Қандай тұздар судың тұрақты кермектігін анықтайды. Аквариум суының параметрлері: қаттылық, рН және т.б
«Қатты» су- автономды су құбыры бар саяжай үйлерінде де, орталықтандырылған су құбыры бар қалалық пәтерлерде де жиі кездесетін мәселелердің бірі. Қаттылық дәрежесі судағы кальций мен магний тұздарының (қаттылық тұздары) болуына байланысты және литрге миллиграмм эквивалентімен (мг-экв/л) өлшенеді. Авторы Американдық классификация(Үшін ауыз су) қаттылық тұздарының мөлшері 2 мЭкв/л-ден аз болса, су «жұмсақ», 2-ден 4 мЭк/л-ге дейін - қалыпты (қайталаймыз, тамақ үшін!), 4-тен 6 мЭк/л-ге дейін - қатты , және 6 мЭк/л жоғары - өте қатал.
Көптеген қолданбалар үшін судың кермектігі маңызды емес маңызды рөл(мысалы, өртті сөндіру, бақшаны суару, көшелер мен тротуарларды тазалау). Бірақ кейбір жағдайларда қаттылық қиындықтар тудыруы мүмкін. Ваннаға түскенде, ыдыс жууда, кір жууда немесе көлікті жууда жұмсақ суға қарағанда қатты судың тиімділігі әлдеқайда төмен. Және сол себепті:
Жұмсақ суды пайдаланған кезде жуғыш зат 2 есе аз жұмсалады;
Қатты су сабынмен әрекеттесіп, сумен жуылмаған «сабын шлактарын» құрайды және ыдыс-аяқта және сантехникалық құрылғылардың бетінде жағымсыз дақтар қалдырады; «Сабын шлактары» да адам терісінің бетінен жуылмайды, тері тесігін бітеп тастайды және денедегі барлық шашты жабады, бұл бөртпе, тітіркену және қышу тудыруы мүмкін;
Суды қыздырған кезде оның құрамындағы қаттылық тұздары кристалданып, қақ түрінде түседі. Су жылыту жабдықтарының істен шығуының 90% себебі масштаб болып табылады. Сондықтан қазандықтарда, қазандықтарда және т.б. қыздырылған суға қаттылық бойынша әлдеқайда қатаң талаптар қойылады;
Көптеген өнеркәсіптік процестерде қаттылық тұздары химиялық реакцияға түсіп, жағымсыз аралық өнімдерді түзе алады.
Қаттылық туралы түсінік
Су кермектігі әдетте кальций катиондарымен (Ca 2+) және аз дәрежеде магниймен (Mg 2+) байланысты. Шындығында, барлық екі валентті катиондар белгілі бір дәрежеде қаттылыққа әсер етеді. Олар аниондармен әрекеттесіп, тұнбаға түсе алатын қосылыстар (қаттылық тұздары) түзеді. Моновалентті катиондарда (мысалы, натрий Na+) мұндай қасиет болмайды.
Бұл кестеде қаттылықты тудыратын негізгі металл катиондары және олармен байланысқан негізгі аниондар келтірілген.
Тәжірибеде стронций, темір және марганец қаттылыққа аз әсер етеді, олар әдетте еленбейді. Алюминий (Al3+) және темір темір (Fe3+) да қаттылыққа әсер етеді, бірақ табиғи суларда кездесетін рН деңгейінде олардың ерігіштігі, сондықтан қаттылыққа «үлесі» шамалы. Сол сияқты барийдің (Ba2+) шамалы әсері ескерілмейді.
Қаттылықтың түрлері
Жалпы қаттылық.Кальций және магний иондарының жалпы концентрациясы бойынша анықталады. Ол карбонатты (уақытша) және карбонатты емес (тұрақты) қаттылықтың қосындысы.
Карбонатты қаттылық.Ол суда кальций мен магнийдің гидрокарбонаттар мен карбонаттардың (рН>8,3 кезінде) болуынан туындайды. Қаттылықтың бұл түрі қайнаған сумен толығымен дерлік жойылады, сондықтан уақытша қаттылық деп аталады. Суды қыздырған кезде гидрокарбонаттар ыдырап түзіледі көмір қышқылыжәне кальций карбонаты мен магний гидроксидінің тұнбаға түсуі.
Карбонатты емес қаттылық.Кальций және магний тұздарының болуына байланысты күшті қышқылдар(күкіртті, азотты, тұзды) және қайнату арқылы жойылмайды (тұрақты қаттылық).
Өлшем бірлік
Дүниежүзілік тәжірибеде қаттылықтың бірнеше өлшем бірліктері қолданылады, олардың барлығы бір-бірімен белгілі бір түрде қатысты. Ресейде Мемстандарт су кермектігінің бірлігін текше метрге шаққанда моль ретінде белгілейді (моль/м3).
Бір текше метрге бір моль кальций ионының эквиваленттерінің (1/2 Са2+) 20,04 г/м3 және магний иондарының (1/2Мг2+) 12,153 г/м3 массалық концентрациясына сәйкес келеді. Текше метрге мольмен көрсетілген қаттылықтың сандық мәні бір литрге (немесе текше дециметрге) миллиграмм эквиваленттерінде көрсетілген қаттылықтың сандық мәніне тең, яғни. 1моль/м3=1ммоль/л=1мг-экв/л=1мг-экв/дм3.
