкопористая и полупроницаемая, поэтому через мельчайшие отверстия проходить могут лишь молекулы воды. А до 98-99% примесей, включая соли жесткости, задерживается и отправляется в дренаж. Такие системы очень эффективны и решают проблему не только высокой концентрации солей, но и содержания органики, патогенных микроорганизмов, других загрязнений. Но вода лишается всех веществ, и чтобы она оставалась полезной, в систему внедряется минерализатор.
• Электромагнитные фильтры. Они создают электромагнитное поле, которое действует на структуру солей, не дает им оседать на поверхностях в виде налета. Этот метод защищает трубы, но жесткость не устраняет.

Какой способ лучше? Чтобы понять это, нужно учесть степень жесткости, состав воды, цели ее очистки, а также параметры системы водоснабжения, например, давление, температуру жидкости. Для помощи в подборе можно получить персональный комментарий или консультацию эксперта.

Благодаря этой статье вы получили ответы на актуальные вопросы и узнали, как определить жесткость воды в домашних условиях или лабораторных, а также как в случае высокого показателя действовать.

Значение определяется разными способами. Также существуют различные методы обработки воды для нормализации ее жесткости. Зная точный показатель, можно выбрать и купить подходящий фильтр, который справится с поставленными задачами. Он обеспечит оптимальную мягкость воды и предотвратит нежелательные последствия.