XYZ - Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Умягчение воды. Как убрать жесткость воды. - Инженерный справочник DPVA.xyz / Технический справочник ДПВА / Таблицы для инженеров (ex DPVA-info)

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Умягчение воды. Как убрать жесткость воды.

жёсткой называется вода с большим содержанием солей ,
мягкой с малым содержанием

"Жёсткая" вода - исторически: ткань, постиранная с использованием мыла на основе жирных кислот в жёсткой воде - более жёсткая на ощупь. Этот факт объясняется, с одной стороны, отложением на ткани кальциевых и магниевых солей жирных кислот, образующихся в процессе стирки. С другой стороны, волокна ткани обладают ионообменными свойствами, и, как следствие, свойством сорбировать многовалентные катионы — на молекулярном уровне.

временная (карбонатная) жёсткость, - обусловлена гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО₃)₂; Mg(НСО₃)₂,
постоянная (некарбонатная) жёсткость - вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄, MgCl₂).

С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л). В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

Нормы жесткости воды - в 99,99% случаев речь идет о временной жесткости, данные ВСТ:

Жесткость воды, принятая в РФ					Жесткость воды по нормам США
Категории жесткости воды	°Ж = 1 мг-экв/л	°dGH	*ppm = мг/л*	*gpg*		°Ж = 1 мг-экв/л	°dGH	*ppm = мг/л*	*gpg*
1. Мягкая вода	< 2 °Ж	< 5,608 °dGH	0 - 100		Мягкая вода = Soft water	< 1,2 °Ж	< 3,361 °dGH	0 - 60	0 - 3.5
2. Вода средней жесткости	2-10 °Ж	5,608 - 28,04 °dGH	100-500		Вода средней жесткости = Moderate hardness water	1,2-2,4 °Ж	3,361 - 6,724 °dGH	61 - 120	3.5 - 7
3. Жесткая вода	> 10 °Ж	>28,04 °dGH	>500		Жесткая вода = Hard hardness water	2,4 - 3,6 °Ж	6,724-10,085 °dGH	121 - 180	7 - 10.5
-	-	-	-	-	Очень жесткая вода = Very Hard hardness water	> 3,6 °Ж	> 10,085 °dGH	> 180	> 10.5

Сравнение принятных норм жесткости воды в РФ и Европе (Германии), данные Эколайн:

Жесткость воды в некоторых городах мира - данные МВК - неизвестной достоверности :)

	Жесткость, °Ж	Кальций, мг/л	Магний, мг/л
Москва	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

Нормативные требования и рекомендации

Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
- кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается. Московская питьевая вода по данным показателям соответствует рекомендациям ВОЗ.
Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют:
- кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость - не более 7°Ж.
Норматив физиологической полноценности бутилированной воды (СанПиН 2.1.4.1116-02):
- кальций – 25-130 мг/л; магний – 5-65 мг/л; жесткость – 1,5-7°Ж.
По содержанию кальция и магния бутилированная вода высшей категории официально ничем не лучше воды из-под крана

Перевод единиц и градусов жесткости воды - в 99,99% случаев речь идет о временной жесткости:

Перевод единиц жесткости воды в пересчете по кальцию. Вполне можно пользоваться вне зависимости от реального состава жесткости.
Пример: 1 °Ж = 50,05 ppm
	°Ж = 1 мг-экв/л	mmol/L	ppm, mg/L	dGH, °dH	gpg	°e, °Clark	°fH
1 русский °Ж = 1 мг-экв/л это:	1	0,5	50,05	2,804	2,924	3,511	5,005
1 ммоль/л = mmol/L это:	2	1	100.1	5.608	5.847	7.022	10.01
1 американский° ppm_w = mg/L = American degre:	0,01998	0.009991	1	0.05603	0.05842	0.07016	0.1
1 немецкий° dGH, °dH это:	0,3566	0.1783	17.85	1	1.043	1.252	1.785
1 американская популярная ед. gpg это:	0,342	0.171	17.12	0.9591	1	1.201	1.712
1 английский °e, °Clark это:	0,2848	0.1424	14.25	0.7986	0.8327	1	1.425
1 французский °fH это:	0,1998	0.09991	10	0.5603	0.5842	0.7016	1