Сонымен қатар, в шет елдерНеміс дәрежесі (do, dH), француз дәрежесі (fo), американдық градус, ppm CaCO3 сияқты қаттылық өлшем бірліктері кеңінен қолданылады.
Бұл қаттылық бірліктерінің қатынасы келесі кестеде берілген:
Ескертпе: Бір неміс дәрежесі судағы 10 мг/дм3 CaO немесе 17,86 мг/дм3 CaCO3 сәйкес келеді. Бір француз дәрежесі судағы 10 мг/дм3 CaCO3 сәйкес келеді. Бір американдық дәреже судағы 1 мг/дм3 CaCO3 сәйкес келеді.
Қаттылықтың шығу тегі
Кальций (Са2+) және магний (Mg2+) иондары, сондай-ақ қаттылықты тудыратын басқа сілтілі жер металдары барлық минералданған суларда болады. Олардың көзі – әктастың, гипстің және доломиттің табиғи кен орындары. Кальций мен магний иондары суға еріген көмірқышқыл газының минералдармен әрекеттесуі және басқа да еріту және тау жыныстарының химиялық үгілу процестері нәтижесінде түседі. Бұл иондардың көзі су жинау аймағындағы топырақта, түп шөгінділерінде болатын микробиологиялық процестер, сондай-ақ әртүрлі кәсіпорындардың ағынды сулары болуы мүмкін.
Судың кермектігі әр түрлі және оның кермектік дәрежесіне байланысты су классификациясының көптеген түрлері бар.
Әдетте, төмен минералданған суларда кальций иондары тудыратын кермектік (70%-80%-ға дейін) басым болады (кейбір сирек жағдайларда магнийдің кермектігі 50-60%-ға жетуі мүмкін). Судың минералдану дәрежесінің жоғарылауымен кальций иондарының мөлшері (Са2+) тез азаяды және сирек 1 г/л-ден асады. Жоғары минералданған суларда магний иондарының (Mg2+) мөлшері бірнеше граммға, ал тұзды көлдерде бір литр суда ондаған граммға жетуі мүмкін.
Жалпы, қаттылық жер үсті сулары, әдетте, жер асты суларына қарағанда қатты емес. Жер үсті суларының кермектігі айтарлықтай маусымдық ауытқуларға ұшырайды, әдетте жетеді ең жоғары мәнқыстың аяғында және су тасқыны кезеңінде ең төменгі деңгейде, жұмсақ жаңбыр мен еріген сумен мол сұйылтылған кезде. Теңіз және мұхит суларының кермектігі өте жоғары (ондаған және жүздеген мЭкв/дм3)
Қаттылықтың әсері
Суды ауыз суға пайдалану тұрғысынан оның кермектігі бойынша қолайлылығы жергілікті жағдайларға байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Кальций ионының дәм сезу шегі (мг-эквивалент бойынша) сәйкес анионға байланысты 2-6 мЭк/л аралығында, ал магнийдің дәм сезу шегі одан да төмен. Кейбір жағдайларда тұтынушылар үшін кермектігі 10 мЭк/л жоғары су қолайлы. Жоғары кермектік судың органолептикалық қасиетін нашарлатып, оған ащы дәм беріп, ас қорыту мүшелеріне кері әсерін тигізеді.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы денсаулыққа байланысты қандай да бір ұсынылатын қаттылық деңгейін ұсынбайды. ДДҰ материалдарында бірқатар зерттеулер ауыз судың кермектігі мен жүрек-қан тамырлары аурулары арасындағы статистикалық кері байланысты анықтағанымен, бұл байланыстың себептік сипатын қорытындылау үшін қолда бар деректер жеткіліксіз. Сол сияқты, жұмсақ судың тепе-теңдікке теріс әсер ететіні нақты дәлелденген жоқ. минералдарадам ағзасында
Дегенмен, рН мен сілтілікке байланысты қаттылығы 4 мЭк/л-ден жоғары су, әсіресе қыздыру кезінде тарату жүйесінде қалдықтар мен қақтың (кальций карбонаты) тұндырылуын тудыруы мүмкін. Сондықтан қазандықтарды қадағалау органының нормалары қазандықтарды қоректендіру үшін пайдаланылатын судың кермектігіне (0,05-0,1 мЭк/л) өте қатаң талаптарды енгізеді.
Сонымен қатар, қаттылық тұздары жуғыш заттармен (сабын, кір жуғыш ұнтақтар, сусабындар) әрекеттескенде көбік түрінде «сабын шлактары» пайда болады. Бұл жуғыш заттардың айтарлықтай ысырап болуына әкеліп қана қоймайды. Кептіруден кейін мұндай көбік сантехникалық бұйымдарда, зығырда, адам терісінде және шашта шөгінді түрінде қалады («қатты» шаштың жағымсыз сезімі көпшілікке белгілі). Бұл токсиндердің адамға негізгі теріс әсері - олар әрқашан қалыпты теріні жабатын табиғи майлы қабықты бұзады және оның тесіктерін бітеп тастайды. Мұндай жағымсыз әсердің белгісі - таза жуылған терінің немесе шаштың тән «сықырлауы». Жұмсақ суды қолданғаннан кейін кейбір адамдарда тітіркенуді тудыратын «сабындық» сезімі терідегі қорғаныш майлы қабықтың бұзылмаған және зақымдалмағанының белгісі болып табылады. Ол сырғанап жүретін адам. Әйтпесе, лосьондарға, жұмсартатын және ылғалдандыратын кремдерге және басқа да трюктерге ақша жұмсауға тура келеді, бұл терінің қорғанысын қалпына келтіру үшін Табиғат-Ана бізге қазірдің өзінде берді.
