Виды жесткости и методы ее устранения

Различают временную (карбонатную), постоянную, кальциевую, магниевую и общую жёсткость воды.

Жесткость воды, обусловленную присутствием в ней гидрокарбонатов магния и кальция, называют карбонатной или временной. Например, гидрокарбоната кальция Ca(HCO₃)₂ и магния Mg(HCO₃)₂.

Временную жесткость воды устраняют кипячением, добавлением известковой воды Са(ОН)₂, гидроксида натрия NaOH или соды Na₂CO₃:

Ca(HCO₃)₂ = СаСО₃↓+ СО₂↑+ Н₂О,

Ca(HCO₃)₂ + Са(ОН)₂ = 2СаСО₃↓+ 2Н₂О

Ca(HCO₃)₂ + NaOH = СаСО₃↓+ Na₂CO₃ + 2Н₂О

Ca(HCO₃)₂ + Na₂CO₃ = СаСО₃↓+ 2NaHCO₃

Во всех этих случаях ионы кальция выводятся из раствора в виде нерастворимого карбоната СаСО₃.

Жесткость воды, обусловленная присутствием в ней сульфатов и хлоридов кальция и магния, называют постоянной.

Ее устраняют добавлением соды Na₂CO₃ или фосфата натрия Na₃PO₄:

СaSO₄ + Na₂CO₃ = СаСО₃↓ + Na₂SO₄

3СaSO₄ + 2Na₃PO₄ = Са₃(РО₄)₂↓ + 3Na₂SO₄

Для борьбы с постоянной жёсткостью воды используют такой метод, как вымораживание льда. Необходимо просто постепенно замораживать воду. Когда останется примерно 10 % жидкости от первоначального количества, необходимо слить не замершую воду, а лёд превратить обратно в воду. Все соли, которые образую жёсткость, остаются в не замершей воде.

Ещё один способ борьбы с постоянной жёсткостью – перегонка, т.е. испарение воды с последующей её конденсацией. Так как соли относятся к нелетучим соединениям, то они остаются, а вода испаряется.

Но такие методы, как замораживание и перегонка, пригодны только для смягчения небольшого количества воды. Промышленность имеет дело с тоннами. Поэтому для устранения жёсткости в данном случае принимается современный метод устранения – катионный. Этот способ основан на применении специальных реагентов – катионитов – это твердые вещества, нерастворимые в воде, в их состав входят подвижные катионы, которые могут обмениваться на катионы внешней среды. Катиониты загружаются в фильтры и при пропускании через них воды, заменяют катионы кальция и магния на катион натрия. Катиониты – синтетические ионообменные смолы и алюмосиликаты. Их состав условно можно выразить общей формулой Na₂R.

Схематически эти процессы можно выразить уравнением:

Ca²⁺ + Na₂R = 2Na⁺ + CaR

Таким образом, ионы кальция и магния переходят из раствора в катионит, а ионы натрия – из катионита в раствор, жёсткость при этом устраняется.

Кальциевая жесткость воды обусловлена присутствием в воде солей кальция, а магниевая – солей магния.

Суммарную кальциевую и магниевую жесткость воды называют общей.

Жёсткость воды измеряется в миллиграммах эквивалент на литр (мг-экв/л). Обычно, жёсткой вода считается с жёсткостью 1 мг-эвк/л и более.