Какие соли жёсткости содержатся в воде

Практически в каждом доме рано или поздно появляется белый налёт на чайнике, разводы на посуде после мытья и странная пелена на смесителе – всё это следы солей жёсткости. Эти вещества присутствуют в воде почти повсеместно, ведь она вымывает минералы из земных пород ещё на пути к водопроводу или скважине. В статье разберём, какие именно соли отвечают за жёсткость, чем отличается временная жёсткость от постоянной, какие нормативы действуют в России и какими способами воду можно сделать мягче.

Жёсткость воды – это показатель, который отражает суммарное содержание в ней ионов кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺). Именно эти два элемента дают более 99% от общего значения жёсткости, поэтому все остальные катионы металлов в расчётах обычно не учитывают. Вода изначально, когда она испаряется с поверхности планеты и выпадает в виде дождя или снега, почти не содержит минералов и является довольно мягкой. Проблема появляется позже, когда дождевая или талая влага просачивается сквозь слои земной коры.

Проходя через известняки, доломиты и гипсовые породы, вода растворяет минеральные соединения и насыщается ионами кальция и магния. Чем дольше жидкость контактирует с такими породами и чем выше их концентрация в почве, тем более жёсткой становится вода на выходе. Именно поэтому жёсткость подземных источников, скважин и колодцев, обычно выше, чем у поверхностных водоёмов – рек и озёр. Городская водопроводная вода занимает промежуточное положение и во многом зависит от региона и способа очистки на станции водоподготовки.

Что влияет на итоговый показатель жёсткости:

• Тип горных пород, через которые проходит вода на пути к источнику;
• Глубина залегания водоносного слоя – чем глубже, тем выше минерализация;
• Климатические особенности региона и количество осадков;
• Сезонность – весной и осенью показатели могут отличаться от летних;
• Способ водоподготовки на городской станции очистки.

Карбонатную жёсткость, которую также называют временной или устранимой, создают гидрокарбонаты кальция и магния. Своё название этот вид жёсткости получил благодаря особенности поведения солей при нагревании: во время кипячения гидрокарбонаты разлагаются, образуя нерастворимый карбонат кальция, воду и углекислый газ. Именно этот осадок мы видим на стенках чайников и водонагревателей в виде белой накипи.

Помимо солей кальция и магния, в образовании временной жёсткости иногда участвует и гидрокарбонат железа₂, хотя его вклад в общий показатель обычно невелик. Карбонатная жёсткость выполняет в воде важную буферную функцию – она препятствует резким колебаниям уровня кислотности (pH). Благодаря этому свойству вода с определённым содержанием гидрокарбонатов защищает металлические трубы от коррозии, поэтому полностью избавляться от временной жёсткости не всегда разумно.

Особенности карбонатной жёсткости:

• Разрушается при кипячении воды в течение 15–20 минут;
• Образует характерный белый налёт на нагревательных элементах;
• Снижает теплопроводность нагревательных элементов и увеличивает расход энергии на нагрев;
• Формирует защитный буфер против коррозии металлических труб.

Факт: скорость образования накипи растёт нелинейно с температурой – при переходе от 60 до 90°C интенсивность выпадения карбоната кальция в осадок увеличивается заметно сильнее.

Постоянную, или некарбонатную, жёсткость создают соли сильных кислот: сульфаты и хлориды кальция и магния. К ним относятся сульфат кальция, хлорид кальция, сульфат магния и хлорид магния. В отличие от гидрокарбонатов, эти соединения остаются в растворённом состоянии даже при длительном кипячении воды, поэтому убрать их термической обработкой не получится.

Название «постоянная» жёсткость эти соли получили именно из-за устойчивости к нагреву. Кипячение никак не влияет на их концентрацию в воде, а значит, для смягчения потребуются другие методы – ионный обмен, обратный осмос или реагентная обработка. Сульфат кальция, кстати, придаёт воде характерный горьковатый привкус, а хлориды кальция и магния делают вкус солоноватым при высокой концентрации.

Общая жёсткость воды складывается из карбонатной и некарбонатной составляющих и рассчитывается по простой формуле: Жобщ = Жкарб + Жнекарб. Оба параметра важны для правильного выбора системы водоподготовки, ведь методы борьбы с временной и постоянной жёсткостью существенно различаются.

