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水知識科普 | 水的硬度知識

水是生命之源,了解水的性質(zhì),利用水的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)生活,我們會(huì )更加安全地使用水,并且能夠避免一些災難發(fā)生。水的硬度就是水的重要性質(zhì)之一。


(一)水的硬度的概念

水的硬度最早是指沉淀肥皂的程度。某些水體中的水會(huì )與肥皂形成大量的渣滓,使肥皂喪失去污作用,這種水稱(chēng)為“硬水”。


主要是鈣和鎂鹽的作用。鈣鎂離子可以與肥皂中的主要成分(脂肪酸鈉)形成脂肪酸鈣和脂肪酸鎂沉淀,使肥皂失效。


因此,水的硬度的精確定義是水中的鈣離子和鎂離子的含量(以mg/L表示),又稱(chēng)為總硬度。這兩種離子的含量越高,水的硬度就越大。


(二)硬度分類(lèi)

1. 碳酸鹽硬度:主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度,還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經(jīng)加熱之后分解成沉淀物從水中除去,故亦稱(chēng)為暫時(shí)硬度。

2. 非碳酸鹽硬度:主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類(lèi)所形成的硬度。這類(lèi)硬度不能用加熱分解的方法除去,故也稱(chēng)為永久硬度,如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。

總硬度:碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱(chēng)為總硬度。


以碳酸鈣濃度表示的硬度大致分為:              

0~75mg/L 極軟水

75~150mg/L 軟水

150~300mg/L 中硬水

300~450mg/L 硬水

450~700mg/L 高硬水

700~1000mg/L 超高硬水

>1000mg/L 特硬水


(三)水的硬度與生活

水的硬度太高和太低都不好,因為水的硬度和一些疾病有密切關(guān)系。調查發(fā)現,在水硬度較高地區心血管疾病發(fā)病率較高。我國生活飲用水衛生標準GB5749-2006中規定,水的總硬度(以CaCO3計)不能超過(guò)450mg/L。


水的軟硬與飲用口感:水的口感與軟硬也有關(guān)系,多數礦泉水硬度較高,所以使人感到清爽可口,而軟水顯得淡而無(wú)味。但用硬水泡茶、沖咖啡,口感將受到影響,所以,喝茶時(shí)尤其是喝綠茶時(shí)最好用軟一點(diǎn)的水來(lái)沖泡。

水的軟硬與身感:洗澡后感覺(jué)爽滑的是硬水,而感覺(jué)總沖洗不干凈的是軟水。


(四)降低水的硬度的方法

(1)暫時(shí)硬度的軟化

若水的硬度是暫時(shí)硬度,這種水經(jīng)過(guò)煮沸以后,水里所含的碳酸氫鈣或碳酸氫鎂就會(huì )分解成不溶于水的碳酸鈣和難溶于水的氫氧化鎂沉淀。這些沉淀物析出,水的硬度就可以降低,從而使硬度較高的水得到軟化。

(2)永久硬度的軟化

若水的硬度是永久硬度,往往使用以下幾種方法。

  • 離子交換法:

采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái),由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。

  • 膜分離法:

納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。

  • 石灰法:

向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。

  • 電磁法:

采用在水中加上一定的電場(chǎng)或磁場(chǎng)來(lái)改變離子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時(shí)的物理特性來(lái)阻止硬水垢的形成。

  • 加藥法:

向水中加入專(zhuān)用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。

(3)水壺除垢的方法:

  • 方法一:白醋

用白醋除不銹鋼電水壺的水垢這個(gè)方法是比較常見(jiàn)的。因為水垢里的主要成分是碳酸鈣,和食醋里的醋酸可以發(fā)生化學(xué)反應,產(chǎn)生礦物質(zhì)和二氧化碳氣體,這也是用食醋除水垢的原理。

  • 方法二:檸檬

選擇新鮮的檸檬,在水壺里放入清水,把檸檬汁擠入清水中,燒開(kāi)清水靜置一小時(shí)后,就可以刷洗掉水垢了。

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