Бұл ретте монетаның екінші жағын да айта кеткен жөн. Қаттылығы 2 мЭк/л-ден төмен жұмсақ судың буферлік сыйымдылығы (сілтілілігі) төмен және рН деңгейіне және бірқатар басқа факторларға байланысты су құбырларына жоғары коррозиялық әсер етуі мүмкін. Сондықтан, бірқатар қолданбалы салаларда (әсіресе жылу техникасында) судың кермектігі мен оның коррозияға қабілеттілігі арасындағы оңтайлы тепе-теңдікке жету үшін кейде суды арнайы өңдеуді жүргізу қажет.
Судың кермектігі суда еріген тұздардың, негізінен кальций мен магнийдің болуынан туындайтын қасиет. Су кермектігі карбонатты (ондағы магний және кальций гидрокарбонаттарының болуы) және карбонатты емес (күшті қышқылдардың тұздарының – кальций және магний хлоридтерінің немесе сульфаттардың болуы) болып бөлінеді. Карбонатты және карбонатты емес қаттылықтың қосындысы жалпы қаттылықты анықтайды.
Карбонатты қаттылық уақытша деп аталады, өйткені мұндай суды ұзақ қайнатқанда бикарбонаттар кальций карбонаты тұнбасының түзілуімен және көмірқышқыл газының бөлінуімен ыдырайды:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Mg(HCO 3) 2 = Mg(OH) 2 ↓ + 2CO 2
Магний мен кальций сульфаттарының болуынан туындаған судың кермектігі тұрақты деп аталады. Оны тек химиялық жолмен жоюға болады:
CaSO 4 +Na 2 CO 3 =CaCO 3 ↓+Na 2 SO 4.
Қазіргі уақытта қаттылықты жою үшін ион алмастырғыш шайырлар да қолданылады.
Су кермектігін жою жолдары
Кальций мен магний тұздары табиғи суда еріген. Бұл бикарбонаттар мен сульфаттар. Су кермектігін төмендету үшін гидрокарбонаттарды тұндырудың екі әдісін көрсетеміз. Бірінші әдіс - қайнату. Қайнағанда* еритін бикарбонаттар ерімейтін карбонаттарға айналады да, судың кермектігі төмендейді.
МЕНa(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 ↓+H 2 O+CO 2
Екінші әдіс - әк суын қосу. Әк суын қосқанда гидрокарбонаттар карбонаттарға айналады және су жұмсақ болады.
МЕНa(HCO 3 ) 2 +Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ +2 H 2 О
Бірақ судың кермектігі кальций мен магний сульфаттарына да байланысты. Кальций мен магний сульфаттарын натрий карбонаты арқылы жоюға болады. Натрий карбонатын қосқанда сульфаттар ерімейтін кальций мен магний карбонаттарына айналады.
CaSO 4 +Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓+ Na 2 SO 4
Суды жұмсарту
Судан кермектік тұздарды кетіру, яғни оны жұмсарту қазандық қондырғыларын қуаттандыру үшін жасалуы керек, ал орташа және төмен қысымды қазандықтар үшін судың кермектігі 0,3 мЭкв/л аспауы керек. Суды жұмсарту судың кермектігі 0,7 -1,0 мЭкв/л аспауы тиіс тоқыма, қағаз және химия өнеркәсібі сияқты салалар үшін де қажет. Тұрмыстық және ауыз суға арналған суды жұмсартқан жөн, әсіресе ол 7 мг-экв/л-ден асса. Суды жұмсартудың келесі негізгі әдістері қолданылады:
реагенттік әдіс – нашар еритін кальций мен магний қосылыстарының түзілуіне және олардың тұнбаға түсуіне ықпал ететін реагенттерді енгізу арқылы;
катиондық әдіс, онда жұмсартылған су құрамындағы катиондарды (натрий немесе сутегі) тұзды суда еріген кальций және магний катиондарына алмастыру қабілеті бар заттар арқылы сүзіледі. Алмасу нәтижесінде кальций мен магний иондары ұсталып, суға кермектік бермейтін натрий тұздары түзіледі;
суды 100°-тан жоғары температураға дейін қыздыруды көздейтін термиялық әдіс, ол карбонатты қаттылық тұздарын толығымен дерлік жояды.
Жұмсарту әдістері жиі аралас қолданылады. Мысалы, қаттылық тұздарының бір бөлігі реагент әдісімен, ал қалған бөлігі катион алмасу арқылы жойылады. Реагенттік әдістердің ішінде сода-әкті жұмсарту әдісі кең таралған. Оның мәні суда еріген Са Mg тұздарының орнына тұнбаға түсетін ерімейтін CaCO3 және Mg(OH)2 тұздарын алуға дейін қайнайды. Екі реагент – сода Na2CO3 және әк Са(ОН)2 – бір мезгілде немесе кезектесіп жұмсарту үшін суға енгізіледі. Карбонатты, уақытша қаттылық тұздары әкпен, карбонатты емес, тұрақты қаттылық – содамен жойылады. Карбонатты қаттылықты жою кезіндегі химиялық реакциялар келесідей жүреді:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
Магний оксиді гидраты Mg(OH)2 коагуляциялайды және тұнбаға түсіреді. Карбонатты емес қаттылықты жою үшін жұмсартылған суға Na2CO3 қосады. Химиялық реакцияларкарбонатты емес қаттылықты жою кезінде мыналарды орындаңыз:
Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4;
Na2CO3 + CaC12 = CaCO3 + 2NaCl.