В России с 2014 года официальной единицей измерения жёсткости воды являются градусы жёсткости, обозначаемые как °Ж. Один градус жёсткости численно равен одному миллимоль-эквиваленту на литр (мг-экв/л). Такая унификация упростила восприятие показателей для конечных потребителей, хотя в разных странах до сих пор применяют собственные шкалы: немецкие градусы dH, французские fH и американские значения в пересчёте на карбонат кальция CaCO₃.

Действующий норматив закреплён в СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

Согласно этому документу, общая жёсткость питьевой воды:

• В централизованных системах водоснабжения не должна превышать 7,0 °Ж.
• Для нецентрализованного водоснабжения, то есть колодцев и скважин, допустимый предел выше – он составляет 10 °Ж, поскольку такая вода используется не так интенсивно и не всегда предназначена для постоянного питья.

По степени жёсткости воду разделяют на категории:

Всемирная организация здравоохранения не устанавливает единого норматива жёсткости, однако рекомендует ориентироваться на содержание кальция в пределах 20–80 мг/л и магния – 10–30 мг/л. Важно отметить, что предельно допустимое значение 7,0 °Ж – это верхняя граница безопасности при регулярном использовании, а не показатель комфортной воды для бытовых нужд. Для стиральных и посудомоечных машин, а также для кофемашин желательно, чтобы жёсткость была заметно ниже нормативного предела.

Проверить жёсткость воды можно несколькими способами. Самый доступный вариант для дома – тест-полоски, которые меняют цвет в зависимости от концентрации солей кальция и магния и дают приблизительный результат за пару минут. Более точные данные покажет титриметрический анализ или обращение в аккредитованную лабораторию, где определят не только общую жёсткость, но и её карбонатную и некарбонатную составляющие.

Косвенно о повышенной жёсткости говорят и бытовые признаки: плохое пенообразование мыла и стиральных порошков, белый налёт на посуде после высыхания, ускоренное образование накипи в чайнике. Если такие симптомы проявляются регулярно, стоит задуматься об установке системы умягчения – самостоятельные наблюдения не заменят точных цифр, но помогают вовремя обратить внимание на проблему.

Основных методов умягчения воды несколько, и выбор конкретного зависит от исходной жёсткости, объёма потребления и целей использования:

• Ионный обмен – замена ионов кальция и магния на ионы натрия с помощью специальной смолы, требует периодической регенерации раствором из таблетированной соли;
• Обратный осмос – пропускание воды через полупроницаемую мембрану, которая задерживает практически все растворённые соли, включая соли жёсткости;
• Реагентная обработка – известкование и содо-известкование, при которых в воду добавляют реагенты, переводящие соли кальция и магния в нерастворимый осадок;
• Электродиализ – применяется преимущественно в промышленности для глубокого обессоливания больших объёмов воды;
• Кипячение – устраняет только карбонатную жёсткость и подходит исключительно для бытового использования в малых объёмах.

Ионообменный метод остаётся самым распространённым для частных домов и квартир благодаря сочетанию эффективности и относительной простоты обслуживания. Обратный осмос, в свою очередь, даёт максимально глубокую очистку и подходит тем, кто хочет получить воду, близкую по составу к дистиллированной.

Статья по теме: Какие показатели воды нужно проверить перед покупкой умягчителя: полный чек-лист

Регенерация ионообменной смолы невозможна без качественной таблетированной соли: именно она восстанавливает способность фильтра задерживать ионы кальция и магния. Использование обычной пищевой или технической соли приводит к засорению смоляного слоя и сокращению срока службы умягчителя. Компания «ОПТ6» является прямым производителем таблетированной соли, поэтому вы получаете продукцию без посредников и лишних наценок.

Компания «ОПТ6» предлагает:

• Таблетированную соль для бытовых и промышленных умягчителей;
• Фасовку в мешках по 25 кг и биг-бегах для крупных объектов;
• Сопроводительную документацию и паспорта качества на каждую партию.

Обращайтесь к нашим специалистам для подбора оптимального объёма и условий поставки под задачи вашего объекта.