Меню Рубрики

Анализ общего показателя жесткости воды

Выпускается в 7-ми различных вариантах исполнения — ручное или автоматическое управление, корпус из армированного пластика или нержавейки, есть вариант нержавеющего корпуса с нижним сливом для простоты консервации на зиму. Посмотреть все варианты исполнения фильтров

Анализ воды из скважины, колодца или водопровода сделать в лаборатории Санкт-Петербурге, стоимость экспертизы питьевой воды, где сделать, цена.

Согласно санитарным нормам питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу, и иметь приятные органолептические свойства. Поэтому, целесообразно проверить качество воды из вашего источника — сделать анализ качества воды на соответствие требованиям санитарных норм и правил на питьевую воду. Для выбора системы очистки воды из скважины или колодца важно проверить воду не менее, чем по 15-ти основным показателям.

Требования (нормативы), которым должна соответствовать вода, изложены в санитарных нормах и правилах РФ (СанПиН) и международных нормативах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), основные положения которых приведены в представленной ниже таблице. И так, рассмотрим основные показатели качества воды.

К органолептическим свойствам воды относят следующие характеристики: запах, привкус, цветность и мутность.

Запах и привкус воды объясняются присутствием в ней естественных или искусственных загрязнений. Природа запахов и привкусов очень различна, и может быть обусловлена как наличием в воде определенных растворенных солей, так и содержанием различных химических и органических соединений.

Кроме того, следует отметить, что запах и привкус может появиться в воде на нескольких этапах: из исходной природной воды, в процессе водоподготовки (в том числе в водонагревателе), при транспортировке по трубопроводам. Правильное определение источника запахов и привкусов — залог успешности их устранения.

Величина (интенсивность) запаха определяется по 6-ти бальной шкале. Например, запах тухлых яиц обусловлен наличием в воде сероводорода (Н2S), а также присутствием сульфатредуцирующих бактерий, вырабатывающих этот газ, а гнилостный запах обусловлен присутствием в воде природных органических соединений. Химические запахи (например, бензиновый, фенольный) указывают на антропогенный характер загрязнений.

Вкус воды обусловлен растворенными в воде природными веществами, каждое из которых придает воде определенный привкус:

  • солоноватый — хлоридом натрия;
  • горьковатый — сульфатом магния;
  • кисловатый — растворенным углекислым газом или растворенными кислотами.

Приятный или неприятный вкус воды обеспечивается как наличием, так и концентрацией находящихся в ней примесей.

Под цветностью понимается естественная окраска природной и питьевой воды. Цветность косвенно характеризует наличие в воде некоторых органических и неорганических растворенных веществ и является одним из важных показателей, позволяющих правильно выбрать систему водоочистки.

Цветность воды определяется сравнением с растворами специально приготовленной шкалы цветности (на основе определенных концентраций хромово-кобальтового раствора) и выражается в градусах цветности этой шкалы. По требованиям к питьевой воде данный показатель не должен превышать 20 градусов.

Главными «виновниками» цветности воды, являются вымываемые из почвы органические вещества (в основном гуминовые и фульвовые кислоты). Повышенная цветность воды также может свидетельствовать о возможной ее техногенной загрязненности. Наличие гуминовых кислот может приводить к определенной биологической активности воды, повышает проницаемость в кишечнике ионов металлов: железа, марганца и др.

Показатель, характеризующий наличие в воде взвешенных веществ неорганического происхождения (например, карбонаты различных металлов, гидроокиси железа), органического происхождения (коллоидное железо и т.п.), минерального происхождения (песка, глины, ила), а также микробиологического происхождения (бактерио-, фито- или зоопланктона). Мутность выражается в мг/дм3.

Мутность также может быть обусловлена наличием на поверхности и внутри взвешенных частиц различных микроорганизмов, которые защищают их как от химического, так и от ультрафиолетового обеззараживания воды. Поэтому снижение мутности в процессе очистки воды способствует также значительному снижению уровня микробиологического загрязнения.

Химические показатели характеризуют химический состав воды. К данным показателям относят водородный показатель воды рН, жесткость и щелочность, минерализацию (сухой остаток), анионный и катионный состав (неорганические вещества), содержание органических веществ.

Показатель, характеризующий интегральную загрязненность воды, т.е. содержание в воде окисляющихся органических и неорганических примесей, которые в определенных условиях способны окисляться сильным химическим окислителем. К упомянутым выше загрязнителям относятся в основном органические вещества — для воды из поверхностных источников, и неорганические ионы (Fe 2+ ,Mn 2+ , и т.п.) — для воды из артезианских скважин.

Различают несколько видов окисляемости воды: перманганатную (ПМО), бихроматную, иодатную. Как видно из названий — при этом для проведения химического анализа воды используются соответствующие окислители. Показатель окисляемости — мгО2/л. Это количество миллиграмм кислорода, эквивалентное количеству реагента (окислителя), пошедшего на окисление веществ, содержащихся в 1 л воды.

Величина бихроматной окисляемости обычно используется для определения такого важного показателя воды как ХПК — химическая потребность в кислороде. ХПК используется для характеристики загрязненных природных поверхностных вод, а также для сточных вод. Этот показатель свидетельствует о степени биогенной загрязненности воды.

Бихроматная окисляемость позволяет получить значение наиболее полно характеризующее присутствие органических загрязнителей, за исключением таких химически инертных веществ как бензин, керосин, бензол, толуол и т.п. Считается, что при определении этого показателя окисляются до 90% органических примесей.

На практике для характеристики питьевой воды обычно используется показатель перманганатная окисляемость (ПМО) или перманганатный индекс (ПМИ). Чем больше значение ПМО, тем выше концентрация загрязнителей. Отметим, что величина перманганатной окисляемости ниже, чем значение, полученное для бихроматной примерно в 3 раза.

Водородный показатель или рН представляет собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, т.е. pH = -logH + 1. Величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н + и ОН — , образующихся при диссоциации воды. Если ионы ОН — в воде преобладают, что соответствует значению рН>7, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н + , что соответствует рН + >+ HCO3

В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и многие другие ее характеристики.

Обычно уровень рН для воды, используемой в хозяйственных и питьевых целях, нормируется в пределах интервала 6-9.

Эта величина характеризует количество растворенных неорганических и органических веществ. В первую очередь это сказывается на органолептических свойствах воды. Установлено, что до 1000 мг/л вода может быть использована для водопотребления.

Величина сухого остатка влияет на вкусовые качества питьевой воды. Человек может без риска для своего здоровья употреблять воду с сухим остатком до 1000 мг/л. При большем значении вкус воды чаще всего становится неприятным горько-соленым. Следует также отметить, что у воды с низким уровнем сухого остатка вкус может отсутствовать и употреблять ее тоже не очень приятно.

Этот показатель характеризует свойство воды, связанное с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»).

Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой.

Численное выражение жёсткости воды — это концентрация в ней катионов кальция и магния. По ГОСТ Р 52029-2003 жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж), что соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его моля, выраженной в мг/дм³ (г/м³) (1 °Ж = 1 мг-экв/л).

Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (катионов Ca 2+ и Mg 2+ и анионов HCO3).

При кипячении воды гидрокарбонатные анионы вступают в реакцию с этими катионами и образуют с ними малорастворимые карбонатные соли, которые осаждаются на нагревательных элементах в виде накипи белого цвета, называемой в простонародии известью.

Временную жесткость можно устранить кипячением — отсюда и ее название.

Постоянная (некарбонатная) жесткость воды вызвана присутствием солей, не выпадающих в осадок при кипячении. В основном, это сульфаты и хлориды кальция и магния (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2). Следует отметить, что именно присутствие соли CaSO4, растворимость которой с повышением температуры воды понижается, приводит к образованию плотной накипи.

Вода с высокой жесткостью наносит большой вред бытовым электронагревательным приборам, образуя накипь и тем самым вызывая их перегрев и разрушение, образует неприятные матовые налеты на сантехнике; в ней плохо пенятся мыло и шампуни, а поэтому увеличивается их расход.

Жесткая вода сушит кожу и вредит волосам; отрицательно влияет на качество приготовленной пищи, полезные вещества которой могут образовывать с солями жесткости плохо усваиваемые организмом соединения.

Жесткая вода вредна и для организма человека: увеличивается риск развития мочекаменной болезни, нарушается водно-солевой обмен.

Иногда в качестве характеристики встречается показатель «полная жесткость» воды, равный сумме постоянной и переменной (карбонатной) жесткости.

Его токсичное влияние на организм человека незначительно, но все же употребление питьевой воды с повышенным содержанием железа может привести к отложению его соединений в органах и тканях человека.

В общем случае в воде железо может встречаться в свободной форме в виде двух- и трехвалентных ионов:

Fe 2+ , как правило, в артезианских скважинах при отсутствии растворенного кислорода. Вода с повышенным содержанием такого железа может быть первоначально прозрачна (Fe 2+ ), но при отстаивании или нагреве приобретает желтовато-бурую окраску. Это происходит в результате окисления растворенного железа до Fe 3+ с образованием нерастворимых солей трехвалентного железа:

Fe 3+ — содержится в поверхностных источниках водоснабжения в так называемом окисленном состоянии, и, как правило, в нерастворимом виде.

Существует еще одна форма присутствия железа в природной воде — это органическое железо. Оно встречается в воде в разных формах и в составе различных комплексных соединений трехвалентных ионов железа с растворенными неорганическими и органическими соединениями, и, главным образом, с солями гуминовых кислот — гуматами. Повышенное содержание такого железа наблюдается в болотных водах, и вода имеет бурое или коричневатое окрашивание.

Органические соединения железа, как правило, растворимы или имеют коллоидную структуру (коллоидное железо) и очень трудно поддаются удалению. Коллоидные частицы из-за своего малого размера и высокого поверхностного заряда, который не позволяет частицам сближаться и препятствует их укрупнению, предотвращая образование конгломератов, создают в воде суспензии и не осаждаются, находясь во взвешенном состоянии и, тем самым, обуславливают мутность исходной воды.

На вкус такая вода имеет характерный неприятный металлический привкус, образует ржавые подтеки. Присутствие в воде коллоидного железа способствует развитию железистых бактерий, что еще больше ухудшает вкусовые качества воды и вызывает отложение осадка на внутренней поверхности трубопроводов и санитарно-технического оборудования вплоть до их полного засорения.

Марганец входит в состав многих ферментов, гормонов и витаминов, которые влияют на процессы роста, кровообразование, формирование иммунитета. Однако, повышенное его содержание в воде может оказывать токсический и мутагенный эффект на организм человека.

Вода с повышенным содержанием марганца обладает металлическим привкусом. Его присутствие приводит к значительно более быстрому износу бытовой техники и систем отопления, поскольку он способен накапливаться в виде черного налета на внутренних поверхностях труб с последующим отслаиванием и образованием взвешенного в воде осадка черного цвета. Кроме того, повышенное содержание марганца приводит к образованию черных пятен на посуде, белом белье при стирке, окрашивает ногти и зубы в серовато-черный цвет.

Также существуют «марганцевые» бактерии, которые, как и «железистые» бактерии, могут развиваться в такой воде и становиться причиной зарастания и закупорки трубопроводов.

Показатель, чаще всего характеризующий наличие в воде органических веществ животного или промышленного происхождения. Источниками азота аммонийного являются: животноводческие фермы, хозяйственно бытовые сточные воды, сточные воды с сельскохозяйственных угодий, предприятий пищевой и химической промышленности.

Указанные соединения являются главным образом продуктами распада мочевины и белков. Лимитирующая величина показателя «аммонийный азот» — токсикологическая. По нормам СанПиН содержание в воде аммония не должно превышать 2,0 мг/л.

К микробиологическим показателям безопасности питьевой воды относят общее микробное число, содержание бактерий группы кишечной палочки (общие колиформные бактерии и колифаги), споры сульфитредуцирующих клостридий и цисты лямблий.

В зависимости от характеристик водного источника с целью безопасности воды могут проверяться и такие показатели, как паразитологические и радиологические.

Анализ качества питьевой воды производится исходя из норм показателей по требованиям нормативных документов государств.

В таблице представлены нормативы основных показателей качества по санитарным нормам СанПиН Российской Федерации, указанные в столбце 3 — СанПиН 2.1.4.1074-01 «Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» и столбце 4 — СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

Именно по этим показателям следует проверить качество воды из вашего источника и оценить необходимость установки дополнительного оборудования для очистки воды.

Для сравнения приведены нормативы Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).

источник

Метод определения общей жесткости воды основан на том, что ионы кальция и магния связываются трилоном Б в комплексные соединения. О конце реакции судят по изменению цвета индикатора хромогена черного от розово-малинового до синевато-серого. Появление синевато-серого окрашивания свидетельствует об отсутствии ионов Са 2+ и Mg 2+ в растворе, т. е. о полном связывании их с трилоном Б.

В коническую колбу вместимостью 250 мл отмеривают 100 мл исследуемой воды, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, индикатор хромоген (сухую смесь) и медленно титруют 0,1 н раствором трилона Б до перехода окраски в серовато-синюю.

Общую жесткость воды Жо, ммоль  экв/л, вычисляют по формуле

где V1 – объем 0,1 н раствора трилона Б, израсходованный на титрование пробы, мл; К – коэффициент нормальности раствора трилона Б (К = Nфакт / 0,1); N1 – нормальность раствора трилона Б; V2 – объем исследуемой пробы воды, мл.

