سختی آب یکی از پارامترهای کیفیت آب است که بر اثر وجود بیش از اندازه نمک‌های محلول کلسیم و منیزیم و مقداری آهن، منگنز، آلومینیوم و روی در آن پدید می‌آید و باعث میشود که به طور کلی و به خصوص در صنعت با مشکلاتی روبرو شوید. آب سخت (Hard water) آبی است که در آن مقدار زیادی مواد معدنی حل شده، مخصوصا کلسیم و منیزیم وجود دارد. با ما همراه باشید تا با سختی آب و روش های کاهش آن آشنا شوید.
فرق سختی آب و TDS
تفاوت اصلی بین سختی آب و TDS در مقدار یون های موجود در آب است. هنگامی که شما میزان سختی موجود در آب را اندازه گیری می کنید در اصل مقدار کلسیم و منیزیم (عامل رسوب گذاری) آن را مشخص می کنید، ولی زمانی که TDS آب را اندازه می گیرید در حقیقت مقدار کل جامدات محلول در آب (Total Dissolved Solids) را اندازه گیری می کنید.
انواع سختی آب
یکی از مهم ترین نکاتی که لازم است درباره سختی آب مد نظر قرار گیرد، تفاوت در نوع مواد معدنی و نمک های حل شده در آب ها می باشد. در نتیجه می توان در حالت کلی سه نوع سختی را معرفی نمود که تفاوت های زیادی با هم دارند.
فرمول محاسبه سختی کل آب: سختی موقت + سختی دایم = سختی کل
- سختی موقت (سختی کربناتی)
سختی موقت (temporary hardner) به نوعی از سختی آب گفته می شود که مقدار بی کربنات کلسیم و منیزیم و آهن در آن بیش از حد مجاز است. یکی از مهمترین خصوصیات این نوع سختی، قابلیت حذف آن با حرارت دهی و جوشاندن می باشد. به این دلیل که در مجاورت حرارت ایجاد رسوب می کند و از آب خارج می شود به آن سختی موقت آب گفته میشود. مثلا رسوبات چسبیده به جداره سماور از این نوع سختی محسوب میشوند.علاوه براین، با کاهش PH آب می توان اثر این نمک های کربناتی را حذف نمود.
- سختی دائم (سختی بی کربناتی)
سختی دائم (Noncarbonate Hardner) ناشی از وجود بیش از حد نمک سولفات، نیترات، کلرید کلسیم، منیزیم، آهن و غیره می باشد. دلیل نام گذاری سختی دائمی برای این نوع سختی این می باشد که افزایش دمای آب و جوشاندن آن منجر به ته نشین شدن نمک های غیرکربناتی نخواهد شد و حذف آن ها نیاز به تجهیزات متعدد دارد. در نهایت سختی کل به مجموع سختی های موقت و دائم آب اطلاق می گردد. (کل سختی دائم = سختی کلسیم + سختی منیزیم)
- سختی کل آب
به مجموع سختی موقت و دائم اصطلاحا سختی کل آب گفته می شود. لازم به ذکر است که اگر میزان قلیایی بودن کل آب بیشتر از سختی کل باشد، می توان نتیجه گرفت که سختی آب کربناتی است. واحد سختی ppm یا mg/L CaCO3 است.
تفاوت آب سخت و نرم
آب سخت حاوی غلظت بالایی از مواد معدنی محلول است که عموما شامل کلسیم و منیزیم و گاهی اوقات آهن می شود. اگر غلظت این عناصر در آب بیش از ۶۰ میلی گرم در لیتر باشد، آب سخت در نظر گرفته می شود. آب بسیار سخت می تواند حاوی بالای ۱۸۰ میلی گرم در لیتر از این عناصر باشد. در این سطح از سختی مواد معدنی بر روی وسایل مصرفی شما تأثیر می گذارد و رسوب بسیار زیادی را مشاهده خواهید کرد.
در مقابل آبی با مقدار اندک کلسیم یا منیزیم یا فاقد آن آب نرم محسوب می شود. آب باران به طور طبیعی نرم است. البته با حذف کلسیم و منیزیم با روش های شیمیایی نیز می توان آب نرم تولید کرد.
جدول سختی آب
اندازه گیری درجه سختی آب یکی از کارهای مهم در تصفیه آب می باشد. چرا که این کار باعث استفاده از راه کارهای مختلف برای کاهش آن می شود. همان طور که گفته شد املاح مختلفی باعث سختی آب می شوند. آب سخت آبی است که محتوای مواد معدنی محلول در آن زیاد باشد. سختی در آب به عنوان غلظت کاتیون های چند ظرفیتی تعریف می شود. کاتیون های چند ظرفیتی کاتیون ها (یون های فلزی) با بار بیشتر از 1+، عمدتاً 2+ هستند. این کاتیون ها شامل Ca2+ و Mg2+ هستند. این یون ها با شسته شدن از مواد معدنی (مانند سنگ آهک) در یک سفره آب وارد منبع آب می شوند.
مطابق جدول سختی آب زیر می توان طبقه بندی آب را ارائه نمود:
| دسته بندی | میزان سختی آب (mg/l) |
| سختی آب نرم | ۰-100 |
| آب با سختی کم | 100-150 |
| آب نسبتاً سخت | 150-200 |
| آب سخت | 250-300 |
| آب خیلی سخت | 300< |
اندازه گیری سختی آب
سختی آب با تعیین غلظت یون کلسیم و منیزیم در نمونه آب مورد بررسی اندازه گیری می شود. بدین منظور ابتدا سختی کل آب و سپس سختی کلسیمی ارزیابی و محاسبه می شود. در گذشته سختی آب با اندازه گیری ظرفیت آن در رسوب کردن صابون اندازه گیری می شد.