Реакция нәтижесінде кальций карбонаты алынады, ол тұнбаға түседі. Суды тазартуда қолданылатын реагенттер суға келесі орындарда енгізіледі:
а) хлор (алдын ала хлорлау кезінде) - бірінші көтергіш сорғы станциясының сору құбырларына немесе тазарту станциясына су беретін су құбырларына;
б) коагулянт - араластырғыштың алдындағы құбырға немесе араластырғышқа;
в) коагуляция кезінде сілтілеуге арналған әк – коагулянтпен бір мезгілде;
г) 5 мг/л дейін судағы иістерді және дәмді кетіру үшін белсендірілген көмір - сүзгілер алдында. Үлкен дозалар үшін көмірді бірінші көтергіш сорғы станциясында немесе коагулянтпен бір мезгілде су тазарту қондырғысының араластырғышына енгізу керек, бірақ хлор енгізілгеннен кейін 10 минуттан ерте емес;
д) суды залалсыздандыруға арналған хлор мен аммиак тазарту қондырғыларының алдында және сүзгіден өткен суға енгізіледі. Егер суда фенолдар болса, аммиакты алдын ала және соңғы хлорлау кезінде де енгізу керек.
Суды тазарту мен өңдеудің ерекше түрлеріне тұзсыздандыру, тұзсыздандыру, темірді жою, судан еріген газдарды жою және тұрақтандыру жатады.
Мәскеу тұрғындарының жиі қоятын сұрақтарының бірі - ауыз судың кермектігі туралы сұрақ. Бұл күнделікті өмірде ыдыс жуғыштар мен кір жуғыш машиналардың кеңінен қолданылуына байланысты, олар үшін жуғыш заттың жүктемесі пайдаланылатын судың нақты кермектігіне қарай есептеледі.
Судың кермектігінің мәнін біздің электронды қызметімізді пайдаланып мекен-жайыңыздан біле аласыз
Ресейде қаттылық «қаттылық дәрежесімен» өлшенеді, ал әлемдік өндірушілер өз елдерінде қабылданған өлшем бірліктерін пайдаланады. Сондықтан тұрғындарға ыңғайлы болу үшін «Қаттылық калькуляторы» жасалды, оның көмегімен тұрмыстық техниканы дұрыс конфигурациялау үшін қаттылық мәндерін бір өлшеу жүйесінен екіншісіне түрлендіруге болады.
| Қаттылық көрсеткіші | Ағымдағы өлшем бірлігі | Қажетті өлшем бірлігі | Көрсеткішті есептеу нәтижесі | |
|---|---|---|---|---|
| = |
Кермектік – судың құрамындағы еріген тұздардың, негізінен кальций мен магнийдің («қаттылық тұздары») құрамына байланысты қасиеттерінің жиынтығы. Жалпы қаттылық уақытша және тұрақтыдан тұрады. Уақытша қаттылықты қайнаған сумен жоюға болады, бұл кейбір тұздардың шөгу қасиетіне байланысты, шөгінділер деп аталады.
Қаттылық мәніне әсер ететін негізгі фактор – құрамында кальций мен магний бар тау жыныстарының (әктас, доломит) олар арқылы табиғи су өткенде еруі. Жер үсті сулары әдетте жер асты суларына қарағанда жұмсақ болады. Жер үсті суларының кермектігі маусымдық ауытқуларға ұшырап, қыста максимумға жетеді. Қаттылықтың минималды мәндері сумен жабдықтау көздеріне жұмсақ балқыманың немесе жаңбыр суының қарқынды ағыны кезінде жоғары су немесе су тасқыны кезеңдері үшін тән.
Қаттылық өлшем бірліктері
Ресейде қаттылық «қаттылық дәрежесімен» өлшенеді (1°F = 1 мЭк/л = 1/2 моль/м3). Су кермектігінің басқа өлшем бірліктері шетелде қабылданады.
Қаттылық өлшем бірліктері
1°F = 20,04 мг Са 2 + немесе 1 дм 3 суда 12,15 Мг 2 +;
1°DH = 10 мг СаО 1 дм 3 суда;
1°Кларк = 0,7 дм 3 судағы 10 мг CaCO 3;
1°F = 10 мг CaCO 3 1 дм 3 суда;
1 ppm = 1 мг CaCO 3 1 дм 3 суда.
Әлемнің кейбір қалаларында судың кермектігі
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) ауыз суға қатысты ұсыныстары:
кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Қаттылық үшін ұсынылатын мән жоқ. Осы көрсеткіштерге сәйкес, Мәскеу ауыз суы ДДҰ ұсыныстарына сәйкес келеді.
орыс ережелер(SanPiN 2.1.4.1074-01 және GN 2.1.5.1315-03) ауыз суды реттейді:
кальций – стандарт белгіленбеген; магний – 50 мг/л артық емес; қаттылық - 7°F аспайды.
