آب سخت
آب سخت آبی است که حاوی نمک‌های معدنی از قبیل ترکیبات بی‌کربنات، یون‌های کلسیم، منیزیم و غیره‌است.[1]
سختی آب بر دو نوع است: دائمی و موقت.[2]
سختی به‌طور عمده بر اساس دو فلز منیزیم و کلسیم سنجیده می‌شود. به‌طور کلی عوامل سختی کاتیون‌ها می‌باشند. یون‌هایی مثل آلومینیم، آهن، منگنز و روی در سختی آب شرکت می‌کنند ولی کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد وجود دارد و کاتیون‌های دیگر یا وجود ندارند یا به مقدار خیلی کم هستند. سختی کل (TH) مجموع مقدار کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) می‌باشد. سختی دائم یا سختی غیرکربناتی (Noncarbonated Hardness) شامل سختی بدون نمک‌های بی کربناتی (مانند کلرید، سولفات و غیره) می‌باشد. سختی موقت یا سختی کربناتی (carbonated Hardness) شامل بی کربنات کلسیم و منیزیم است و از تفاوت سختی کل (TH) و سختی دائم بدست می‌آید.[3]
تغییرات سختی آب
میزان شدت سختی آب، به بستر جریان آب در سطح و زیر زمین بستگی دارد. آب‌های نواحی آهکی سختی زیادتری تا آب‌های نواحی گرانیتی یا شنی دارند. سختی آب در طول زمان نیز تغییرپذیر است. معمولاً سختی آب‌ها در فصل باران، کم و در فصل خشکی، زیاد می‌شود؛ و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غارها ایجاد شود.[1]
مضرات آب سخت
آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه نوشیدنی‌ها می‌شود. دیر پخته شدن و سفتی حبوبات با آب سخت از دیگر عوارض آن است. به علاوه، آب سخت به جداره دیگهای بخار آسیب زده، باعث خوردگی و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ‌ها و تأسیسات مرتبط می‌شود. خوب کف نکردن صابون از دیگر اثرات سختی آب است که موجب افزایش مصرف صابون نیز می‌شود.[4]
افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری سیستم لوله‌کشی خانه ، باقی ماندن لایه هایی از صابون بر روی پوست پس از استحمام،با وجود سختی بیش از اندازه آب، بروز مشکلات گوارشی و به وجود آمدن سنگ کلیه از دیگر مضرات آب سخت است.
آب سخت می‌تواند به تنهایی عامل اصلی ریزش مو و ایجاد انواع بیماری های پوستی در افراد باشد.
رفع سختی آب
در تجارت مواد شیمیایی گوناگونی برای رفع سختی آب به فروش می‌رسد که دارای سدیم کربنات هستند. این مواد سختی آب را قبل از ورود به دیگ‌ها می‌گیرند یا در دیگ بر اثر افزودن این مواد آهک و گچ را رسوب می‌دهند و دیگر این رسوب محکم به جدار دیگ نمی‌چسبد و به اصطلاح آن را نرم می‌کنند. به طوری که می‌توان آن را به آسانی پاک نمود.[2] روش متداول برای حذف سختی آب (یون‌های کلسیم و منیزیم) استفاده از سختی گیرهای رزینی می‌باشد.[5]
رایج‌ترین روش سختی گیری آب، اسمز معکوس نام دارد. اسمز معکوس فرایند تصفیه آب است که در آن از فشار برای معکوس کردن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا جهت تولید آب خالص و حذف یونها استفاده می‌شود.[6]غشای نیمه تراوا یک توری یا صافی است که اجازه عبور آب از داخل منافذ خود را می دهد ولی مانع عبور املاح، مواد محلول، باکتری ها و مواد بیماری زا می گردد.
اسمز (Osmosis) پدیده ای طبیعی و بسیار مهم در طبیعت است. این فرآیند زمانی رخ می دهد که یک محلول رقیق در مجاورت یک محلول غلیظ قرار می گیرد.
راه حل سختی آب
از آنجا که آب از طریق لوله کشی عبور می کند و سپس وارد شیرهای آب ، حمام ، دستگاه میکسر ، ماشین لباسشویی ، آبگرمکن ، دیگ بخار و ماشین ظرفشویی و ..می شود ، مواد معدنی سخت در طی مسیر رسوب می کند. در ابتدا ، این تجمع کوچک بی ضرر هستند ، اما با گذشت زمان ، این رسوبات باعث گرفتگی مسیر لوله های ساخته شده می شوند و درنهایت لوله ها را مسدود می کنند. در موارد متعدد ، رسوبات آب سخت می توانند جریان آب را به طرز چشمگیری محدود کنند و این افت فشار بی رویه بر کل سیستم لوله کشی تاثیر می گذارد. آب سخت یک مشکل شایع و بالقوه جدی به حساب می آید. خوشبختانه یک راه حل مؤثر و نسبتاً مقرون به صرفه وجود دارد و آن استفاده از سختی گیر رزینی (نرم کننده آب) می باشد.[7]
درجه سختی آب
درجه سختی آب از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌شود. درجه‌بندی شدت میزان سختی آب، استاندارد مشخص ندارد و در نقاط مختلف دنیا متفاوت است. در آلمان اگر آبی ده میلی‌گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی‌گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی‌گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰٫۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد.
برای تعیین سریع سختی آب در آلمان، از قرص‌های آماده شده برای این کار استفاده می‌شود. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند و به‌وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آنگاه آنقدر از این قرصها در آن می‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرص‌های ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه است.[2] پس سختی آب به منظور اضافه شدن قابل توجهی از مقادیر mg.fe.ca است، برای تعیین سریع سختی آب، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته است، در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، همچنین سختی دائم مربوط به دیگر املاح کلسیم و منیزیم مثل نمكهای سولفات ها، كلرید یا نیترات آنهاست. درواقع تنها نمكهای کربنات این یونها با جوشاندن ته نشین می شوند و دیگر نمكهای این یونها مانند نمكهایی با بنیان سولفات، كلرید و نیترات با جوشاندن از محلول خارج نمی شوند. این نمكها در لوله های دیگهای بخار ایجاد خوردگی می كند. برای حذف این گونه ها از روشهای شیمیایی استفاده می شود.
اندازه‌گیری
سختی آب با اندازه‌گیری‌های صنعتی و آزمایشگاهی تعیین می‌شود. سختی آب، که هر دو یون‌های Ca+2 و Mg+2 را شامل می‌شود، بر حسب میلی‌گرم بر لیتر mg/L یا در یک میلیون، ppm بیان می‌شود.
پانویس
- پورتال علمی مهندسی آب ایران
- سایت تخصصی آموزش و نگهداری دیگهای بخار و تأسیسات
- «کنترل کیفیت در صنعت سیمان». بایگانی‌شده از اصلی در ۳ مه ۲۰۱۰.
- مزایا و معایب سختی آب
- سختی گیر رزینی
- «سختی آب». پارس شیمی.
- سختی گیر آب چگونه کار می کند؟