Определение карбонатной жесткости воды

Оттитровывают 100 мл воды 0,1 н раствором HCl в присутствии метилового оранжевого до перехода окраски от желтой к розовой. Карбонатную жесткость Жк, ммоль  экв/л, вычисляют по формуле

где V3 – объем HCl, который пошел на титрование, мл; N2 – нормальность HCl, моль/л; V2 – объем воды, который взят для анализа, мл.

Некарбонатная жесткость определяется как разница между общей и карбонатной жесткостью

Определение количества диоксида углерода

В колбу поместите 200 мл исследуемой воды, добавьте 2 капли раствора фенолфталеина и взболтайте. Если вода окрасилась в интенсивный розовый цвет, это значит, что в ней нет растворенного диоксида углерода. Отсутствие окраски или очень слабая окраска свидетельствуют о присутствии растворенного диоксида углерода. В этом случае пробу титруют 0,1 н раствором NaOH до появления интенсивной окраски. Концентрацию диоксида углерода определяют по формуле

= 44  N  V4  1000 / 200, (11)

где N – нормальность NаОН, моль/л; V4 – его объем, мл.

Определение концентрации кальция и магния

К 100 мл воды добавляют 3 мл 10%-ного КОН до рН = 10–12, вносят примерно 0,2 г сухого индикатора мурексида, смешанного с сульфатом калия, и титруют трилоном Б до перехода окраски из розовой в фиолетовую.

Концентрацию кальция СК, ммоль  экв/л, рассчитывают по формуле

где V5 – объем трилона Б, пошедший на титрование, мл.

Концентрацию магния См, ммоль  экв/л, рассчитывают по формуле

После проведения полного обессоливания воды необходимо убедится в отсутствии в ней как катионов (Mg 2+ , Ca 2+ ), так и анионов (SO4 2– , NO3 – , Cl – ). Анализ на содержание указанных анионов в воде до ее обессоливания и после проводится качественно.

SO4 2– – раствор хлорида бария дает белый осадок сульфата бария;

Cl – – при добавлении раствора нитрата серебра образуется белый осадок хлорида серебра;

NO3 – – при добавлении раствора дифениламина в серной кислоте появляется характерное для ионов NO3 – синее окрашивание.

Определение содержания взвешенных частиц (мутность воды)

Мутность воды определяется фотоколориметрическим методом при длине волны 440 нм. Оптическую плотность измеряют в кюветах с толщиной поглощающего слоя 3 мм. Количество взвешенных частиц в воде находят по калибровочной кривой.

Регистрирующим прибором в фотоколориметре служит микроамперметр типа М907, оцифрованный в микроамперах и имеющий шкалу 0–100 делений, соответствующих шкале коэффициентов пропускания –  и оптической плотности – D. При измерении со светофильтром 440 нм, отмеченным на лицевой панели колориметра черным цветом, ручку «Чувствительность» устанавливают в одно из положений 1, 2 или 3. Рабочие поверхности кювет перед каждым измерением необходимо тщательно протирать спирто-эфирной смесью, жидкость в кюветы наливать до метки на боковой поверхности кюветы. При установке кювет в кюветодержатель нельзя касаться пальцами участков поверхности кювет ниже уровня жидкости в них.

Колориметр включают в сеть за 15 мин до начала измерений. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемником перекрывает световой пучок). В световой пучок помещают кювету со стандартным раствором, по отношению к которому производят измерения, и крышку кюветного отделения закрывают. Ручками «Чувствительность» и «Установка 100» устанавливают отсчет 100 по шкале колориметра. Затем поворотом ручки кювету со стандартным раствором заменяют кюветой с исследуемым раствором. После этого производят отсчет по шкале колориметра, соответствующий коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах, или по шкале D в единицах оптической плотности. Измерения проводят 3–5 раз и окончательное значение измеряемой величины определяют как среднее арифметическое полученных значений.

источник

Как выполняется контроль жёсткости воды. Понятие жёсткости, от чего она зависит. Анализ воды на жёсткость дома. Лабораторные методы контроля общей и временной жёсткости жидкости. Приборы для выполнения анализа. Методы борьбы с повышенной жёсткостью в быту. Контроль жёсткость воды или анализ воды на жёсткость нужен для определения концентрации солей в жидкости. Этот анализ можно проводить в лабораторных условиях и дома.

Жёсткость воды – термин, говорящий о процентном соотношении солевых частиц магния и калия в жидкости. Она подразделяется на две разновидности:

  • Временная (такая жидкость называется карбонатная);
  • Общая жёсткость (данная вода относится к некарбонатной).

Первый тип жёсткости характеризуется присутствием гидрокарбонатных солевых частиц магния и калия. Если такую воду закипятить, то элементы распадутся на карбонаты и гидроксиды и выпадут в осадок. Именно этот белый налёт часто покрывает наши чайники изнутри и собирается на других нагревательных элементах.

Для жидкости с общей жёсткостью характерно наличие других химических элементов (различных нитратов, хлоридов и тп.п). Обычно жёсткость питьевой воды связана с особенностями вашего региона, составом грунтов. Чем больше известковых пород находится в почве, тем выше жёсткость воды. Но важно не только понимать суть понятия, но и знать, как проверить жёсткость воды. Выполнить это легко как в быту, так и на заводе.

Для проверки жёсткости водопроводной воды дома можно использовать следующие способы:

  1. Постарайтесь обильно вспенить мыльный брусок или порошок для стирки. Если у вас образуется мало пены, то ваша вода имеет повышенную жёсткость. Это возникает по той причине, что солевые частицы калия и магния не позволяют мылу пениться. При обильной пышной пене от любого моющего средства можно утверждать, что вода нежёсткая. Но этот метод не позволят точно определить степень жёсткости.
  2. На вкус также можно отличить жёсткую воду от мягкой. Она более горькая. Но не все могут точно уловить горьковатый привкус солей магния и калия.
  3. Белый осадок в чайниках, накипь на нагревательных элементах других бытовых приборов – признак жёсткой воды. Осадок возникает из-за распада солей и выпадения их на дно. Данная особенность жёсткой воды очень вредит бытовым приборам и отопительному трубопроводу.
  4. От жёсткости воды зависит скорость заваривания чайного напитка. При мягкой воде на эту процедуру уйдёт от 3 до 6 мин., в жёсткой воде чай будет завариваться от 8 до 12 мин. Кстати, на вкус оба напитка будут существенно отличаться.
  5. Благодаря нехитрому компактному измерительному прибору можно очень легко определить жёсткость любой жидкости. Он называется TDS-метр. Агрегат измерят электропроводность жидкости. Чем выше показатель, тем больше уровень солесодержания жидкости. Обычно его ещё называют солемер. Чаще такой анализ воды на жёсткость делают владельцы аквариумов и цветоводы.
  6. Проверить жёсткость воды в быту можно, используя тест-полоски, продающейся в аптеках медтехники.

Для этого анализа можно использовать колориметрическую методику и принцип титрования. Процедура анализа выполняется так: порция воды смешивается с метилоранжем (индикатором), ёмкость устанавливается на светлом фоне. Во вторую тару с водой добавляют соляную кислоту, пока не получится красно-оранжевый цвет воды.

Временную жёсткость жидкости находят в процессе расчёта требуемого количества соляной кислоты по формуле: Нвр = NHCl * VHCL* 1000/ V1, где N-насыщенность раствора, V-его количество, V1-количество пробы.

Этот анализ проводят в лаборатории. Для него используют комплексонометрическую методику. Она базируется на принципе возникновения соединений ионов, подвергающихся анализу, с природными реагентами. Сначала воду в пробирке разводят раствором индикатора на спирту (чёрного этиохрома «Т»). Также для этих целей может использоваться сухая смесь кальциевых и натриевых хлоридов. В итоге полученная смесь окрашивается в насыщенный рубиновый цвет. Затем в пробирку капается вещество, называемое Трилон.

Расчёт общей жёсткости производится по уравнению: Жо=Nx*Vx*1000/V1, где N-насыщенность вещества Трилон, V-его количество, V1-количество пробы.

Как мы уже говорили выше, прибор контроля жёсткости воды называется солемер или TDS-метр. Точность проверки составляет 2%. Основной принцип работы данного агрегата построен на зависимости электропроводности жидкости от общего числа примесей солей магния и калия. То есть чем больше данных солей в воде, тем больше будут показания прибора, а следовательно, тем выше жёсткость воды.

На некоторых предприятиях и заводах наблюдается прямая зависимость между жёсткостью используемой воды и исправностью работы оборудования. Поэтому для обеспечения бесперебойной работы технологического оборудования требуется осуществлять постоянный автоматический контроль жёсткости воды.

Для этих целей используется специальное оборудование, например, анализатор «АКМС-1». Этот прибор непрерывно контролирует содержание солевых частиц кальция и магния в жидкости, поступающей в технологическое оборудование. То есть он подсчитывает общую жёсткость в пределах 0,005-25,0 мг-экв/л.

Как понять, что ваша водопроводная вода жёсткая, мы писали выше. Теперь перечислим ряд мер, позволяющих снизить жёсткость воды в домашних условиях:

  1. Самый простой способ – кипячение воды.
  2. Фильтрация воды через системы обратного осмоса (специальные мембраны).
  3. Использование смягчающих солей.
  4. Применение фильтрующих картриджей.
  5. Магнитное фильтрующее устройство.
  6. Использование ионообменной смолы в комплексе с солевым раствором.

Хотите провести контроль жёсткости воды? Заказать такую услугу вы можете у наших специалистов, для этого вам достаточно связаться с нами по указанным телефонам.

источник

Жесткостью воды называют химическое качество, определяющее объем присутствующих в жидкости примесей соляного кальция и магния. Данный показатель — одно из ключевых качеств воды, которое всегда проверяется в процессе анализа жидкости на предмет пригодности для употребления и бытового применения. Знать о норме показателей и о том, как определить жесткость воды, крайне важно. Знание данного качества жидкости позволит сохранить здоровье и продлить работоспособность техники, так или иначе использующей в своей работе воду.

Микробиологические исследования и химические научные опыты определили, что жесткостью воды единицы измерения является содержание в ней большей части солей кальция (Са2+) и несколько меньшего количества магния (Mg2+). На самом деле ситуация обстоит так, что оба эти элементы участвуют в формировании показатель определения жесткости воды и не могут существовать отдельно. В процессе химических реакций с анионами, соли кальция и магний формируют специальные кристаллы жесткости, которые оседают на дно и в дальнейшем используются в качестве биологического материала при проверке воды и ее химического состава.

Таблица наличия в воде катионов металлов и анионов и тест на жесткость воды позволяют узнать детальней о процессе формирования кристаллов жесткости и характере их развития. Влияние на временную жесткость воды и каждого из металлов является различным и зависит от типа жидкости и источника ее происхождения. К примеру такие металлы, как стронций, железо и марганец могут оказывать на состав и степень жесткости воды менее выраженное воздействие и практически не котироваться при анализе и проведении химической экспертизы. Алюминий оказывает влияние на общую жесткость воды, только если кислотность воды достигает нужного уровня, что встречается исключительно в природных водоемах. Из этого следует, что наличие и патогенное воздействие на воду выше указанных металлов при проверке воды бытового использования практически не учитывается из-за крайне низких показателей. Крайне малое влияние на показатель жесткости воды и способы ее устранения также может оказывать барий.

Проверка воды на показатель жесткости проводится в несколько этапов, с учетом типа водоема, в котором был произведен забор, условий содержания жидкости и цели произведенной экспертизы. Как определить жесткость воды в домашних условиях? Чаще всего жесткость при проверке делят на следующие группы:

  1. Жесткость воды общего типа. В процессе определения вида жесткости воды этого показателя выводится единица наибольшей концентрации солей кальция и магния. Данный показатель рассчитывается путем выведения данных о постоянной жесткости воды и непостоянной, временной жесткости некарбонатного типа. Для того чтобы смягчить воду при завышенных показателях общей жесткости используют ионизирующие фильтрующие установки для воды и таблицу жесткости воды.
  2. Жесткость карбонатного типа. Проверка позволяет выявить наличие в составе воды карбонатных и гидрокарбонатных элементов солей кальция и магния. Такой вид жесткости нередко может называться временным, поскольку устранить завышенные показатели поможет кипячение и вываривание лишних солей. Нагревание воды способствует тому, что гидрокарбонаты и карбонаты кальция и магния раскладываются и становятся осадочным веществом на дне посудины. Такой тип не постоянной жесткости воды превращается в бытовой налет, который нередко можно наблюдать на посуде, в которой часто кипятится вода. Как устранить жесткость воды? Очистить жесткость такой воды можно также путем использования ионизирующих фильтров или механизмов для устранения лишних солей.
  3. Жесткость воды некарбонатного типа. Данный тип проверки позволяет выявить в воде присутствие кислот солей кальция и магния сильного воздействия. В число таких кислот входят серная, азотная и соляная кислоты. Данный вид не карбонатной жесткости воды нельзя устранить простым кипячением воды и вывариванием патогенных элементов. Постоянную жесткость нередко очищают ионизирующими фильтрами или растворяющими соль веществами.
Читайте также:  Анализы на микробиологические показатели воды

В чем измеряется жесткость воды? Стоит отметить, что мировая таблица единиц измерений имеет несколько разных обозначений для типов и разновидностей жесткости. Каждая из этих единиц взаимосвязана с остальными. На территории постсоветского пространства до их пор используют единицу моль для обозначения показателя определения общей жесткости воды. В европейских государствах могут нередко использовать такие обозначения как do, dH, fo. В США используется обозначение ppm CaCO3.