- қаттышақырды жоғары тұзды су,
- жұмсақтөмен мазмұн
- уақытша (карбонатты) қаттылық, - кальций және магний бикарбонаттары Ca(HCO 3) 2 туындаған; Mg(HCO3)2,
- тұрақты (карбонатты емес) қаттылық - су қайнаған кезде бөлінбейтін басқа тұздардың болуынан туындайды: негізінен, сульфаттарЖәне хлоридтерСа және Mg (CaSO 4, CaCl 2, MgSO 4, MgCl 2).
Су кермектігінің стандарттары - 99,99% жағдайда біз уақытша кермектік туралы айтып отырмыз, VST деректері:
|
Судың кермектігі Ресей Федерациясында қабылданған |
АҚШ стандарттарына сәйкес судың кермектігі |
||||||||
|
°W = |
ppm = мг/л |
gpg |
°W = |
ppm = мг/л |
gpg |
||||
|
1. Жұмсақ су |
< 5,608 °dGH |
Жұмсақ су = Жұмсақ су |
< 3,361 °dGH |
||||||
|
2. Орташа кермек су |
5,608 - 28,04 °dGH |
Орташа кермектік су |
3,361 - 6,724 °dGH |
||||||
|
3. Кермек су |
Кермек су = Кермектік су |
6,724-10,085 °dGH |
|||||||
|
Өте қатты су = Өте қатты кермектік су |
> 10,085 °dGH |
||||||||
Ресей Федерациясы мен Еуропадағы (Германия) қабылданған су кермектігі стандарттарын салыстыру, Ecoline деректері:
Әлемнің кейбір қалаларында судың кермектігі- MVK деректері - белгісіз сенімділік :)
| Қаттылық, °F | Кальций, мг/л | Магний, мг/л | |
|---|---|---|---|
| Мәскеу | 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 |
- Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) ауыз суға қатысты ұсыныстары:
- кальций - 20-80 мг/л; магний - 10-30 мг/л. Қаттылық үшін ұсынылатын мән жоқ. Осы көрсеткіштер бойынша Мәскеу ауыз суы ДДҰ ұсынымдарына сәйкес келеді.
- Ауыз суға арналған ресейлік нормативтік құжаттар (SanPiN 2.1.4.1074-01 және GN 2.1.5.1315-03) реттейді:
- кальций – стандарт белгіленбеген; магний - 50 мг/л артық емес; қаттылық - 7°F аспайды.
- Бөтелкедегі судың физиологиялық пайдалылығының стандарты (SanPiN 2.1.4.1116-02):
- кальций - 25-130 мг/л; магний - 5-65 мг/л; қаттылық - 1,5-7°F.
- Бөтелкедегі судың құрамындағы кальций мен магний жоғары санатресми түрде ағын судан жақсы емес
Су кермектігінің бірліктері мен дәрежелерін түрлендіру - 99,99% жағдайда біз уақытша кермектік туралы айтамыз:
| °F = 1 мЭк/л |
ммоль/л | ppm, мг/л | dGH, °dH | gpg | °e, °Кларк | °fH | |
| 1 орыс °Ж = 1 мЭк/л: | 1 | 0,5 | 50,05 | 2,804 | 2,924 | 3,511 | 5,005 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 ммоль/л = ммоль/л: | 2 | 1 | 100.1 | 5.608 | 5.847 | 7.022 | 10.01 |
| 1 американдық° ppm w = мг/л = американдық градус: | 0,01998 | 0.009991 | 1 | 0.05603 | 0.05842 | 0.07016 | 0.1 |
| 1 неміс ° dGH, °dH - бұл: | 0,3566 | 0.1783 | 17.85 | 1 | 1.043 | 1.252 | 1.785 |
| 1 американдық танымал бірлік gpg бұл: |
0,342 | 0.171 | 17.12 | 0.9591 | 1 | 1.201 | 1.712 |
| 1 Ағылшын °e, °Кларк бұл: | 0,2848 | 0.1424 | 14.25 | 0.7986 | 0.8327 | 1 | 1.425 |
| 1 француз °fH - бұл: | 0,1998 | 0.09991 | 10 | 0.5603 | 0.5842 | 0.7016 | 1 |
| Мысал: 1 °F = 50,05 ppm | |||||||
- Американдық судың кермектік деңгейі, мұнда екі тармаққа назар аударыңыз:
- gpg = Галлондағы дәндер: 1 (3,785 л) судағы 1 (0,0648 г) CaCO 3. Грамдарды литрге бөлсек: 17,12 мг/л CaCO 3 - бұл «американдық дәреже» емес, штаттарда кеңінен қолданылатын су кермектігінің мәні.
- Американдық дәреже = w = мг/л = американдық дәреже: Судың 1 000 000 бөлігінде 1 бөлік СаСО 3 1 мг/л CaCO 3
- Ағылшын суының кермектігі = °e = °Кларк: 1 (4,546) л суда 1 (0,0648 г) = 14,254 мг/л CaCO 3
- Су кермектігінің француздық дәрежелері (°fH немесе °f)(fh): 100 000 бөлік судағы CaCO 3 1 бөлігі немесе 10 мг/л CaCO 3
- Неміс суының кермектігі = °dH (deutsche Härte = «Неміс қаттылығы» °dGH (жалпы қаттылық) немесе °dKH (карбонатты қаттылық үшін) болуы мүмкін): 1 бөлік кальций оксиді - 100 000 бөлік судағы CaO немесе 0,719 бөлік магний оксиді - MgO судың 100 000 бөлігінде, ол 10 мг/л СаО немесе 7,194 мг/л MgO береді.
