Жёсткость воды и способы её устранения

• Жёсткость воды характеризует содержание в воде растворимых солей кальция и магния (ммоль эквивалента/л):

  • временная (карбонатная) жёсткость воды определяется количеством гидрокарбонатов кальция $Ca{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2$ и магния $M\mathrm{g}{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2$ в 1 л воды;

  • постоянная (некарбонатная) жёсткость воды определяется количество ${\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}}_2$, ${\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{O}}_4$, ${\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}}_2$, ${\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{S}\mathrm{O}}_4$ в 1 л воды.

• Жёсткая вода при кипении образует накипь, затрудняя теплообмен. Ионы ${\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+}$ и ${\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}$ образуют осадок с мылом и красителями, ухудшают вкус пищи.

• Способы устранения временной жёсткости:

  • термический (кипячение):

$$C\mathrm{a}{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2\stackrel{𝑡 = 100 °\mathrm{C}}{\to }{\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_3\downarrow +{ \mathrm{C}\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}_{2}O$$

$Mg{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2\stackrel{𝑡 = 100 °\mathrm{C}}{\to }{\mathrm{M}\mathrm{g}\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2\downarrow + 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_2\uparrow$

• известковый: $Ca{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2 + {\mathrm{C}\mathrm{a}\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2=2CaC{\mathrm{O}}_3\downarrow + 2{\mathrm{H}}_{2}O$

$Mg{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2 + Ca{\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2 ={\mathrm{M}\mathrm{g}\left(\mathrm{O}\mathrm{H}\right)}_2\downarrow + {\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_3\downarrow +{ \mathrm{H}}_{2}O+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_2\uparrow$

• Постоянную жёсткость устраняют добавлением соды:

$Ca{\mathrm{C}\mathrm{l}}_2+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_3={\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{O}}_3\downarrow +2NaCl$

${\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{S}\mathrm{O}}_4+{\mathrm{N}\mathrm{a}}_2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_3={\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{O}}_3\downarrow +{\mathrm{N}\mathrm{a}}_2{\mathrm{S}\mathrm{O}}_4$

• Универсальные методы устранения общей жёсткости:

  • фосфатный: $3Ca{\left(\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\right)}_2+2{\mathrm{N}\mathrm{a}}_3{\mathrm{P}\mathrm{O}}_4={\mathrm{C}\mathrm{a}}_3{\left(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4\right)}_2\downarrow +6NaHC{\mathrm{O}}_3$

${\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{S}\mathrm{O}}_4+2{\mathrm{N}\mathrm{a}}_3{\mathrm{P}\mathrm{O}}_4={\mathrm{M}\mathrm{g}}_3{\left(\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4\right)}_2\downarrow + 3{\mathrm{N}\mathrm{a}}_2{\mathrm{S}\mathrm{O}}_4$

• ионообменный (в колонках с ионообменными смолами ${\mathrm{C}\mathrm{a}}^{2+}$ и ${\mathrm{M}\mathrm{g}}^{2+}$ замещаются ионами ${\mathrm{H}}^{2+}$; ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}$ и ${\mathrm{S}\mathrm{O}}_4^{2-}$ – ионами ${\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}$.