Изначально стоит отметить, что вся жидкость мирового океана имеет определенные показатели жесткости, то есть в ее химическом составе неизменными веществами являются соли кальция и магний, а также несколько других щелочных металлов и земельных веществ. От чего зависит жесткость воды? Такой состав жидкости обуславливается тем, что минеральные воды изначально проистекают на поверхность из залежей многовековых пластов известняка и разных типов доломита. Соли кальция и магний попадают в воду путем химической связи диоксида углерода с группой минералов. Процесс выветривания и химической деформации горных пород приводит к образованию кристаллов жесткости в воде. Их источники — природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионизирующие вещества многовековых залежей, через которые протекает вода, могут появляться из-за еще не изученных биологических реакций и процессов в глубине плит на месте, из которого проистекает жидкость. Добавлять в состав побочные минералы и кристаллы способны и другие химические примеси, сточные воды, элементы и организмы окружающей среды.

Большинство минерализованной воды, которая попадает в открытые водоемы и становится источником жидкости для бытового и промышленного существования, имеет жесткость, превышающую показатели 75-85%. Как проверить жесткость воды в домашних условиях? Такой высокий показатель свидетельствует о том, что вода содержит повышенное количество солей кальция и магния из-за наличия ионизирующих горных пород. С учетом источника минеральной воды, в ряде случаев уровень жесткости не превышать 60%. Важно отметить, что от показателя минерализации напрямую зависит наличие ионов кальция. Жесткость воды, норма для питьевой воды такова: в открытых водоемах с пресной водой уровень содержания кальция не поднимается выше, чем 1 г из расчета на литр воды; соленые водоемы могут содержать примерно 10-15 г солей кальция на литр.

Стоит сказать, что показатель жесткости и концентрация солей кальция в воде напрямую определяется типом воды и местом ее расположения. Так, поверхностные воды нередко могут иметь наиболее низкие показатели жесткости, тогда как подземные водоемы или озера могут быть максимально жесткими и насыщенными солями. Концентрация солей в воде находится также в прямой зависимости от времен года и сезонных осадков. В конце зимы наличие кристаллов жесткости может увеличиваться, однако в период таяния снега и выпадения мягкой воды в виде снега и дождя кристаллы солей разбавляются и показатели жесткости заметно снижаются. Максимально жесткой вода считается в океанах и морях, где концентрация солей является максимально высокой.

Жесткость воды и ее показатели являются позволительными и удовлетворительными, в зависимости от цели использования жидкости. Если вода предназначается для использования в бытовых целях, показатели ее жесткости не должны превышать 2-6 мг на литр. Такая концентрация солей кальция считается максимально допустимой для бытового использования и не вредит человеческому здоровью. Прибор для измерения жесткости воды показывает, что промышленные цели использования воды могут повышать показатель жесткости до 10 мг на литр, однако не более этих рамок. Важно отметить, что вода с высоким показателем жесткости является, как правило, слишком горькой и имеет характерный запах, а также может оказывать патогенное воздействие на пищеварительную систему и желудочно-кишечный тракт, что делает ее непригодной для использования в пищевых или бытовых целях.

Важно сказать, что Всемирная организация здравоохранения проводит множество исследований и до сих пор не может найти единого ответа на вопрос о том, насколько велика патогенность влияния жесткой воды на человеческий организм и полезно ли постоянное использование в пищу только мягкой и фильтрованной воды без примесей солей и кальция. Предварительные исследования говорят о том, что некоторые типы вод с повышенным показателем жесткости могут провоцировать сердечно-сосудистые заболевания, проблемы с суставами и каменные болезни.

Специалисты компании ЭкоТестЭкспресс производят качественную аналитику жесткости воды в зависимости от требуемых целей и особенностей проверки. Связаться с нами, оставить заявку можно в онлайн-форме ниже.

источник

Вода имеет огромное значение в жизни каждого человека. Организм представляет собой комплекс водных растворов, суспензий и коллоидов. Степень жесткости воды непосредственно влияет на состояние организма, а также отвечает за долгий срок службы бытовой техники.

Фактически ни один из природных источников не обладает идеальным составом воды H2O. Основными источниками влаги являются поверхностные

наземные и подземные воды. Почему вода стала жесткой? Что на нее влияет? Процесс начинается еще в период ее формирования в горных породах. Жесткость воды – это комплекс физических характеристик воды, соответствующих количеству солей щелочноземельных металлов. Он претерпевает изменения также в соответствии с климатом, погодными условиями. Особо влияет на состав техногенный фактор, включающий сточные воды промышленного и бытового характера, сельского хозяйства. Влага из открытых и подземных источников требует очистки, чтобы соответствовать нормативным требованиям СанПин.

От чего зависит изменение состава воды? Жесткость обеспечивается повышенным содержанием минералов и химических элементов: железа, сульфидов, фторидов, марганца, солей кальция и магния, органических соединений. Она проявляется в ухудшении вкусовых параметров воды, плохом образовании пены при использовании мыла, стянутости кожи после умывания. Характерная жесткость волос, скрип после мытья говорят о разрушении защитной жировой пленки вследствие негативного воздействия повышенного количества минералов. Но излишне мягкая вода обладает высокими коррозионными свойствами, сказывающимися на состоянии водопроводных труб. Отсутствие необходимых минералов в составе мягкой воды приводит к развитию рахита у детей, так как кости не получают требуемых веществ.

Общий показатель минерализации представлен временной и постоянной составляющей:

  1. Временная (карбонатная). В составе, кроме катионов Ca2+, Fe2+, Mg2+, содержатся также растворимые бикарбонаты Mg и Ca. После кипячения они становятся нерастворимыми карбонатами, образующими накипь.
  2. Постоянная (некарбонатная). Независимо от кипячения жидкость такого типа сохраняет свои жесткие признаки, так как содержит соли магния
    и кальция нитратных, хлоридных, сульфатных анионов.

Вода допустимой жесткости пригодна для питья. Содержащиеся в ней микроэлементы нужны человеческому организму:

  1. Магний. Активизирует обмен углеводов, участвует в образовании белков, уменьшает возбудимость нервных клеток.
  2. Кальций. Поддерживает костную ткань, отвечает за работу сердца, свертываемость крови, расслабление мышц, работу иммунитета.

Постоянный прием жесткой воды ведет к проблемам функционирования пищеварительной системы, формированию камней в почках, печени, желчном пузыре. Нормальный уровень минерализации составляет не более 7 мг/л. При бытовом использовании временная жесткость приводит в негодность бытовую технику из-за образования плотного налета накипи.

Какая должна быть вода для питья и бытовых нужд? Классификация единиц измерения жесткости весьма разноплановая. Часто можно увидеть обозначение в миллимолях на литр, принятое на постсоветском пространстве. Миллимолем называют единицу объема соли жесткости на литр воды. Единицей измерения жесткости воды за границей является градус жесткости. Основные категории обозначения:

  • ppm (мг/литр) CaCO3;
  • DH – Германия (1 dH=17,8 ppm);
  • F – Франция (1 f =10 ppm);
  • A – Америка (1A=50,05 ppm);
  • Clarc – Великобритания (1 Clarc=14,3 ppm);
  • мг-экв/л (1 мг-экв/л =50,05 ppm).

Как рассчитать жесткость воды? Один мг-экв/л – это 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ на литр. Норма жесткости – 1,0–2,0 мг-экв/л. Водопроводная вода имеет жесткость от 1,5 до 5 мг-экв/л, что зависит от водозабора и не требует корректировки. Централизованный источник водоснабжения обязан выдавать питьевую воду с нормальной жесткостью – до 7 мг-экв/литр (в исключительных случаях – не более 10 мг-экв/литр).

После 2005 года Россия применяет новый национальный стандарт, определяющий параметры известковости. Для измерения содержания солей используется «градус жесткости» – °Ж, который равняется 1 мг-экв/литр. Формула общего показателя °Ж – H общая = H карбонатная + H некарбонатная. В соответствии с этим коэффициентом шкала степени мягкости подразделяется на несколько категорий:

  • сверхжесткая – свыше 12 мг-экв/л;
  • жесткая – более 10 °Ж (от 8 до 12 мг-экв/л);
  • средняя – от 2 до 10 °Ж (от 4 до 8 мг-экв/л);
  • мягкая – до 2 °Ж (до 4 мг-экв/л);
  • очень мягкая (до 1,5 мг-экв/л).

Какая должна быть вода? Характеристика высококачественной питьевой воды по нормативным требованиям:

  • органолептические характеристики: прозрачность, отсутствие запаха, приятный вкус;
  • pH = 7–7,5, жесткость не превышает значение 7 ммоль/л, что является средним уровнем. Допускается небольшое ощелачивание воды, но не окисление;
  • общее число минералов не выше 1 г/л, вода является слабоминерализованной;
  • отсутствие вредных веществ или концентрация в пределах десятых-сотых долей ПДК;
  • отсутствие вирусов, бактерий, грибков.

Даже средний параметр жесткости по стандарту, равняющийся 4–5 °Ж, уже доставляет неприятности в виде налета извести на мойке, накипи на чайнике, белесых разводов на посуде, забитого аэратора водопроводного крана.

Как измеряется жесткость воды? Степень жесткости следует знать не только в отношении питьевой воды. Аквариумисты сталкиваются с необходимостью создания определенной минерализации водной среды для разведения рыб. Выращивание комнатных растений также требует информированности о показателе жесткости.

Оборудование для очистки невозможно подобрать правильно без понимания результатов анализа. Самым точным измерением является лабораторный анализ, сделанный в Санэпидемстанции. Фиксирование степени минерализации производится тремя основными методами:

  • химическим;
  • комплексонометрическим (определение карбонатной и временной жесткости);
  • атомной спектрометрии.

Все приборы диагностирования, от бытовых до профессиональных лабораторных, позволяют осуществлять контроль над составом и уровнем загрязнения. Анализ питьевой воды осуществляется не только стационарно, но и непосредственно на точке забора.

Анализаторы воды подразделяются на монопараметрические (анализ одного параметра) и многопараметрические (анализ нескольких характеристик). С их помощью проводятся исследования всех типов воды: питьевой, технической, грунтовой, из искусственных водоемов; сточной. При этом анализ производится на основе химического, оптического, электрохимического, хроматографического, фотохимического метода.

Анализаторы могут быть портативными, производящими замер параметров в течение 5 минут в бытовых или полевых условиях. Другой вариант анализаторов – стационарный. Они монтируются в проточных трубах водопровода и других магистралей. Постоянная работа устройств обеспечивает выдачу объективных данных состава воды каждый час.

Одним из самых доступных механизмов для определения жесткости является электролизер. Этот аппарат не производит измерений, жесткость определяется по степени изменения цвета воды во время его работы. Более точный инструмент, помогающий получить косвенные показатели величины общей жесткости – TDS-3. Принцип его работы основан на определении электропроводности.

Наиболее быстрый способ установления жесткости в домашних условиях — использование тест-полоски со специальным реагентом. Опущенная в воду полоска начнет менять цвет в соответствии с концентрацией жесткости воды. Точность у приема невысокая, результат определяется по интенсивности окраса путем сравнения с градацией возможных вариантов.

  1. Термический. Производится кипячение.
  2. Реагентный (известь, сода кальцинированная и пищевая, едкий натр, синтетические средства). Наблюдается появление осадка нерастворимых соединений кальциевых и магниевых солей. Один из лучших реагентов – ортофосфат натрия, понижающий уровень жесткости до 0,05 °Ж.
  3. Мембранный. Ионы отделяются посредством нанофильтрации и обратного осмоса полунепроницаемой мембраны.
  4. Магнитный и Электромагнитный. Магнитогидродинамический резонанс предотвращает кристаллизацию карбоната кальция. Происходит его модификация в арагонит, лишенный свойства откладываться на поверхностях.
  5. Ионообменный.
  6. Комбинированный.

Простая технология устранения жесткости – это процесс кипячения, в результате которого часть солей гидрокарбоната кальция разлагается. Но такой метод не полностью избавляет от жесткости и не годится для больших объемов воды. Водопроводная кипяченая вода приносит человеку лишь вред. Процесс кипячения увеличивает вредоносность хлорорганики, содержащейся в ее составе и обладающей канцерогенными свойствами.

Защитить технику позволяет бытовая химия, например, специальное средство «Калгон». Действие подобных препаратов основано на предотвращении выпадения солей в осадок. Метод подходит лишь для защиты стиральной или посудомоечной машины. Такие вещества не предназначены для питьевой воды. Добавление извести для очистки должно сочетаться с применением реагентов-коагулянтов. Способ помогает снизить повышенное содержание карбонатных соединений.

Сочетание извести и соды позволяет смягчить воду до 1,4–1,8 мг-экв/л. Если жидкость обладает карбонатной жесткостью, то применяется сода с натрием. Недостатком приема использования реагентов является наличие твердого осадка, очистка только не питьевой воды, непременность точной дозировки и безопасного хранения.