- Су кермектігінің ресейлік (РФ) дәрежесі °Ж = 1 мг-экв/л: 50,05 мг/л CaCO 3 немесе 20,04 мг/л Са2+ беретін оның литріне миллимолының 1/2 бөлігіне тең сілтілі жер элементінің концентрациясына сәйкес келеді.
- ммоль/л = ммоль/л: 100,09 мг/л CaCO 3 немесе 40,08 мг/л Са2+ санына тең сілтілі жер элементінің концентрациясына сәйкес келеді.
Судың кермектігін жою әдістері
- Термиялық жұмсарту. Ол қайнаған суға негізделген, нәтижесінде термиялық тұрақсыз кальций мен магний бикарбонаттары қақ пайда болуымен ыдырайды:
- Ca(HCO 3)2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O.
- Қайнау тек уақытша (карбонатты) қаттылықты жояды. Күнделікті өмірде қолданбасын табады.
- Реагентті жұмсарту. Әдіс суға сода күлін Na2CO3 немесе сөнген әк Са(ОН)2 қосуға негізделген. Бұл жағдайда кальций мен магний тұздары ерімейтін қосылыстарға айналады және нәтижесінде тұнбаға түседі. Мысалы, сөндірілген әк қосу кальций тұздарының ерімейтін карбонатқа айналуына әкеледі:
- Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Судың жалпы кермектігін жоюға арналған ең жақсы реагент - тұрмыстық және өнеркәсіптік қолдануға арналған көптеген препараттардың бөлігі болып табылатын натрий ортофосфаты Na3PO4:
- 3Ca(HCO 3)2 + 2Na 3 PO4 → Ca 3 (PO4)2↓ + 6NaHCO 3
- 3MgSO 4 + 2Na 3 PO 4 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4
- Кальций мен магний ортофосфаттары суда өте нашар ериді, сондықтан механикалық фильтрация арқылы оңай бөлінеді. Бұл әдіс салыстырмалы түрде үлкен су ағындары үшін негізделген, өйткені ол бірқатар нақты мәселелерді шешумен байланысты: шөгінділерді сүзу, реагенттің дәл дозасы.
- Катионация. Әдіс ион алмастырғыш түйіршікті жүктемені қолдануға негізделген (көбінесе ион алмастырғыш шайырлар). Мұндай жүктеме сумен жанасқанда қаттылық тұздарының катиондарын (кальций мен магний, темір және марганец) сіңіреді. Оның орнына иондық түріне байланысты натрий немесе сутегі иондарын шығарады. Бұл әдістер сәйкесінше Na-катионизация және Н-катионизация деп аталады.
- Дұрыс таңдалған ион алмасу жүктемесі кезінде судың кермектігі бір сатылы натрий катионизациясы кезінде 0,05-0,1 °F дейін, екі сатылы натрий катионизациясы кезінде - 0,01 °F дейін төмендейді.
- Өнеркәсіпте ионалмастырғыш сүзгілер кальций мен магний иондарын натрий және калий иондарымен алмастырып, жұмсақ суды алу үшін қолданылады.
- Кері осмос. Әдіс жартылай өткізгіш мембраналар (әдетте полиамид) арқылы судың өтуіне негізделген. Қаттылық тұздарымен қатар басқа тұздардың көпшілігі де жойылады. Тазалау тиімділігі 99,9% жетуі мүмкін.
- Нанофильтрация (мембраналық саңылаулардың номиналды диаметрі нанометр бірліктеріне тең) және пикофильтрация (мембраналық тесіктердің номиналды диаметрі пикометрлердің бірліктеріне тең) бар.
- Бұл әдістің кемшіліктерін атап өткен жөн:
- - кері осмос мембранасына берілетін суды алдын ала дайындау қажеттілігі;
- - салыстырмалы жоғары баға 1 литр өндірілген су (қымбат жабдық, қымбат мембраналар);
- - алынған судың төмен минералдануы (әсіресе пикофильтрация кезінде). Су дерлік тазартылған болады.
- Электродиализ. Электр өрісінің әсерінен судан тұздарды жоюға негізделген. Ерітілген заттардың иондарын жою арнайы мембраналар есебінен жүреді. Кері осмос технологиясын пайдаланған кездегідей, қаттылық иондарынан басқа басқа тұздар да жойылады.
- Дистилляция:Суды қаттылық тұздарынан толығымен тазартуға болады айдау.
Судың кермектігі химиялық және қосындысы физикалық қасиеттеріондағы еріген тұздардың мазмұнымен байланысты су сілтілі жер металдары, негізінен кальций мен магний. Ондай тұздары көп суды қатты, ал аз мөлшердегі суды жұмсақ деп атайды.
