چه نوع سختی در آب در طول تصفیه آب وجود دارد؟

سختی آب اساساً معیاری برای سنجش غلظت کاتیون‌های دو ظرفیتی است (عمدتاً Ca2+ و Mg2+، و همچنین شامل مقادیر کمی از Sr2+، Ba2+، و Fe2+).

در شیمی آب و تصفیه مهندسی، سختی به سختی موقت و سختی دائمی طبقه بندی می شود. سختی موقت غلظت یون های کلسیم و منیزیم متصل به بی کربنات ها (HCO3-) و کربنات ها (CO32-) در آب است. از آنجایی که pH آب طبیعی معمولاً کمتر از 8.3 است، عمدتاً به شکل بی کربنات ها (Ca(HCO3)2، Mg(HCO3)2) وجود دارد.

هنگامی که آب تا دمای 60 تا 70 درجه گرم می شود، یک واکنش تجزیه حرارتی رخ می دهد و کربنات ها را رسوب می دهد:

Ca(HCO3)2 → Δ → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Mg(HCO3)2 → Δ → MgCO3 + CO2↑ + H2O (محصول میانی، بیشتر هیدرولیز شده به Mg(OH)2)

حداکثر مقدار نظری آن توسط قلیائیت کل آب (عمدتاً HCO3-) محدود می شود. وقتی سختی کل > قلیایی کل، سختی کربنات=قلیایی کل. این هسته محاسبات بیلان آب است.

سختی دائمی نمکی است که از ترکیب کلسیم، منیزیم و آنیون های اسید قوی مانند سولفات (SO42-)، کلرید (Cl-) و نیترات (NO3-) (به عنوان مثال، CaSO4، MgCl2) تشکیل می شود.

این نمک ها حلالیت بالایی دارند (مثلاً حلالیت CaSO4 تقریباً 2.1 گرم در لیتر در دمای 25 درجه است) و پس از جوشیدن رسوب کربناته تولید نمی کنند، از این رو اصطلاح "دائمی" نامیده می شود. با این حال، در دما و فشار بالا (مانند دیگ‌ها)، حلالیت آنها معکوس می‌شود (با افزایش دما کاهش می‌یابد) و یک مقیاس سولفات کلسیم سخت و متراکم تشکیل می‌دهد که مضرتر است.

در سطح بین المللی، mg/L CaCO3 (محاسبه شده به عنوان کربنات کلسیم) به عنوان واحد استاندارد شده برای سهولت محاسبه و مقایسه استفاده می شود.

*دستورالعمل‌های WHO برای کیفیت آب آشامیدنی* محدودیت سختی اجباری را تعیین نمی‌کند، اما نشان می‌دهد که محدوده ایده‌آل ممکن است 60-120 میلی‌گرم در لیتر باشد و بر خطر خوردگی سختی بسیار کم تأکید دارد.<30 mg/L).

*استانداردهای کیفیت آب آشامیدنی چین* محدودیت سختی 450 میلی گرم در لیتر (بر اساس ملاحظات حسی و آب{1}}استفاده از تجهیزات) را تعیین می کند.

اکثر شرکت های آب در ایالات متحده سختی زیر 150-200 میلی گرم در لیتر را توصیه می کنند.

سختی کلسیم در مقابل سختی منیزیم

1 میلی مول در لیتر Ca2+ 100 میلی گرم در لیتر CaCO3، در حالی که 1 میلی مول در لیتر Mg2+ 122 میلی گرم در لیتر به عنوان CaCO3 کمک می کند. این بدان معناست که در همان غلظت جرمی، یون‌های منیزیم سختی مولی بالاتری را ایجاد می‌کنند.

مقیاس کربنات کلسیم (CaCO3) متراکم و سخت است که معمولاً در لوله های آب گرم یافت می شود. هیدروکسید منیزیم (Mg(OH)2) یا مقیاس سیلیکات منیزیم شل تر و لغزنده تر است، اما در دماهای بالا پایدارتر است.

Magnesium is an essential element for the human body. Studies have shown a negative correlation between magnesium content in drinking water and cardiovascular disease mortality. The World Health Organization recommends that the magnesium content in drinking water should be >10 میلی گرم در لیتر (تقریباً 41.5 میلی گرم در لیتر به عنوان سختی CaCO3 منیزیم).

تحقیقات نشان می‌دهد که آب با نسبت جرمی نزدیک به 2:1 (Ca:Mg) ممکن است برای متابولیسم مواد معدنی انسان مفیدتر باشد و به نسبت آب معدنی طبیعی با کیفیت بالا نزدیک‌تر است.