Более простой механизм для очистки жесткой воды – магнитный. Он эффективен для технической воды, позволяя контролировать чистоту внутренних поверхностей оборудования. В пластиковом корпусе находится процессор, постоянный магнит, два провода. Процесс основывается на изменении физических свойств воды. Минерализующие элементы перестают образовывать накипь и отложения, устраняются с потоком. Образующийся шлак скапливается в отстойниках, а затем удаляется.

Электромагнитный способ базируется на использовании электромагнитных волн. Ионы кальция и магния не осаждаются, а в виде взвесей ликвидируются вместе со струей воды. При этом происходит очистка загрязненных ранее участков.

Самый экономичный и доступный рецепт смягчения воды – это ионообменный кувшин с электромагнитом. Процесс очистки основан на ионообменных свойствах мелкозернистой натриевой смолы. Объем очищаемой воды небольшой, запас ионов в смолах требует своевременной регенерации или замены, но качество очистки хорошее.

Устранение жесткости происходит реагентным путем, использованный картридж подлежит замене. Подобного типа прибор может быть магистральным, врезаемым непосредственно в трубу. Так осуществляется очищение всей поступающей в квартиру воды. При этом затраты при использовании возрастают из-за потребности создания обходного пути или запорной арматуры, а также замены картриджей. Смена картриджа производится раз в квартал. Недостаток метода – в очистке воды, не предназначенной для питья и приготовления пищи.

Есть также усовершенствованный вариант – мембранный, служащий основой для обратноосмотического эффекта. Посредством избыточного давления жесткая влага продавливается сквозь полупроницаемую мембрану, освобождаясь от всех солей и примесей. На выходе остается почти дистиллированная вода. Это тактика максимальной очистки. После такой обработки вода требует дополнительной минерализации.

Для смягчения питьевой воды применяются фильтры:

  1. Фильтр обратного осмоса. Производит полную очистку от всех ненужных примесей и солей, придающих жесткость воде. Обратноосмотическая мембрана действует до 1,5 лет, картриджи меняют раз в полгода.
  2. Проточный фильтр под мойку («Умягчающий», H). Дополнительный картридж содержит ионообменную смолу внутри, заменяющую ионы солей магния и кальция безопасными ионами натрия.

Все перечисленные методики могут использоваться также в различных комбинациях друг с другом.

Изменение параметра жесткости в меньшую сторону – это недешевая операция, требующая вложения денег. Развитие современных технологий вносит новые решения очистки. Снижение высокой минерализации воды – это жизненная потребность любого человека, желающего оставаться здоровым.

источник

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды.

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды.

  • жёсткой называется вода с большим содержанием солей ,
  • мягкой с малым содержанием

«Жёсткая» вода — исторически: ткань, постиранная с использованием мыла на основе жирных кислот в жёсткой воде — более жёсткая на ощупь. Этот факт объясняется, с одной стороны, отложением на ткани кальциевых и магниевых солей жирных кислот, образующихся в процессе стирки. С другой стороны, волокна ткани обладают ионообменными свойствами, и, как следствие, свойством сорбировать многовалентные катионы — на молекулярном уровне.

  • временная (карбонатная) жёсткость, — обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2,
  • постоянная (некарбонатная) жёсткость — вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).

С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л). В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

Жесткость, °Ж Кальций, мг/л Магний, мг/л
Москва 2,0-5,5 46 11
Париж 5,0-6,0 90 6
Берлин 5,0-8,8 121 12
Нью-Йорк 0,3-0,4 6 1
Сидней 0,2-1,3 15 4
  • Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
    • кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается. Московская питьевая вода по данным показателям соответствует рекомендациям ВОЗ.
  • Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют:
    • кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость — не более 7°Ж.
  • Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02):
    • кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж.
  • По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории официально ничем не лучше воды из-под крана
Перевод единиц жесткости воды в пересчете по кальцию. Вполне можно пользоваться вне зависимости от реального состава жесткости.
°Ж
= 1 мг-экв/л
mmol/L ppm, mg/L dGH, °dH gpg °e, °Clark °fH
1 русский °Ж = 1 мг-экв/л это: 1 0,5 50,05 2,804 2,924 3,511 5,005
1 ммоль/л = mmol/L это: 2 1 100.1 5.608 5.847 7.022 10.01
1 американский° ppmw = mg/L = American degre: 0,01998 0.009991 1 0.05603 0.05842 0.07016 0.1
1 немецкий° dGH, °dH это: 0,3566 0.1783 17.85 1 1.043 1.252 1.785
1 американская популярная ед.
gpg это:
0,342 0.171 17.12 0.9591 1 1.201 1.712
1 английский °e, °Clark это: 0,2848 0.1424 14.25 0.7986 0.8327 1 1.425
1 французский °fH это: 0,1998 0.09991 10 0.5603 0.5842 0.7016 1
Пример: 1 °Ж = 50,05 ppm
  • американские градусы жесткости воды, внимание тут два пункта:
    • gpg = Grains per Gallon: 1 гран (0.0648 г) CaCO3 в 1 американском галлоне (3.785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17.12 мг/л СаСО3 — это не «американский градус», но очень употребляемая в штатах величина жесткости воды.
    • американский градус = ppmw = mg/L = American degre: 1 часть CaCO3 в 1000000 частей воды 1мг/л CaCO3
  • английские градусы жесткости воды = °e = °Clark: 1 гран (0.0648 г) в 1 английском галлоне (4.546) л воды = 14.254 мг/л CaCO3
  • французские градусы жесткости воды (°fH or °f) (fh): 1 часть CaCO3 в 100000 частей воды, или 10 мг/л CaCO3
  • немецкие градусы жесткости воды = °dH (deutsche Härte = «немецкая жесткость» может быть °dGH (общая жесткость) или °dKH (для карбонатной жёсткости)): 1 часть оксида кальция – СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния – MgO в 100000 частей воды, что дает 10 мг/л СаО или 7.194 мг/л MgO
  • русский (РФ) градус жесткости воды °Ж = 1 мг-экв/л: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр, что дает 50,05 мг/л CaCO3 or 20.04 мг/л Ca2+
  • ммоль/л = mmol/L: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 100.09 мг/л CaCO3 or 40.08 мг/л Ca2+
  • Термоумягчение. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:
    • Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2 + H2O.
    • Кипячение устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту.
  • Реагентное умягчение. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
    • Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ + 2H2O
  • Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4, входящий в состав большинства препаратов бытового и промышленного назначения:
    • 3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaHCO3
    • 3MgSO4 + 2Na3PO4 → Mg3(PO4)2↓ + 3Na2SO4
  • Ортофосфаты кальция и магния очень плохо растворимы в воде, поэтому легко отделяются механическим фильтрованием. Этот метод оправдан при относительно больших расходах воды, поскольку связан с решением ряда специфических проблем: фильтрации осадка, точной дозировки реагента.
  • Катионирование. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдаёт ионы натрия или водорода. Эти методы соответственно называются Na-катионирование и Н-катионирование.
    • При правильно подобранной ионообменной загрузке жёсткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 °Ж, при двухступенчатом — до 0,01 °Ж.
    • В промышленности с помощью ионообменных фильтров заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия и калия, получая мягкую воду.
  • Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %.
    • Различают нанофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам нанометров) и пикофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам пикометров).
    • В качестве недостатков данного метода следует отметить:
      • — необходимость предварительной подготовки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану;
      • — относительно высокая стоимость 1 л получаемой воды (дорогое оборудование, дорогие мембраны);
      • — низкую минерализацию получаемой воды (особенно при пикофильтрации). Вода становится практически дистиллированной.
  • Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости.

источник

Са2+ + Na2MgТр.→ Mg2+ + Na2СаТр.

и ионы кальция будут заменены в анализируемой воде ионами магния в эквивалентном отношении.

Устойчивость комплекса существенно зависит от рН раствора. Поэтому комплексонометрическое титрование ведут в заданном интервале рН, используя различные буферные растворы.

Методом комплексонометрии можно определить катионы магния, кальция, цинка, алюминия, бария, свинца и многие другие – более 40 различных катионов. Этот метод широко применяется для определения жесткости воды.

1.6. Методика определения жесткости воды комплексонометрическим

Метод основан на образовании при рН=10±0,2 прочного бесцветного комплексного соединения трилона Б с ионами кальция и магния. В эквивалентной точке титрования все ионы кальция и магния связываются в комплексное соединение трилоном Б, в результате чего происходит изменение окраски индикатора от красной до голубой.

Чувствительность метода составляет 0,5 мг – экв/л при титровании 0,1н

Отбор проб является важной частью анализа, необходимым условием правильности получаемых результатов.

Главные принципы, которые требуется соблюдать при отборе проб воды, состоят в следующем:

1. Проба воды, взятая для анализа, должна отражать условия и место ее отбора. При отборе поверхностных вод необходимо изучить окружающую местность и брать пробы воды выше и ниже спуска сточных вод. Пробы из трубопроводов при наличии штуцера отбирают так, чтобы скорость вытекания воды из трубопровода совпадала со скоростью отбора. Соответственно цели анализа отбирают разовые и смешанные (средние) пробы за определенный период, сливая разовые, взятые из одного и того же места, через равные промежутки времени. Иногда средние пробы

отбирают одновременно из разных мест исследуемого объекта и сливают вместе. Окончательный объем средней пробы должен быть пропорционален расходу воды и определяется из условия заданного перечня определений.

2.Объем пробы должен быть достаточным и соответствовать применяемой методике анализа. Для неполного анализа, при котором определяют только несколько компонентов, достаточно отобрать 1 л воды. Для более подробного анализа следует брать 2 л воды.

3. Пробы воды отбирают в стеклянные или полиэтиленовые бутыли с хорошо подобранной пробкой, а при наличии крупных примесей – в жестяные бидоны или банки с широким горлом. Посуду, используемую для отбора проб, необходимо вымыть хромовой смесью и тщательно промыть водопроводной, а затем дистиллированной водой. Перед отбором пробы посуду ополаскивают несколько раз исследуемой водой.

4. Отбор пробы, условия транспортирования и сроки хранения определяются из условий отсутствия изменений в содержании определяемых компонентов или в свойствах воды. Необходимо учесть, что ни консервация, ни фиксация не обеспечивают постоянного состава пробы на продолжительное время.

Целью этих операций является сохранение содержания соответствующего

компонента без изменения на время, необходимое для доставки и обработки пробы воды. К анализу следует приступать в кратчайший срок после отбора пробы.

1.6.3. Реактивы и оборудование

· трилон Б (фиксанал 0,1н) по ТУ 6-09-2540-87;

· серно – кислый магний MgSO4 (фиксанал 0,1н) ТУ 6-09-2540-87;

· аммиачный буферный раствор;

· индикатор эриохром черный Т или кислотный хром темно – синий ч.д.а. ТУ 6-09-3870-87Е;

· сернистый натрий 9 – водный ч.д.а., Na2S ГОСТ 2053-77.

· Трилон Б 0,05н: раствор готовят из 0,1н трилона Б, приготовленного из фиксанала, разбавлением его в 20 раз. Для этого 50 мл трилона Б 0,1н переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки обессоленной воды. При отсутствии фиксанала берут навеску 18,613 г. трилона Б и растворяют в мерной колбе на 1000 мл. Устанавливают титр трилона Б по фиксаналу 0,1н MgSO4. Пипеткой отбирают 10 мл 0,1н MgSO4 в коническую колбу, добавляют 90 мл обессоленной воды, 5 мл аммиачно – буферного раствора, 5 – 7 капель индикатора кислотного хром темно – синего (эриохром черного, хромогена) и титруют раствором трилона Б до голубого цвета. Должно пойти 20 мл трилона Б

Читайте также:  Анализы котловой воды на судне

· Аммиачный буферный раствор: 20 г NH4Cl растворить в 500 мл воды, добавить 80 мл концентрированного аммиака NH4OH и довести объем до 1000 мл.

· Индикаторы кислотный хром темно – синий или эриохром черный Т: 0,5 г индикатора растворяют в 20 мл аммиачно – буферного раствора и доводят объем до 100 мл этиловым спиртом.

Отобрав определенный объем анализируемой воды (обычно 100мл) в коническую колбу, вводят в нее 5 мл аммиачной буферной смеси, несколько капель

индикатора и титруют окрашенную в розовый или фиолетово – розовый цвет жидкость раствором трилона Б. Титрование ведут медленно, по каплям, так как образование трилонатных комплексов происходит не мгновенно.
ибавление титранта, т.е. раствора трилона Б, ведут до наиболее четкого изменения цвета. Здесь необходима, как говорят, «ститровка» всего коллектива данной лаборатории. Дело в том, что резкое «от одной капли» изменение окраски титруемой жидкости происходит только при работе с 0,1н и 0,01н растворами трилона Б. Применение более разбавленных растворов создает не резкое, а постепенное изменение окраски; на это требуется, например, от трех до пяти капель 0,002н раствора трилона Б. Вследствии этого необходимо выработать по возможности единое мнение о той окраски, при которой следует считать титрование законченным. Для этого в ряд конических колб вливают по 100 мл дистиллированной обессоленной воды, добавляют в каждую колбу по 2 мл раствора сернокислого магния (MgSO4) конц.