Судың кермектігін сандық түрде өрнектеу үшін ондағы кальций мен магний катиондарының концентрациясын көрсетіңіз. Концентрацияны өлшеу үшін ұсынылатын SI бірлігі текше метрге арналған моль (моль/м3) болып табылады, алайда іс жүзінде қаттылықты өлшеу үшін көбінесе литрге миллимоль (ммоль/л) қолданылады. Ресейде қаттылықты өлшеу үшін көбінесе бір литрге миллиграмм эквиваленттерімен (мг-экв/л) көрсетілген кальций мен магний иондарының қалыпты концентрациясы қолданылады. Бір мЭкв/л бір литр судағы 20,04 миллиграмм Са 2+ немесе 12,16 миллиграмм Mg 2+ мөлшеріне сәйкес келеді ( атомдық массасываленттілікке бөлінеді). Жалпы кермектігі бойынша су жұмсақ (2 мЭк/л дейін), орташа қатты (2-10 мЭк/л) және қатты (10 мЭк/л жоғары) болып бөлінеді.
Қаттылық уақытша немесе тұрақты болуы мүмкін. Уақытша суда еритін тұздардың болуына байланысты, мысалы, кальций бикарбонаты Ca(HCO 3) 2, ол қарапайым қайнату арқылы оңай жойылады. Бұл жағдайда ерімейтін кальций мен магний карбонаттары қақ түрінде тұнбаға түседі.
Судың тұрақты кермектігі сол кальций мен магнийдің сульфаттары мен хлоридтерінің болуынан туындайды. Қыздырған кезде олар тұнбаға түспейді. Ашық су қоймаларында бұл көрсеткіш көбінесе жыл мезгіліне және тіпті ауа-райына байланысты.
Қаттылықтың түрлері мен көрсеткіштері:
- жалпы қаттылық. Кальций және магний иондарының жалпы концентрациясы бойынша анықталады. Ол карбонатты (уақытша) және карбонатты емес (тұрақты) қаттылықтың қосындысы;
- карбонатты қаттылық. Ол суда кальций мен магнийдің гидрокарбонаттар мен карбонаттардың (рН>8,3 кезінде) болуынан туындайды. Қаттылықтың бұл түрі қайнаған сумен толығымен дерлік жойылады, сондықтан уақытша қаттылық деп аталады. Қыздырғанда бикарбонаттар ыдырап, көмір қышқылын түзеді және кальций карбонаты мен магний гидроксидін тұндырады;
- карбонатты емес қаттылық. Ол күшті қышқылдардың (күкірт, азот, тұз) кальций және магний тұздарының болуынан туындайды және қайнатқанда (тұрақты қаттылық) жойылмайды.
Қаттылықтың адам денсаулығына әсері
Ауыз судың кермектік дәрежесі жергілікті жағдайларға байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін, оны су шаруашылығында анықтауға болады. Кальций иондарының дәм сезу шегі (мЭк бойынша) сәйкес анионға байланысты 2-6 мЭк/л диапазонында жатыр, ал магний үшін дәм сезу шегі одан да төмен. Кейбір жағдайларда тұтынушылар үшін кермектігі 10 мЭк/л жоғары су қолайлы. Жоғары кермектік судың органолептикалық қасиетін нашарлатып, оған ащы дәм беріп, ас қорыту мүшелеріне кері әсерін тигізеді.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы денсаулыққа байланысты ешқандай ұсынылған ауырлық деңгейін ұсынбайды. ДДҰ материалдарында бірқатар зерттеулер ауыз судың кермектігі мен жүрек-қан тамырлары аурулары арасындағы статистикалық кері байланысты анықтағанымен, бұл байланыстың себептік сипаты туралы қорытынды жасау үшін қолда бар деректер жеткіліксіз екендігі айтылған. Дегенмен, жұмсақ судың адам ағзасындағы минералдардың тепе-теңдігіне теріс әсер ететіні дәлелденбеген.
Бірақ жұмсақ суды пайдаланған кезде жуғыш зат 2 есе аз жұмсалады. Сабынмен әрекеттесетін кальций иондары сумен жуылмайтын тұздар түзеді және ыдыс-аяқта және сантехникалық құрылғылардың бетінде дақтар қалдырады. Бұл тұздар да адам терісінің бетін жуып, тері тесігін бітеп, денедегі әрбір түкті жауып тастамайды.
Суды қыздырған кезде оның құрамындағы қаттылық тұздары кристалданып, қақ түрінде түседі. Су жылыту жабдықтарының істен шығуының 90% себебі масштаб болып табылады. Сондықтан қазандықтарда қыздырылған суға қаттылық талаптары қойылады.
Қаттылықты қалай азайтуға болады?
Суды жұмсарту үшін арнайы жұмсартқыш сүзгілер бар. Ең көп таралғаны - судан кальций мен магний иондарын «тартатын» ион алмастырғыш материалдары бар нұсқалар. Қаттылық тұздарын жоюдың тиімді әдісі кері осмос мембраналарын қолдану болып табылады. Тағы бір қарапайым және қолжетімді әдіс - суды қайнату. Бұл жағдайда оның құрамындағы әк ыдыс-аяқтың қабырғаларында әк түрінде орналасады. Бұл өте тиімді әдіс, бірақ егер туралы айтып отырмызсудың үлкен мөлшері туралы, ол көп күш пен энергияны қажет етеді. Үйде аз мөлшерде суды жұмсарту үшін әдеттегі сода қолдануға болады.
Қаттылықтың анықтамасы, қаттылық түрлері, қаттылықтың өлшем бірліктері
Судың кермектігі- судағы еріген кальций мен магний тұздарының мөлшерінің өлшемі. Олардың көзі негізінен әктас пен доломит болып табылады. Тұрақты кермектік, уақытша кермектік және судың жалпы кермектігі бар.