американские градусы жесткости воды, внимание тут два пункта:
- gpg = Grains per Gallon: 1 гран (0.0648 г) CaCO₃ в 1 американском галлоне (3.785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17.12 мг/л СаСО₃ - это не "американский градус", но очень употребляемая в штатах величина жесткости воды.
- американский градус = ppm_w = mg/L = American degre: 1 часть CaCO₃ в 1000000 частей воды 1мг/л CaCO₃
английские градусы жесткости воды = °e = °Clark: 1 гран (0.0648 г) в 1 английском галлоне (4.546) л воды = 14.254 мг/л CaCO₃
французские градусы жесткости воды (°fH or °f) (fh): 1 часть CaCO₃ в 100000 частей воды, или 10 мг/л CaCO₃
немецкие градусы жесткости воды = °dH (deutsche Härte = "немецкая жесткость" может быть °dGH (общая жесткость) или °dKH (для карбонатной жёсткости)): 1 часть оксида кальция – СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния – MgO в 100000 частей воды, что дает 10 мг/л СаО или 7.194 мг/л MgO
русский (РФ) градус жесткости воды °Ж = 1 мг-экв/л: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр, что дает 50,05 мг/л CaCO₃ or 20.04 мг/л Ca2+
ммоль/л = mmol/L: соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 100.09 мг/л CaCO₃ or 40.08 мг/л Ca2+

Методы устранения жесткости воды

Термоумягчение. Основан на кипячении воды, в результате термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются с образованием накипи:
- Ca(HCO₃)2 → CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O.
- Кипячение устраняет только временную (карбонатную) жёсткость. Находит применение в быту.

Реагентное умягчение. Метод основан на добавлении в воду кальцинированной соды Na2CO3 или гашёной извести Ca(OH)2. При этом соли кальция и магния переходят в нерастворимые соединения и, как следствие, выпадают в осадок. Например, добавление гашёной извести приводит к переводу солей кальция в нерастворимый карбонат:
- Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4, входящий в состав большинства препаратов бытового и промышленного назначения:
- 3Ca(HCO₃)2 + 2Na₃PO4 → Ca₃(PO4)2↓ + 6NaHCO₃
- 3MgSO₄ + 2Na₃PO₄ → Mg₃(PO₄)₂↓ + 3Na₂SO₄
Ортофосфаты кальция и магния очень плохо растворимы в воде, поэтому легко отделяются механическим фильтрованием. Этот метод оправдан при относительно больших расходах воды, поскольку связан с решением ряда специфических проблем: фильтрации осадка, точной дозировки реагента.

Катионирование. Метод основан на использовании ионообменной гранулированной загрузки (чаще всего ионообменные смолы). Такая загрузка при контакте с водой поглощает катионы солей жёсткости (кальций и магний, железо и марганец). Взамен, в зависимости от ионной формы, отдаёт ионы натрия или водорода. Эти методы соответственно называются Na-катионирование и Н-катионирование.
- При правильно подобранной ионообменной загрузке жёсткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 °Ж, при двухступенчатом — до 0,01 °Ж.
- В промышленности с помощью ионообменных фильтров заменяют ионы кальция и магния на ионы натрия и калия, получая мягкую воду.

Обратный осмос. Метод основан на прохождении воды через полупроницаемые мембраны (как правило, полиамидные). Вместе с солями жёсткости удаляется и большинство других солей. Эффективность очистки может достигать 99,9 %.
- Различают нанофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам нанометров) и пикофильтрацию (условный диаметр отверстий мембраны равен единицам пикометров).
- В качестве недостатков данного метода следует отметить:
  - - необходимость предварительной подготовки воды, подаваемой на обратноосмотическую мембрану;
  - - относительно высокая стоимость 1 л получаемой воды (дорогое оборудование, дорогие мембраны);
  - - низкую минерализацию получаемой воды (особенно при пикофильтрации). Вода становится практически дистиллированной.

Электродиализ. Основан на удалении из воды солей под действием электрического поля. Удаление ионов растворенных веществ происходит за счёт специальных мембран. Так же как и при использовании технологии обратного осмоса, происходит удаление и других солей, помимо ионов жёсткости.

Дистиляция: Полностью очистить воду от солей жёсткости можно дистилляцией.

Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно - другие подразделы данного раздела:

Жесткость воды. Мягкая вода. Жесткая вода. Перевод единиц (градусов) жесткости воды. Нормы жесткости воды. Таблицы значений жесткости воды. Умягчение воды. Как убрать жесткость воды.

Перевод единиц (градусов) жесткости воды.

Нормы качества воды в РФ. Сводная таблица.

Накипь. Борьба с накипью - промывка накипи в оборудовании систем водо- и теплоснабжения. Расход кислот на накипь. Выпадение карбоната кальция в зависимости от температуры и жесткости воды. Карбонат кальция CaCO₃(углекислый кальций, известняк)