1 мг-экв/л и по 5 мл аммиачной буферной смеси. Затем в первую колбу вводят 0,95 мл 0,002н раствора трилона Б, т.е. с явным недостатком, а в каждую следующую на одну каплю больше, чем в предыдущую. Например, 0,95; 0,98; 1,01; 1,04; 1,07; 1,10 мл (если объем капли 0,03мл). Жидкость в последней колбе будет явно перетитрована, т.к. 1 мл 0,002н раствора трилона Б содержит 2 мкг – экв вещества, т.е. такое же количество, что и 2 мл магнезиального раствора. Составив все колбы в ряд, решают, где возникает наиболее четко визуально – определенная разница окрасок. До этого изменение цвета в дальнейшем и ведут титрование. Следует лишь иметь ввиду, что переход окраски отмечается несколько различно в зависимости от освещения. Наиболее четко этот переход заметен при естественном дневном освещении, менее отчетливо при обычном электрическом и хуже всего при лампах «дневного света». Из индикаторов четче всего переход окраски при работе с эриохром черным ЕТ00, но этот индикатор, к сожалению, и наименее чувствителен.

Так как в анализируемой воде могут присутствовать, кроме кальция и магния, также и другие катионы, взаимодействующие с Трилоном Б, например железо,

цинк, медь, марганец, то принимают меры против их влияния на результаты титрования. Влияние меди и цинка устраняют добавлением к воде нескольких капель 10% — го раствора сульфида натрия. Образующиеся сернистые медь и цинк столь малорастворимы, что уже не дают трилонаты. Влияние железа может быть предотвращено окислением его до трехвалентного, которое выпадает в щелочной воде в осадок, также очень малорастворимый. Иногда предпочитают закомплексовывать железо лимонной или винной кислотами, добавленными с большим избытком. Марганец в щелочной среде окисляется до марганцовистой кислоты. Жидкость при этом приобретает серый цвет, мешающий титрованию. Введением гидроксиламина или гидрозина сохраняют марганец в двухвалентном состоянии. При этом он оттитровывается вместе с кальцием и магнием, несколько завышая, следовательно, величину жесткости. В водах электростанций марганца

обычно так мало, что этим завышением пренебрегают.

Следует заметить, что иногда в водах (чаще всего в котловых) оказываются

вещества, образуют с индикаторами прочные, окрашенные в красный цвет, соединения. Они лишь очень медленно, иногда в течение часа, разлагаются трилоном Б, причем для этого необходим обычно значительный его избыток. При титровании вод, содержащих такие вещества, розовая окраска или оттенок не устраняются даже после добавления значительных избытков трилона Б. Проба остается неоттитрованной, однако по истечении некоторого времени, иногда 10 – 20 минут, иногда 1 часа, розовый оттенок исчезает и жидкость приобретает явно сильно «перетитрованный» вид. Специальные опыты показывают, что такие прочные соединения с индикаторами, медленно разрушающиеся лишь избытками трилона Б, образуют катионы металлов, расположенных в правой нижней части таблицы Д.И. Менделеева, а также, по – видимому, некоторые органические амины. Устранить мешающее влияние этих агентов иногда удается выпариванием порции воды досуха, прокаливанием сухого остатка при 700 – 8000С и последующим растворением кальциевых и магниевых соединений слабой соляной кислотой. Можно также применить для определения жесткости таких вод олеатный способ.

1.6.5. Обработка результатов

Жесткость анализируемой воды вычисляют по формулам:

Ж= , мг-экв/л

Ж= = а · 0,5, мг-экв/л

где а – расход трилона Б, пошедшее на титрование, см3

N – нормальность раствора трилона Б

К – поправочный коэффициент к номинальной нормальности

1.7. Экспериментальные данные

Проведя анализ, получили показания жесткости исходной воды, которые представлены в таблице 1.2

Vсредний, см3 Трилон Б 0,05н

6,60 + 6,57 + 6,74 + 6,59 + 6,45 + 6,51 + 6,52 + 6,41 + 6,59 + 6,57

а = =

Ж = = 3,275 мг-экв/л

Выполнив расчеты по формулам, получили жесткость воды 3,275 мг-экв/л, что соответствует предъявляемым требования к качеству исходной воды.

Полная себестоимость промышленной продукции — это выраженные в денежной форме затраты предприятия на ее производство и реализацию. Планирование и учет себестоимости продукции ведут по элементам затрат и калькуляционным статьям расходов.

Элементы затрат: материальные затраты (МЗ), трудовые затраты (ТЗ), амортизация, прочие затраты.

Статьи калькуляции: сырье и материалы, топливо и энергия на технологические цели, основная и дополнительная зарплата, отчисления в различные фонды, общепроизводственные расходы (ОПР), общехозяйственные расходы (ОХР), коммерческие расходы (КР), прочие расходы.

Калькуляция себестоимости промышленной продукции состоит из трех частей:

2. накладные расходы (ОПР, ОХР и КР)

3. плановые накопления (прибыль и торговые надбавки)

В состав ОПР входят: расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (амортизация производственного оборудования и транспорта, расход энергии на приведение в действие оборудования, ремонт оборудования, расходы по внутризаводскому перемещению грузов, износ инструментов) и цеховые расходы (зарплата цехового персонала, амортизация, содержание и ремонт основных фондов, расходы на ОТ и ТБ, недостачи и потери от порчи и простоев).

В состав ОХР входят: расходы по содержанию аппарата управления (зарплата руководителей, амортизация и содержание непроизводственных зданий и сооружении и легковых автомобилей, расходы на содержание вычислительных

центров, почтово-телеграфные расходы) и прочие общехозяйственные расходы (зарплата служащих, расходы на подготовку кадров и другие).

Коммерческие расходы включают расходы на анализ рынка, рекламу и прочие.

Калькуляция себестоимости промышленной продукции

Основная заработная плата производственных рабочих (Зосн)

Дополнительная заработная плата производственных рабочих (Здоп)

Отчисления во внебюджетные фонды (Овбф)

Итого трудовые затраты (ТЗ)

Общепроизводственные расходы (ОПР)

Общехозяйственные расходы (ОХР)

Итого производственная себестоимость (С/Спр)

Итого полная себестоимость (С/Сполн)

Рыночная цена продукции (Црын)

Расчет статей калькуляции.

1. Определяем трудовые затраты:

ТЗ = Зосн + Здоп + Овбф = 450 + 45 + 126 = 621

Здоп = 10% от Зосн = 450 ∙ 0,1 = 45

Овбф ≈ 28% от Зосн = 450 ∙ 0,28 = 126

2. Определяем общехозяйственные расходы: ОХР = Зосн · Кохр = 450 ∙ 1,3 = 585

3. Определяем производственную себестоимость: С/Спр = ПЗ + ОПР + ОХР = 711 + 135 + 585 = 1431

4. Определяем коммерческие расходы:

КР = С/Спр · Ккр = 1431 ∙ 0,02 = 28,6

5. Определяем полную себестоимость:

С/Сполн = С/Спр + КР = 1431 + 28,62 = 1459,6

П = С/Сполн · 0,3 = 1459,6 ∙ 0,3 = 437,9

7. Определяем оптовую цену:

Цопт = С/Сполн + П = 1459,6 + 437,9 = 1897,5

8.Определяем налог на добавленную стоимость: НДС = Цопт · 0,18 = 1897,5 ∙ 0,18 = 341,5

9. Определяем отпускную цену:

Цотп = Цопт + НДС = 1897,5 + 341,5 = 2239

10. Определяем торговую надбавку:

ТН = Цотп · 0,25 = 2239 ∙ 0,25 = 559,75

11. Определяем рыночную цену:

Црын = Цотп + ТН = 2239 + 559,75 = 2798,75

3. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСОСТИ

Лабораторные, складские и вспомогательные помещения снабжаются средствами пожаротушения в соответствии с разработанными на предприятии нормами.

К первичным огнетушащим средствам относятся различные огнетушители, асбестовое полотно, а также водопроводная вода. В условиях лаборатории, при чрезвычайном обилии различных горючих веществ с различными свойствами, особенно важно правильное и своевременное применение первичных средств тушения огня. Успешная борьба с возгораниями не возможна без четкого знания возможностей и областей применения каждого из имеющихся в лаборатории огнетушащих средств.

В химической лаборатории рекомендуется использовать углекислотные, порошковые, пенные и воздушно-пенные огнетушители.

Углекислотный огнетушитель должен быть в каждом лабораторном помещении, независимо от наличия других средств огнетушения.

Лабораторные помещения должны быть оснащены средствами индивидуальной защиты (СИЗ): защитными очками, резиновыми перчатками, фартуком, аптечкой для оказания первой помощи; на рабочих местах надлежит иметь достаточное количество нейтрализующих средств (3% содовый и 2% кислотный растворы).

Подавляющая часть работ в химической лаборатории связана с использованием стеклянной посуды, аппаратов и приборов. Поэтому технике безопасности при работе со стеклом необходимо уделять самое серьезное внимание:

· нельзя нагревать не термостойкие стаканы и колбы на открытом огне или непосредственно электроплитке, а также резко охлаждать нагретые сосуды;

В данной работе представлено описание использования воды в промышленности, основные показатели качества воды и ее свойства, такие как щелочность, жесткость, прозрачность, реакция воды и другие.

Подробно рассмотрены способы водоподготовки.

Изложены возможные методы определения жесткости воды, подробно рассмотрен комплексонометрический метод.

Представлены методика анализа, правила отбора проб воды для анализа, правила приготовления реактивов и выполнения анализа. Также представлена таблица экспериментальных данных, из которой следует, что жесткость воды составляет 3,275 мг-экв/л, что соответствует предъявляемым требования к качеству исходной воды.

Дан экономический расчет статей калькуляции.

Дана техника безопасности при работе в химических лабораториях. Описаны правила работы со стеклом, средства пожаротушения, а также средства личной защиты и спецодежда сотрудников химических лабораторий.

1. Алексеев В.Н. Количественный анализ. – М.: Химия, 1972

2. Васильев В.П.Аналитическая химия. Кн. 1: Титриметрические и гравиметрические методы анализа. – М.: Дрофа, 2005.

3.Временное методическое руководство по анализу технологических и сточных вод предприятий черной металлургии. – М.: Металлургия, 1981.

4.Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Химия, 1980.

5.Гурвич С.М., Кострикин Ю.М. Оператор водоподготовки. – М.: Энергия, 1967.

6. Инструкция о порядке проведения химического анализа воды и пара в Паросиловом цехе ОАО «ММК» ЭИ-ПСЦ-3-44-2008

7.Кострикин Ю.М. Инструкция. – М.: 1967.

8. Крешков А.П., Ярославцева А.А. Курс аналитической химии. Количественный анализ. – М.: Химия, 1982.

9. Посыпайко В.И., Васина Н.А. Аналитическая химия и технический анализ. – М.: Высшая школа, 1979.

10.Сороко В.Е., Вечная С.В., Попова Н.Н. Основы химической технологии. – СПб.: 1986.

· стеклянная посуда не предназначена для работы на повышенном давлении;

· нельзя допускать нагревание жидкостей в закрытых колбах или приборах, не имеющих сообщения с атмосферой;

· категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины или отбитые края;

· осколки разбитой посуды убирают только с помощью щетки и совка, но ни в коем случае не руками;

· стеклянные приборы и посуду больших размеров можно переносить только двумя руками. Поднимать крупные бутыли за горло запрещается.

Транспортировка до рабочего места химических реактивов (до 2 – х литров) должна осуществляться в специальных металлических контейнерах (ведрах).

Бутылки, реактивные склянки и колбы с химическими реактивами должны иметь надпись этикетку, бирку с названием. Хранить на рабочих местах вещества неизвестного происхождения запрещено!

При разведении концентрированных реактивов их приливают тонкой струей в воду при одновременном перемешивании раствора. Приливать воду к концентрированным кислотам и щелочам запрещено!

Нейтрализовать разрешается лишь разбавленные кислоты разбавленными щелочами и наоборот. При смешивании, нейтрализации или разбавлении растворов, сопровождающихся выделением тепла, необходимо пользоваться термостойкой посудой.

Нельзя засасывать концентрированные кислоты и щелочи ртом в пипетку, необходимо пользоваться резиновыми грушами.

Дозировка кислот, щелочей и других химических реактивов производится с помощью мензурок, цилиндров и другой мерной посуды в реактивную склянку.

Все работы должны проводиться в СИЗ: резиновых перчатках, очках, фартуке и спецодежде (халате).

После каждого пользования концентрированными реактивами необходимо тщательно мыть руки.При разливе концентрированных химических веществ,

После проведения полного обессоливания воды необходимо убедится в отсутствии в ней как катионов (Mg 2+ , Ca 2+ ), так и анионов (SO4 2– , NO3 – , Cl – ). Анализ на содержание указанных анионов в воде до ее обессоливания и после проводится качественно.

SO4 2– – раствор хлорида бария дает белый осадок сульфата бария;

Cl – – при добавлении раствора нитрата серебра образуется белый осадок хлорида серебра;

NO3 – – при добавлении раствора дифениламина в серной кислоте появляется характерное для ионов NO3 – синее окрашивание.