Судың тұрақты кермектігі(карбонатты емес) Жп - сульфаттардың, хлоридтердің және басқа (бикарбонаттардан басқа) кальций мен магний тұздарының мөлшерімен анықталады. Суды қыздырғанда немесе қайнатқанда олар ерітіндіде қалады.
Судың уақытша кермектігі(алынатын, карбонатты) Жвр – бикарбонаттардың құрамымен анықталады. Суды қыздырғанда немесе қайнатқанда бикарбонаттар ерімейтін карбонаттарға айналады, ал қатты су жұмсарады. Әдетте карбонатты қаттылық жалпы қаттылықтың 70-80% құрайды.
Судың жалпы кермектігі F - судағы кальций мен магний тұздарының жалпы мөлшері ретінде анықталады, карбонатты және карбонатты емес қаттылықтың қосындысы ретінде өрнектеледі:
w = w n + w vr
Қатты су суды жылыту және салқындату жүйелерінде шөгінділер түзеді. Бірінші жуықтау үшін бұл, мысалы, шәйнектің қабырғаларында байқалады. Үй шаруашылығында кермек суды пайдаланған кезде май қышқылдарының кальций және магний тұздарының шөгінділерінің түзілуіне байланысты жуғыш заттарды шамадан тыс тұтыну байқалады.
Табиғи суларды кермектігі бойынша жіктеу, су кермектігін тұрмыстық анықтау
Судың кермектігін бағалау кезінде су әдетте келесідей сипатталады:
ГОСТ 4151-72 сәйкес судың жалпы кермектігі мЭк/л өлшенді. 01.01.89 жылғы No 1 өзгеріс енгізілген кезде қаттылықтың өлшем бірлігі моль/м 3 болды.2005 жылдың 1 қаңтарында ГОСТ Р 52029-2003 Су енгізілді. Қаттылық өлшем бірлігі. Жаңа ГОСТ бойынша қаттылық қаттылық дәрежесімен (°Ж) көрсетіледі, ол мг/дм3 (г/м3) түрінде көрсетілген оның мольінің 1/2 бөлігіне тең сілтілі жер элементінің концентрациясына сәйкес келеді. Төменде басқа елдерде қабылданған су кермектігінің ұлттық бірліктерінің қатынасы берілген (ГОСТ Р 52029-2003).
Су кермектігінің ұлттық өлшем бірліктерінің коэффициенттері
Мәліметтер ГОСТ мәтінінен алынған
| Мемлекет | Қаттылық өлшем бірлігін белгілеу | Ресей | Германия | Ұлыбритания | Франция | АҚШ |
| Ресей | °F | 1 | 2,80 | 3,51 | 5,00 | 50,04 |
| Германия | °DH | 0,357 | 1 | 1,25 | 1,78 | 17,84 |
| Ұлыбритания | °Кларк | 0,285 | 0,80 | 1 | 1,43 | 14,3 |
| Франция | °F | 0,20 | 0,56 | 0,70 | 1 | 10 |
| АҚШ | ppm | 0,02 | 0,056 | 0,070 | 0,10 | 1 |
Ескертулер:
°W = 20,04 мг Са 2+ немесе 1 дм 3 суда 12,15 Мг 2+;
°DH = 10 мг СаО 1 дм 3 суда;
°F = 1 дм 3 судағы 10 мг CaCO 3;
ppm = 1 мг CaCO 3 1 дм 3 суда;
°Кларк = 0,7 дм 3 судағы 10 мг CaCO 3.
Мг-экв/л, моль/м 3 және °F өлшенетін қаттылықтың сандық мәндері белгілеудегі айырмашылықтарға қарамастан, бір-біріне тең.
Дереккөздер:
Судың қасиеттері, талдау және тазарту әдістері бойынша анықтамалық: Екі бөлімнен. 1-бөлім. / Киев: Наукова Думка, 1980. - 680 б.
ГОСТ Р 52029-2003 Су. Қаттылық өлшем бірлігі.
Судың кермектігін жою бойынша ұсыныстар Жоғары су кермектігіоның органолептикалық қасиеттерін нашарлатады, кермек су адам ағзасына теріс әсер етеді; Сондай-ақ, жоғары қаттылыққа байланысты, масштабты пішіндер. Сондықтан қаттылықты жою қажеттілігі туындайды.
Бірі су кермектігін төмендету әдістеріпайда болатын ион алмасу болып табылады автоматты қондырғылар KWS сериялы су жұмсартқыштар.
Жұмсарту жүйелерінің көмегімен судың кермектігін жою судағы кальций және магний иондарын натрий иондарымен ауыстыру принципі бойынша жүзеге асырылады. Суды жұмсарту процесі жүреді - оның қаттылығының төмендеуіне әкелетін ион алмасу процесі.
Судан қаттылық тұздарын жою сүзгі колонналарында жүреді. Жұмсарту жүйесінің жұмысы кезінде сүзгі материалының (катионалмастырғыш шайыр) ион алмасу қабілеті төмендейді. Катионалмастырғыштың алмасу қабілетін қалпына келтіру үшін регенерация жүргізіледі. Регенерация тұз ерітіндісінің (NaCl) көмегімен жүзеге асырылады және бірнеше кезеңді қамтиды.
Сондай-ақ кезектесіп жұмыс істейтін екі колонканы пайдаланатын үздіксіз су жұмсарту жүйелері бар.
