Cистемы умягчения воды

Жесткая вода – избыточное содержание растворимых солей магния и кальция (щёлочно - земельных материалов), образующуюся при прохождении воды через пласты доломитовых известняков (такая вода при умывании стягивает кожу , при использовании моющих средств в ней плохо образуется пена). Источники воды могут иметь жесткость в различных диапазонах. Существует несколько систем жесткости. К примеру  у нас вода считается мягкой при жесткости менее 7,0 мг-экв/л, а в США – 0-1,5 мг-экв/л; в европе 0-2,0 мг/л. Существует несколько единиц жесткости воды: моль/м3, мг-экв/л, dH, d⁰, f⁰, ppm CaCO3.

Жесткость воды — это ее свойство, зависящее от наличия в ней, главным образом, растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Это один из важнейших параметров пресной воды. Пресные воды сильно отличаются по жесткости.

Общая жесткость воды образуется из двух составляющих: карбонатной (временной), обусловленной концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатной (постоянной), обусловленной концентрацией в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот.

Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их начали разделять. Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.

Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-). При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:

Ca2+ + 2HCO3- = CaCO3↓ + H2O + CO2↑

Таким образом, временную жесткость можно уменьшить или полностью устранить путем длительного кипячения, поэтому она и «временная». Соли жесткости, выпадающие в осадок, это соединения щелочноземельных металлов и слабых кислот.

Жесткость, сохраняющаяся в воде после кипячения, называется постоянной. Ее образуют  сульфаты, хлориды, нитраты, силикаты и фосфаты, и ее значение нельзя уменьшить, прокипятив воду. Соли, которые не создают накипи, но влияют на общую  жесткость воды, являются соединениями щелочноземельных металлов с сильными кислотами,  такими как серная, соляная, азотная, плавиковая и другие.

Жесткость может быть разного вида:

• общая жесткость – общее содержание ионов магния и кальция;
• карбонатная жесткость – содержание гидрокарбонатов и карбонатов при рН большем 8,3. Их легко удалить через кипячение: во время нагревания распадаются на угольную кислоту и осадка;
• некарбонатная жесткость – соли кальция и магния сильных кислот; нельзя удалить с помощью кипячения.

Жесткость маломинерализованных вод на 80% обусловлена ионами кальция. С ростом минерализации доля ионов кальция резко снижается, а ионов магния – увеличивается.

Чаще всего поверхностные воды обладают меньшей жесткостью, чем подземные. Так же жесткость зависит от сезона: во время таяния снегов она снижается.

Ограничение жесткости необходимо для нагревательных приборов. Например, в водогрейных  котлах – до 0,5 мг-экв/л. в паровых котлах – до 0,05 мг/л. Мягкая вода имеет низкую щелочность и вызывает коррозию водопроводных коммуникаций. Службы эксплуатации используют специальную обработку, дозируя реагенты связывающие кислород, что бы найти компромисс между налетом и коррозией.

Станции умягчения воды, предлагаемые компанией Аквастрой-Инжиниринг,  основаны на прохождении воды через слой ионно-обменной смолы. Процесс умягчения можно описать как «обмен» ионов магния и кальция и на ионы натрия (поваренная соль) которые находятся в зёрнах ионообменной смолы. Эта реакция будет происходить до тех пор, пока в ионообменной смоле не закончится натрий (поваренная соль). Восстановление свойств ионообменной смолы происходит при промывке раствором поваренной соли