Определение содержания взвешенных частиц (мутность воды)

Мутность воды определяется фотоколориметрическим методом при длине волны 440 нм. Оптическую плотность измеряют в кюветах с толщиной поглощающего слоя 3 мм. Количество взвешенных частиц в воде находят по калибровочной кривой.

Регистрирующим прибором в фотоколориметре служит микроамперметр типа М907, оцифрованный в микроамперах и имеющий шкалу 0–100 делений, соответствующих шкале коэффициентов пропускания –  и оптической плотности – D. При измерении со светофильтром 440 нм, отмеченным на лицевой панели колориметра черным цветом, ручку «Чувствительность» устанавливают в одно из положений 1, 2 или 3. Рабочие поверхности кювет перед каждым измерением необходимо тщательно протирать спирто-эфирной смесью, жидкость в кюветы наливать до метки на боковой поверхности кюветы. При установке кювет в кюветодержатель нельзя касаться пальцами участков поверхности кювет ниже уровня жидкости в них.

Колориметр включают в сеть за 15 мин до начала измерений. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемником перекрывает световой пучок). В световой пучок помещают кювету со стандартным раствором, по отношению к которому производят измерения, и крышку кюветного отделения закрывают. Ручками «Чувствительность» и «Установка 100» устанавливают отсчет 100 по шкале колориметра. Затем поворотом ручки кювету со стандартным раствором заменяют кюветой с исследуемым раствором. После этого производят отсчет по шкале колориметра, соответствующий коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах, или по шкале D в единицах оптической плотности. Измерения проводят 3–5 раз и окончательное значение измеряемой величины определяют как среднее арифметическое полученных значений.

Для определения общей жесткости воды в лабораторных условиях используют комплексонометрический метод, основанный на образовании сложных соединений анализируемых ионов с органическими реагентами (комплексонами) (1). Перед началом работы пробу разбавляют спиртовым раствором индикатора эриохрома черного Т или сухой смесью хлорида натрия и кальция. К окрашенному в вино-красный цвет раствору добавляется по каплям Трилон Б. Величину общей жесткости вычисляют по формуле:

Жо=Nx*Vx*1000/V1

(N-нормальность раствора Трилона Б, V-объем раствора Трилона Б, V1-объем пробы).

Для справки: Титрование (титриметирческий анализ) – метод количественного расчета содержания вещества, реагирующего с реактивом известной концентрации.

При помощи титрования и колориметрического метода можно узнать не только величину общей, но и временной жесткости. Для этого исследуемые пробы соединяют с индикатором (метилоранж), после чего эталонный образец переставляют на белый фон, а вторую пробирку титруют раствором соляной кислоты до появления оранжево-красного оттенка. Рассчитывая необходимое количество «солянки», определяют временную жесткость воды.

Нвр = NHCl * VHCL* 1000/ V1

(N-нормальность раствора соляной кислоты, V-объем раствора соляной кислоты, V1-объем пробы)

Уравнение реакции:

Титрование – один из самых распространенных и простых методов определения концентрации ионов кальция и магния. К минусам традиционных методик следует отнести невысокую точность.

О том, как проверить жесткость воды с минимальными погрешностями, знает обслуживающий персонал высокоточных приборов. Ярким примером одного из самых надежных инструментов определения концентрации ионов кальция и магния является АКМС-1. По результатам сравнения разности электродных потенциалов с эталонными значениями, прибор автоматически выводит результаты анализа на дисплей.

Метод атомной спектрометрии основывается на резонансном поглощении света атомами исследуемых химических элементов. К преимуществам подобного метода относится высокая точность. Недостатком атомной спектрометрии считают высокую стоимость требуемых приборов.

Для определения жесткости воды можно воспользоваться приборами и инструментами, используемыми в аквариумистике. С точностью до 2% снимают показания TDS-метры.

Принцип действия подобного прибора основан на прямой зависимости электропроводности и количества растворенных солей кальция и магния.

На заводах и предприятиях, а также в лабораторных условиях очистных сооружений наиболее точными считаются результаты нескольких опытов, различающихся методикой вычисления концентрации «целевых» компонентов или частиц загрязнителя.

Выделяют три вида жёсткости:

  • временная (карбонатная), обусловленная содержанием гидрокарбонатов кальция и магния – солей слабой угольной кислоты. При кипячении соли распадаются, в результате образуется нерастворимый осадок из карбоната кальция (СаСО3) и гидроокиси магния (Мg(OH)2;
  • постоянная (некарбонатная), от которой невозможно избавиться кипячением. В воде находят соли двухвалентных металлов (кальция, магния, бария и стронция), образованных сильными кислотами: соляной (HCl), серной (H2 SO4), азотной (HNO3). Соли бария и стронция для расчета степени жёсткости воды не учитывают, поскольку их количества незначительны;
  • общая – определяется как суммарная концентрация ионов кальция и магния в воде.

В России воду классифицируют в зависимости от величины показателя общей жёсткости:

  • до 2°Ж – мягкая;
  • от 2 до 10°Ж – средней жёсткости;
  • более 10°Ж – жёсткая.

Как и почему меняется жесткость воды

Слишком жёсткая или слишком мягкая вода может нанести непоправимый вред как бытовым приборам, так и здоровью людей. Мягкая вода вымывает из организма кальций, из-за чего разрушаются кости и зубы. В такой воде активно коррозируют металлические поверхности. Чтобы этого избежать, используют ингибитор коррозии.

  • создает слишком большую солевую нагрузку для мочеполовой системы. Возможно появление мочекаменной болезни, ухудшение состояния волос и кожи;
    неблагоприятно действует на теплотехнические и сантехнические системы, приносит немалый вред бытовой технике;
  • приходится тратить больше тепла на нагрев воды: слой накипи (осадок из солей жесткости), появившийся на ТЭНах, обладает низкой теплопроводностью. Из-за недостаточного отвода тепла нагревательные элементы часто сгорают;
  • увеличивается расход моющих средств из-за того, что поверхностно-активные вещества (ПАВ), входящие в состав, дают с солями кальция и магния нерастворимые соединения и не образуют достаточного для удаления загрязнений количества пены;
  • стенки трубопроводов быстро зарастают известковыми отложениями, поэтому в водопроводной системе снижается напор, трубы приходится менять.

Следите за показателями жёсткости воды, поступающей из водопровода или местного источника. Если пользоваться доступными средствами смягчения воды, водопроводная система, нагреватели, стиральная и посудомоечная машины прослужат намного дольше.

Прежде чем покупать дорогие устройства и реагенты, выясните, какие соли и в каком количестве присутствуют в водопроводной воде. Показатель общей жёсткости меняется в зависимости от количества осадков, таяния снега и других явлений, влияющих на концентрацию солей. Чтобы правильно выбрать умягчители, сначала сделайте анализ на определение жёсткости воды.

Для бытовых целей: умывания, стирки и уборки, – достаточно выяснить показатель жесткости воды один раз и в случае необходимости использовать подходящие средства. Для приготовления пищи, если водопроводная слишком вода жёсткая, целесообразно использовать бутилированную воду хорошего качества, которую периодически проверять портативным и несложным в обращении прибором для определения общей и карбонатной жёсткости.

Предположить, что вода содержит большое количество солей щелочноземельных металлов, можно по следующим признакам:

  • плохо пенится мыло и стиральный порошок;
  • на поверхности нагревательных приборов образуется известковый налет;
  • вода имеет горьковатый вкус и дольше обычного заваривается чай;
  • при кипячении на поверхности воды образуется характерная пленка;
  • плохо развариваются мясные продукты.

1. Полоски жесткости воды. Продаются в аптечных магазинах «Медтехника», показывают результат измерения с точностью 1-2°Ж.

Инструкция: опустить полоску жесткости в стакан с водой, подождать, пока индикатор, которым она пропитана, изменит цвет, затем сравнить с эталонной шкалой.

2. Экспресс-тесты для аквариумов. Этот способ основан на методе титрования.

Пример аквариумного теста жесткости

Инструкция: в пробирку налить 5 мл воды и по каплям добавить реагент, содержащий индикатор. Число капель реагента, необходимых для того, чтобы раствор из жёлтого стал синим, равно количеству градусов жёсткости, каких именно – указано в инструкции к тесту.

3. Специальные приборы. Самый простой и точный метод определения жёсткости воды – титрование. Основан на реакции индикаторов, их способности менять цвет при достижении той или иной концентрации в строго определенном количестве воды, содержащей соли. В лабораториях результаты титрования обрабатывают с помощью фотоколориметра.

Существуют приборы, принцип действия которых заключается в измерении электропроводности воды. Уровень проводимости прямо пропорционально зависит от концентрации солей кальция и магния, растворённых в воде. В продаже есть приборы типа TDS-метр (total dissolved solids, или «солемер») и EC-метр (кондуктометр).

Пример TDS-метра

TDS-метр выдаёт результат в ppm. Устройство показывает общее содержание солей и удельную электропроводность воды. EC-метр дополнительно показывает и удельное сопротивление раствора в мкСм/см (микро Сименс). Результат TDS = k * EC, где коэффициент k в пределах 0,55–0,80 (среднее значение 0,67).

TDS и EC-метр в одном приборе. Дороже, но удобнее

С помощью таких приборов удобно следить и поддерживать требуемое качество воды в аквариумах или для полива растений, чувствительных к повышенной жёсткости.

Жёсткость воды – термин, говорящий о процентном соотношении солевых частиц магния и калия в жидкости. Она подразделяется на две разновидности:

  • Временная (такая жидкость называется карбонатная);
  • Общая жёсткость (данная вода относится к некарбонатной).

Первый тип жёсткости характеризуется присутствием гидрокарбонатных солевых частиц магния и калия. Если такую воду закипятить, то элементы распадутся на карбонаты и гидроксиды и выпадут в осадок. Именно этот белый налёт часто покрывает наши чайники изнутри и собирается на других нагревательных элементах.

Для жидкости с общей жёсткостью характерно наличие других химических элементов (различных нитратов, хлоридов и тп.п). Обычно жёсткость питьевой воды связана с особенностями вашего региона, составом грунтов. Чем больше известковых пород находится в почве, тем выше жёсткость воды. Но важно не только понимать суть понятия, но и знать, как проверить жёсткость воды. Выполнить это легко как в быту, так и на заводе.

Для проверки жёсткости водопроводной воды дома можно использовать следующие способы:

  1. Постарайтесь обильно вспенить мыльный брусок или порошок для стирки. Если у вас образуется мало пены, то ваша вода имеет повышенную жёсткость. Это возникает по той причине, что солевые частицы калия и магния не позволяют мылу пениться. При обильной пышной пене от любого моющего средства можно утверждать, что вода нежёсткая. Но этот метод не позволят точно определить степень жёсткости.
  2. На вкус также можно отличить жёсткую воду от мягкой. Она более горькая. Но не все могут точно уловить горьковатый привкус солей магния и калия.
  3. Белый осадок в чайниках, накипь на нагревательных элементах других бытовых приборов – признак жёсткой воды. Осадок возникает из-за распада солей и выпадения их на дно. Данная особенность жёсткой воды очень вредит бытовым приборам и отопительному трубопроводу.
  4. От жёсткости воды зависит скорость заваривания чайного напитка. При мягкой воде на эту процедуру уйдёт от 3 до 6 мин., в жёсткой воде чай будет завариваться от 8 до 12 мин. Кстати, на вкус оба напитка будут существенно отличаться.
  5. Благодаря нехитрому компактному измерительному прибору можно очень легко определить жёсткость любой жидкости. Он называется TDS-метр. Агрегат измерят электропроводность жидкости. Чем выше показатель, тем больше уровень солесодержания жидкости. Обычно его ещё называют солемер. Чаще такой анализ воды на жёсткость делают владельцы аквариумов и цветоводы.
  6. Проверить жёсткость воды в быту можно, используя тест-полоски, продающейся в аптеках медтехники.

Для этого анализа можно использовать колориметрическую методику и принцип титрования. Процедура анализа выполняется так: порция воды смешивается с метилоранжем (индикатором), ёмкость устанавливается на светлом фоне. Во вторую тару с водой добавляют соляную кислоту, пока не получится красно-оранжевый цвет воды.

Временную жёсткость жидкости находят в процессе расчёта требуемого количества соляной кислоты по формуле: Нвр = NHCl * VHCL* 1000/ V1, где N-насыщенность раствора, V-его количество, V1-количество пробы.

Этот анализ проводят в лаборатории. Для него используют комплексонометрическую методику. Она базируется на принципе возникновения соединений ионов, подвергающихся анализу, с природными реагентами. Сначала воду в пробирке разводят раствором индикатора на спирту (чёрного этиохрома «Т»). Также для этих целей может использоваться сухая смесь кальциевых и натриевых хлоридов. В итоге полученная смесь окрашивается в насыщенный рубиновый цвет. Затем в пробирку капается вещество, называемое Трилон.

Расчёт общей жёсткости производится по уравнению: Жо=Nx*Vx*1000/V1, где N-насыщенность вещества Трилон, V-его количество, V1-количество пробы.

Как мы уже говорили выше, прибор контроля жёсткости воды называется солемер или TDS-метр. Точность проверки составляет 2%. Основной принцип работы данного агрегата построен на зависимости электропроводности жидкости от общего числа примесей солей магния и калия. То есть чем больше данных солей в воде, тем больше будут показания прибора, а следовательно, тем выше жёсткость воды.

На некоторых предприятиях и заводах наблюдается прямая зависимость между жёсткостью используемой воды и исправностью работы оборудования. Поэтому для обеспечения бесперебойной работы технологического оборудования требуется осуществлять постоянный автоматический контроль жёсткости воды.

Читайте также:  Анализы для питьевой воды образец

Для этих целей используется специальное оборудование, например, анализатор «АКМС-1». Этот прибор непрерывно контролирует содержание солевых частиц кальция и магния в жидкости, поступающей в технологическое оборудование. То есть он подсчитывает общую жёсткость в пределах 0,005-25,0 мг-экв/л.

Как понять, что ваша водопроводная вода жёсткая, мы писали выше. Теперь перечислим ряд мер, позволяющих снизить жёсткость воды в домашних условиях:

  1. Самый простой способ – кипячение воды.
  2. Фильтрация воды через системы обратного осмоса (специальные мембраны).
  3. Использование смягчающих солей.
  4. Применение фильтрующих картриджей.
  5. Магнитное фильтрующее устройство.
  6. Использование ионообменной смолы в комплексе с солевым раствором.

Хотите провести контроль жёсткости воды? Заказать такую услугу вы можете у наших специалистов, для этого вам достаточно связаться с нами по указанным телефонам.

Самый простой способ узнать, можно пить воду или нет – это оценить её органолептические свойства, простыми словами, осуществить экспресс-анализ воды на запах, вкус и цвет. По сути, такие действия человек выполняет практически всегда, прежде чем что-то съесть или выпить. Причём делает он это подсознательно, не задумываясь.

Проверка воды выполняется следующим образом: если у неё приемлемый цвет, то нужно понюхать, при допустимом запахе нужно попробовать и оценить вкус. Решение о пригодности к употреблению принимается по совокупности параметров.

Важно! На вкус воду рекомендуется пробовать после ее кипячения в течение 10 минут.

Естественно, точность органолептического анализа невысокая и полагаться исключительно на него не стоит. Такая мера эффективна в том случае, когда под рукой отсутствуют прочие средства, а органы чувств постоянно при вас.

Экспресс-анализ воды этим методом позволяет однозначно выявить проблемный состав. Но если какой-либо показатель окажется подозрительным — это повод сдать жидкость на лабораторную проверку.

В отличие от вкусовых качеств, неприятный запах является более точным показателем имеющейся проблемы. Самыми распространёнными причинами его возникновения являются:

  • попадание продуктов нефтепереработки или химикатов в воду;
  • происходящие в воде химические реакции, в первую очередь окисление;
  • активная жизнедеятельность микробов и бактерий в воде.

Чтобы справиться с двумя первыми причинами, необходимо провести механическую и сорбционную очистку, только в отдельных случаях потребуется более тщательная фильтрация. К примеру, обратноосмотическая система.

Если в воде активно развиваются микроэлементы, необходимо обезвредить их путём обеззараживания. Можно применить хлорирование или обрабатывание ультрафиолетом.

Кроме того, причинами неприятного запаха воды могут служить такие обстоятельства, как повышенная жёсткость или температурный режим окружающей среды. Для понижения жёсткости можно воспользоваться умягчителями.

Хорошо справляются с задачей полифосфатные фильтры. Важно! Нельзя применять их для очистки питьевой воды, только для жидкости, использующейся в технических целях.

Абсолютная прозрачность – признак идеальной воды. Экспресс-анализ по цветовым характеристикам можно провести следующими способами:

  • Наберите воду в просвечивающий стакан либо колбу и рассмотрите содержимое на фоне белоснежного листка бумаги. Если жидкость имеет тёмный оттенок — в ней, скорее всего, содержится огромное количество активно разлагающихся органических элементов.
  • Налейте в прозрачный сосуд воду и попытайтесь прочесть через него какой-нибудь текст, написанный на белой бумаге. Бокал должен быть абсолютно гладким, иначе символы будут искажаться. Воды в стакане должно быть на уровне 20 см, не меньше. Если все напечатанные знаки отчётливо видны, то жидкость в достаточной степени прозрачна, в ином случае стоит задуматься о её качестве.

Мутность воды свидетельствует о большой численности мелкодисперсной взвеси либо других растворённых составляющих. К ним относятся как органические, так и неорганические сочетания. Не нужно забывать, что такая вода представляет собой идеальную среду для распространения различного рода микроорганизмов.

Чтобы осуществить экспресс-анализ питьевой воды на наличие механических соединений, достаточно наполнить ею ёмкость и дать отстояться. Если образовался осадок, это означает что жидкость необходимо пропустить сквозь фильтр тонкой механической очистки.

Для определения жёсткости достаточно что-нибудь намылить. Вода с высоким уровнем жёсткости трудно намыливается и практически не образовывает пены. А вот показатель Ph рекомендуется проверять экспресс-анализом (тестом) воды с помощью особых индикаторов, таких как лакмусовая бумага.

Такие наборы чаще всего используются для проведения проверки в домашних условиях. Тестовые полоски бывают разными, в зависимости от того, на какое количество компонентов рассчитано исследование. В продаже представлены в широком ассортименте виды наборов для экспресс-анализа воды:

  • Тестовые системы вида ИТ. Исследование проводится с использованием индикаторных трубочек. Степень скопления активного вещества оказывает влияние на окрашивание тестера. Этот способ отличается высоким уровнем достоверности, простоты и хорошей чувствительностью.
  • Тестовые наборы вида РС. Проверка осуществляется при помощи готовых составов либо смесей реагентов. Цвет раствора указывает на концентрацию того или иного вещества в воде. Такие наборы отлично подходят для колориметрического и спектрофотометрического анализа.
  • Наборы тестеров вида ИП. В процессе проверки участвуют индикаторные пигменты. В зависимости от концентрации составляющих цвет пигмента изменяется. Экспресс-анализ воды таким набором проводить достаточно просто, а результат получается точным и быстрым.
  • Специальные наборы для определения качественных показателей воды. С их помощью можно проводить анализ концентрации конкретного вещества: хлора, циановой кислоты и прочих.

Приборы экспресс-анализа воды очень компактны по размеру и просты в применении, понять процесс проверки сможет каждый. Большая их часть пригодна для использования в домашних условиях. В комплекте к каждому набору идёт инструкция по применению, где подробно описан процесс исследования. Приемлемая стоимость таких тестеров является преимуществом для простого человека.

Чтобы получить максимально точный результат, крайне важно предотвратить попадание в образец чужеродных элементов извне. К примеру, плохо очищенная ёмкость для набора воды на пробу может отрицательно повлиять и исказить результаты проверки. Итак, при отборе воды необходимо придерживаться следующих правил:

  • Наливать жидкость для исследования нужно в чистую ёмкость либо специальный пакетик. Лучшим вариантом является приобретение стерильной тары из пластика в аптеке.
  • Прежде чем набирать воду, следует протереть кран или вентиль медицинским спиртом, а также обработать им руки либо надеть стерильные перчатки.
  • Перед набором воды для тестирования её необходимо спустить в течение 5–10 минут при полном напоре, в зависимости от вида источника.
  • В зависимости от предполагаемого количества исследований набрать одну или несколько ёмкостей объёмом от 0,5–1,0 литра.
  • Теперь можно приступать к тестированию реагентами, порошками, трубочками, лакмусовыми бумажками и прочими подручными средствами.

Важно! Если вы собираетесь использовать несколько тестеров, то для каждого из них следует приготовить отдельную ёмкость. То же правило распространяется на лакмусовые бумажки и прочие тесты.

Не забывайте, что своевременно проведённый анализ воды способен предотвратить многие заболевания организма.

Экология потребления. Наука и техника: Рассказ пойдёт о том, что загрязняет воду, как её чистят и почему я спокойно пью из родника, содержащего много нитратов.

Последние пять лет я занимаюсь химическим анализом воды и нахожусь в контакте с инженерами по водоподготовке. К нам приходят самые разные люди: для одних система очистки воды — очень дорогое, но жизненно необходимое приобретение, другие просто начитались страшилок в Интернете и хотят «живую воду». Но для нас, как и для врачей, все наши заказчики одинаковы. У них есть вода — скважинная, поступающая из городского или поселкового водопровода, колодезная, речная — и её необходимо очистить до установленных норм. О том, что загрязняет воду, как её чистят и почему я спокойно пью из родника, содержащего много нитратов, пойдёт этот рассказ. Но никакие названия фирм, географические привязки и другая индивидуализирующая информация указываться не будут — я просто хочу поделиться пятью годами своих наблюдений за процессом, потому что много владельцев коттеджей могли бы меньше нервничать, если бы озаботились водоочисткой ещё на этапе заливки фундамента.

Но для начала давайте определимся со структурой процесса и терминологией, чтобы общаться на одном языке. Строго говоря, без анализа воды ни одна нормальная организация, занимающаяся водоочисткой, даже на порог вас не пустит. Всё начинается с анализа воды.

Как правильно отобрать воду на анализ?

Тщательность, с которой вы выполните отбор пробы воды, в конечном счёте может существенно повлиять на цену установки. Вот общие рекомендации.

  1. Возьмите чистую пластиковую бутылку объёмом 1.5 л. Ни в коем случае не используйте бутылки, в которых ранее находились содержащие органические вещества жидкости (квас, пиво, кефирчик, уайт-спирит) или высокоминерализованные воды. Подойдут бутылки из-под питьевой воды. Идеальный вариант — купить новую бутылку там, где торгуют напитками на розлив.
  2. Если у вас скважина — пролейте её до постоянного состава. Рекомендации, как это сделать, должны предоставить ваши скваженщики. Некоторые наши заказчики рассказывали, что их скважина работала на излив по две-три недели.
  3. Откройте ближайший к скважине кран до любых существующих фильтров, баков и других устройств, могущих оказывать влияние на состав воды, и пролейте несколько минут, чтобы обновить воду в трубах.
  4. На два раза ополосните бутылку отбираемой водой, после чего налейте воду под самое горлышко, навинтите крышку, слегка сожмите бутылку с боков, чтобы вода потекла через край, и завинтите крышку до конца. Цель: набрать воду без воздушного пузыря.
  5. Доставьте воду в лабораторию в тот же день. Если нет такой возможности — храните воду в холодильнике не более двух суток.

Далее по анализу инженерами подбирается и рассчитывается система водоочистки, и если вас устраивает коммерческое предложение и вы его оплачиваете — к вам выезжают монтажники с оборудованием. Монтажникам от вас потребуются вход, выход и дренаж — откуда брать воду, куда её подавать и куда сливать. Особое внимание следует уделить именно канализации. Если у вас яма и вы её откачиваете — позаботьтесь о том, чтобы она могла одномоментно принять на себя 2-3 кубометра воды без последствий. Почему? Фильтры пропускают через себя грязную воду, грязь оседает на фильтрующем материале. Со временем ёмкость фильтрующего материала исчерпывается и он нуждается в обратной промывке — током воды снизу вверх вся грязь с него смывается в канализацию. На одну промывку может уходить от ста литров до полутора кубометров воды, в зависимости от типа фильтра и уровня загрязнения. И всё это количество сольётся в дренаж минут за 20 для кабинетных фильтров и где-то за час для засыпных колонного типа.

Примечание. Здесь и далее я буду приводить значения в масштабах частного домовладения.

Между прочим, если в Вашем септике применяется биологическая очистка, дренажная вода может убить её. Также монтажники потребуют с вас электрическую розетку поблизости (фильтры оснащены контроллерами — электронными управляющими мозгами, которые сами знают, когда пора начинать промывку). И ещё учтите, что эксплуатироваться любые фильтры должны при температуре не ниже +5 °C, а места занимают — в зависимости от модели — до двух квадратных метров по площади и до двух метров в высоту (хотя самый маленький фильтр со всей обвязкой может поместиться в кубический метр). Да, не забудьте про давление воды на входе! Если оно меньше 2-3 атмосфер — без повысительного насоса не обойтись. Для сравнения, системы горводоканалов обычно подают в квартиры воду под давлением около 4 атмосфер.

На входе перед фильтрами ставят грубую очистку — сетчатые фильтры, механику до 20 мкм — чтобы защитить более дорогое оборудование от проскоков песка, ржавчины и других крупных частиц. На выходе после установки рекомендуется монтировать финишную доочистку (обычно уголь — удаляет запахи, хлор и мелкие частицы). В самой дорогой комплектации ещё могут присутствовать ультрафиолетовая лампа для обеззараживания на выходе и защита от протечек на полу, но всё это опции. А вот если Ваша вода содержит много железа, то инженер может спроектировать водоочистку с применением баков, которые занимают значительное пространство.

А много железа — это сколько?

Вот теперь можно поговорить о вещах, более близких к моей профессии. И начнём мы с единиц измерения. В России и за рубежом, как ни парадоксально, применяются совершенно разные единицы измерения, хотя химия одна и та же. У нас приняты мг/л и мг-экв/л, у них — ppm.

мг/л (читается: миллиграмм на литр) — это масса исследуемых частиц, содержащаяся в одном литре раствора (а не растворителя!). Если мы исследуем ионный состав воды, то под массой частиц будет подразумеваться масса атомов одного вида. Например, 10 мг/л железа означает, что в 1 литре раствора у вас содержится 10 мг атомарного железа — того самого, у которого молярная масса, согласно таблице Менделеева, 56 г/моль. И не важно, в какой форме это железо — двухвалентный ион или трёхвалентный. Просто некая абстракция — железо, как оно есть в таблице Менделеева. А если мы измеряем содержание какой-то соли, то под массой частиц будет подразумеваться масса молекулы этой соли. Например, 10 мг хлорида натрия NaCl в 1 литре раствора.

мг-экв/л (читается: миллиграмм-эквивалент на литр) — с этого момента начинается особая чёрная магия. Иеремия Рихтер, немецкий химик, открыл закон эквивалентов (и попутно портал в ад) в 1792 году. Закон гласит: вещества реагируют в количествах, пропорциональных их эквивалентам, или m1Э2 = m2Э1. Попробуйте найти химика, который приходит в восторг, считая эквиваленты! Мне такие маньяки пока не встречались, хотя я занимаюсь химией уже 14 лет. Начнём издалека. Возьмём обычную реакцию между мелом и соляной кислотой:

Улетевший углекислый газ и воду отбросим, как несущественное, и выделим в этой реакции самое важное:

Ca 2+ + 2Cl — = CaCl2 (в ионной форме)

Теперь возьмём каждый из ионов и заставим его вступить в гипотетическую реакцию гидрирования с катионом водорода, невзирая на знак заряда (да, мы, химики, любим всякие извращения; а на самом деле — масса катиона водорода принята за единицу, и теперь нам нужно найти количество других ионов, эквивалентное этой единице).

1/2Ca 2+ + H + = CaH (фактор эквивалентности = 0.5, а эквивалент водорода — частица 1/2Ca 2+ )

Cl — + H + = ClH (фактор эквивалентности = 1, а эквивалент водорода — частица Cl — )

Итак, с одним катионом водорода может (условно) прореагировать либо один анион хлора, либо половинка катиона кальция. Численное выражение доли вещества, эквивалентной одному катиону водорода, называется фактором эквивалентности. Теперь мы можем сделать простой вывод:

1/2Ca 2+ = Cl — (1 эквивалент кальция = 1 эквиваленту хлора)

Представим, что мы титруем щёлочность соляной кислотой (об этих страшных словах — позже). С соляной кислотой могут реагировать самые разные соли (гидрокарбонаты, карбонаты, гидроксиды…) самых разных ионов (кальция, магния, натрия…). Как нам всё это выразить в одной единице измерения? Мы не имеем права использовать здесь уже знакомую нам единицу измерения мг/л, потому что просто непонятно — миллиграмм чего? Кальция? Магния? Их смеси? В каком соотношении? Зато с эквивалентами эта проблема снимается сама собой:

Cl — = 1/2Ca 2+ = 1/2Mg 2+ = Na + = 1/3Al 3+ и т.д.

Нам не важно, какой именно вид катиона или аниона мы оттитровали, но мы знаем, что одному эквиваленту потраченной соляной кислоты всегда будет соответствовать один эквивалент неведомой штуки, которая с этой кислотой способна прореагировать. Хорошо, с эквивалентом более-менее разобрались. А что же такое миллиграмм-эквивалент? Это масса одного эквивалента в миллиграммах. Грубо — считается по таблице Менделеева как молярная масса, умноженная на фактор эквивалентности. Для приведённого выше отношения это будет выглядеть так:

35.45 мг Cl — = 20.04 мг Ca 2+ = 12.15 мг Mg 2+ = 22.99 мг Na + = 8.99 мг Al 3+

Заметьте, молярная масса, например, кальция равна 40.08 г/моль, но с 1 граммом водорода может прореагировать только половинка кальция — 20.04 грамма. Вот эта цифра — 20.04 — и будет грамм-эквивалентом кальция. Или миллиграмм-эквивалентом. Или микрограмм-эквивалентом. Эта единица удобна тем, что если мы когда-нибудь выясним, какое именно соединение прореагировало в той реакции с соляной кислотой, мы всегда сможем умножить количество миллиграмм-эквивалентов на массу одного эквивалента — и перевести таким образом миллиграмм-эквиваленты в обычные миллиграммы для конкретного соединения. Итак, мг-экв/л — это количество миллиграмм-эквивалентов вещества в одном литре раствора.

ppm (читается: пи-пи-эм, parts per million) — число частиц на миллион. Показывает, сколько исследуемых растворённых частиц находится в одном миллионе частиц раствора (не растворителя!). Единица измерения применяется на Западе почти повсеместно. Соответствует нашему мг/л (потому что миллиграмм — это, вроде как, тоже миллионная часть от литра, при условии, что плотность раствора равна 1.00, но при таком разбавлении изменением плотности всё равно можно пренебречь).

мкСм/см (читается: микросименс на сантиметр) — единица измерения удельной электропроводности воды. Берут два электрода, погружают в воду. На один подают известное количество тока, на втором измеряют, сколько дошло. Поскольку в водном растворе носителями заряда являются ионы, то по количеству перенесённых с одного электрода на другой электрончиков можно сделать вывод об общей доле ионов в растворе. Сименс — единица, обратная сопротивлению (1 См = 1 Ом -1 ). Измерение удельной электропроводности иногда может дать достаточно точное представление об общем солесодержании воды. Если вода относительно чистая, то условно можно считать, что 1 мкСм/см ≈ 0.5 мг/л солей. И вот мы вплотную подошли к сущности анализа воды.

Тут надо отвлечься и уточнить, что видов анализов воды — масса. Навскидку, есть химический и микробиологический. А ещё органолептический, радиометрический, несть им числа. Я занимаюсь непосредственно химическим анализом воды, о нём и поговорим. В России документ, регламентирующий качество воды для хозяйственно-бытовых нужд, называется «СанПиН 2.1.4.1074-01». И контролируемых параметров там — тьма тьмущая. Здесь уместно отметить, что такого понятия, как «техническая вода», ни в одном официальном документе не существует. Более того, то, что обычно в простонародье подразумевают под технической водой — это как раз вода, которую можно пить, но нельзя использовать в той самой технике. Подчас на производство или в паровой котёл нужно подавать полностью обессоленную (деионизованную) воду.

Смотреть в лаборатории все параметры, подразумеваемые СанПиНом — сумасшествие. Во-первых, на анализ одной пробы уйдёт тогда неделя (тогда как анализ по 12 показателям делается за 2 часа). А во-вторых, существующие фильтрующие материалы всё равно очищают воду только от конечного числа загрязнителей. И, конечно, большая часть указанных в СанПиНе загрязнителей практически не встречается в обычных природных водах или встречается в таком количестве, что заведомо проходит по нормам. Пойдём по порядку со всеми комментариями (по какому именно порядку — я ещё не решил).

Железо. Есть практически во всех подземных водах, а вот в поверхностных — реках, озёрах — обнаружить его можно нечасто. Бывает в двух формах: растворимое, или двухвалентное Fe 2+ и окисленное, или трёхвалентное Fe 3+ . Соли двухвалентного железа прекрасно растворяются в воде (железный купорос FeSO4 ∙ 7H2O многие садоводы найдут в профильных магазинах), однако кислородом воздуха очень быстро окисляются и переходят в соединения трёхвалентного железа. А вот соединения трёхвалентного железа в воде не растворимы — ржавчину все видели, а ржавчина это смесь Fe2O3 ∙ nH2O и Fe(OH)3.

FeCl3 прекрасно в воде растворяется, после чего гидролизуется до оксихлорида и выпадает в осадок. То же самое касается других растворимых соединений трёхвалентного железа — они подвержены гидролизу в водном растворе с образованием нерастворимых продуктов.

Поэтому в поверхностных источниках железа мало: оно если и было изначально, то быстро окислилось при контакте с атмосферой и ушло в ил. Помимо атмосферы, естественным врагом двухвалентного железа являются железобактерии, которые живут за счёт энергии, выделяемой при окислении ими двухвалентного железа. Зато у него есть верный союзник в виде сероводорода. В подземных водах часто содержится сероводород в большом количестве, а он является сильным восстановителем и не даёт железу окисляться даже при контакте с атмосферой. Вообще, зависимость формы железа в растворе от окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя наглядно отображена в диаграммах Пурбе. Железо является одним из микроэлементов и необходимо организму человека (суточная потребность — 10 мг ), и усваивается, в том числе, из воды. Конечно, содержание железа сказывается на органолептических свойствах воды (если его больше 1-2 мг/л), а избыточное его поступление в организм может спровоцировать разные отклонения в здоровье. Ну, это всегда так. Всё есть лекарство и всё есть яд, всё дело в дозе, сказал Парацельс.

ПДК железа общего в воде хозяйственно-бытового назначения составляет 0.3 мг/л. В городском водопроводе с труб при ржавлении летит примерно 0.10…0.15 мг/л (там, где я живу). Удаляют железо просто: сначала окисляют, чтобы наверняка (напомню, окисленное железо в воде не растворимо), затем полученные частички коагулируют (укрупняют), и всю эту конструкцию ловят механическим способом — на слое загрузки. Существуют разные каталитические загрузки, на поверхности которых все указанные процессы и происходят. Представляют они собой песок, покрытый слоем оксида марганца — того самого катализатора окисления железа — и нуждаются в периодической реагентной промывке раствором перманганата калия (нет, соединения марганца не смываются с загрузки и не попадают в очищенную воду — ну, если, конечно, вы не захотите смешать каталитический материал с лимонной кислотой). Есть и безреагентные загрузки, но перед ними требуется предварительное окисление железа, а уж каким способом — атмосферным воздухом, озоном или хлором — решит инженер. Если в Вашей воде железа до 5 мг/л — считайте, что Вам крупно повезло: установка будет подешевле. Если железа 10 мг/л — уже дорого. А вот 30 мг/л и выше — можете распрощаться с планируемой поездкой в тёплые страны. Такая установка может стоить несколько сотен тысяч рублей. Вообще, основная стоимость большинства полупромышленных систем фильтрации как раз зависит от концентрации железа. Чем его больше — тем дороже. Поэтому так важно тщательно пролить воду перед отбором пробы — застоявшаяся в металлических трубах вода может набрать железа, и инженер предложит вам по анализу такую установку, на которую у Илона Маска денег не хватит. Но и это ещё не всё. Отдельно стоит упомянуть про так называемое органическое железо — комплексные органические соединения, содержащие в составе молекулы атом железа (как правило, гуматы — комплексы гуминовых кислот). Выбить железо из таких комплексов нелегко, и оно не окисляется на воздухе. Удаление из воды органического железа может быть затруднительным.

Марганец. От марганца на сантехнике появляется серый налёт, поэтому нормируют его жёстко. Организму человека этот микроэлемент тоже необходим (суточная потребность 2 мг [1] ). Из воды легко усваивается. Ещё содержится в свёкле и половине овощей вообще. Валентностей у марганца целых семь, подробно рассматривать не имеет смысла. Двухвалентный марганец хорошо растворим, трёх- и четырёхвалентный обычно подвергается гидролизу и выпадает в виде нерастворимых гидроксидов. В отличие от железа, марганец в поверхностных водах встречается чаще. Особенно если это колодцы, и в подземной воде, питающей их, содержится какой-нибудь двухвалентный ион марганца. Дело в том, что марганец так вот запросто атмосферным воздухом не окисляется. Может захватываться осаждающимся железом и удаляться совместно с ним. Загрузки все те же самые, ибо принцип тот же: окисление, укрупнение и механическая фильтрация. ПДК 0.1 мг/л.

Жёсткость. Жёсткость замыкает тройку параметров, на которые нацелены почти все полупромышленные системы очистки воды. Да-да, есть фильтры-обезжелезиватели (удаляют железо, марганец и некоторые другие тяжёлые металлы) и фильтры-умягчители (удаляют жёсткость). Безусловно, есть другие типы фильтров, которые работают, например, по окисляемости, но в конечном итоге для промышленных нужд вам предложат обратный осмос с предочисткой, тогда вода на выходе будет как по ГОСТу для лабораторий: 3…5 мкСм/см. Но мы отвлеклись. В школе вам рассказывали, что жёсткость — это совокупность ионов кальция и магния. Именно они выпадают в виде накипи при кипячении воды. На самом деле, такое определение не совсем корректно. Да, значительную долю жёсткости составляют ионы кальция и магния, но вообще жёсткость — это сумма всех щелочноземельных ионов, а также некоторых двухвалентных ионов тяжёлых металлов. Цинк, барий, кадмий, даже двухвалентное железо — это всё жёсткость. Другое дело, что химик в лаборатории будет маскировать ионы двухвалентного железа при измерении жёсткости. Зато кадмий вполне себе на величине жёсткости отразится. Но поспешу вас успокоить: ионов кальция в составе жёсткости большинство — как правило, процентов 80, и ещё процентов 15 магния. Нормируют жёсткость исключительно для снижения количества накипи в чайниках, а особо рьяно — в отраслевых стандартах для всяких котельных, где жёсткости в воде быть не должно вообще. Иногда вы можете услышать, что использовать в хозяйстве нужно исключительно мягкую воду, а жёсткая, якобы, вредна. Жёсткая вода увеличивает затраты на мыло, уменьшает срок жизни стиральной машинки… Вас могут начать убеждать, аргументируя тем, что кальций из воды всё равно не усваивается, и организм получает его из молока и сыра. Это некорректно.

источник