آب سخت و صابون یک راه ساده برای اندازه گیری کیفی سختی می باشد. زیرا هر چه سختی آب بیشتر باشد حل شدن صابون در آن کمتر و سخت تر خواهد شد. اندازه گیری سختی آب به شکل کمی با فرمول زیر برای ترسیم منحنی صورت می گیرد که یون های سدیم و منیزیم را اندازه گیری می کند.
H (mg/lit CaCO3) =۱.۹۴۷(mg/lit CaCO3) Ca + 3.818 (mg/lit CaCO3) Mg
میزان سختی آب آشامیدنی چقدر باید باشد؟
با توجه به اینکه پایین یا بالا بودن بیش از اندازه سختی آب منجر به بیماری های متعدد در انسان می شود، به همین علت باید سختی آب آشامیدنی در تصفیه خانه ها در حد استاندارد قرار گیرد. بر اساس آنچه سازمان بهداشت جهانی اعلام نموده است بالاترین حد استاندارد درجه سختی آب 100 و کمترین حد آن 30 می باشد. البته در اغلب شهرهای ایران درجه سختی آب حدود 200 میلی گرم بر لیتر می باشد.
مضرات سختی آب
- وجود سولفات کلسیم و منیزیم باعث ایجاد رسوب در لوله ها می شود. لوله های آب خانگی، آب گرمکن و تاسیسات از جمله قسمت هایی است که آسیب می بینند.
- موجب مشکلات کلیوی مانند سنگ کلیه و مثانه و بیماری های گوارشی می شود.
- قدرت شویندگی در آب سخت کاهش می یابد. لباس ها در این آب اکثرا به رنگ تیره در می آیند.
- املاح موجود در صنایع نساجی و رنگ رزی تاثیر مخرب دارند.
- اگر سختی بیش از اندازه بالا باشد، موجب طعم بد و شور شدن آب می شود.
- سختی آب به دلیل از بین بردن اثر صابون، موجب التهاب پوست می شود. این عامل باعث خارش و خشکی پوست می شود.
- حمام سخت به دلیل فشار پایین آب. همچنین هنگام استفاده از شامپو یا صابون، به مقدار کافی کف نولید نمی شود .
- باعث فرسودگی و خرابی دستگاه هایی مانند ماشین لباسشویی، اتو و… می شود.
اثرات آب سخت بر روی لوله کشی خانگی و صنعتی
آب سخت حاوی میزان بالایی از مواد معدنی است که هنگام نفوذ آب از طریق رسوبات سنگ آهک و گچ تشکیل می شود. آب سخت حاوی درصد زیادی کربنات کلسیم و منیزیم است و این همان چیزی است که آب را سخت می کند. یکی از رایج ترین شاخص های آب سخت کمبود کف هنگام استفاده از آب با صابون است. سختی آب یک نگرانی بزرگ است و یک راه حل موثر استفاده از نرم کننده آب است که به حذف کلسیم از آب کمک می کند.
نشانه وجود سختی آب
- لکه های قرمز بر روی سینک و توالت
- طعم و بوی بد آب
- بسته شدن لوله های آب
- رسوب در سماور و کتری
- وجود لکه های سفید بر روی ظروف بعد از شست و شو
چرا باید سختی آب را کاهش دهیم؟
آب سخت به طور کلی برای سلامتی فرد مضر نیست، اما می تواند مشکلات جدی لوله کشی را در هر دو کاربردهای مسکونی و تجاری ایجاد کند. از عدم تشکیل کف در کاربردهای حمام و لباسشویی گرفته تا خرابی های پرهزینه در دیگ ها، برج های خنک کننده و سایر تجهیزاتی که آب را مدیریت می کنند، سختی آب یک مسئله جدی است. به عنوان یک راه حل می توان از سختی گیر استفاده کرد و یون های کلسیم و منیزیم را به راحتی با فرآیند تبادل یونی حذف کرد.
در ادامه به برخی از روش های کاهش سختی آب می پردازیم.
روش های کاهش سختی آب
برای کاهش سختی آب در مصارف خانگی و برخی از کاربردهای صنعتی، روش های مختلفی استفاده می سود. این سختی گیرها بسیار کارآمد هستند و در صورت نگهداری مناسب می توانند تمام سختی‌ها را از بین ببرند. در ادامه به برخی از روش های کاهش سختی آب می پردازیم. با ما همراه باشید.
- سختی گیر رزینی
- آب شیرین کن صنعتی (اسمز معکوس – دستگاه تصفیه آب صنعتی)
- سختی گیر مغناطیسی
- تزریق آهک
- با استفاده از سرکه سفید
- جوشاندن آب
- با استفاده از جوش شیرین
کاهش سختی آب با سختی گیر رزینی
در سختی گیر رزینی بستری از ذرات رزین در کف مخزن وجود دارد و آب در قسمت بالایی قرار دارد. با این ساختار فرآیند تبادل یونی بین بستر رزینی و املاح موجود در آب صورت می گیرد. به این صورت که، رزین ها کلسیم و منیزیم را از آب گرفته و سدیم را به آب می دهند. سازمان ها و صنایع تجاری ممکن است آب را نرم کنند تا از رسوب روی آبگرمکن ها و دیگ های بخار جلوگیری کنند، لکه های ناشی از سختی معدنی را به حداقل برسانند، یا آب با کیفیت بالا برای فرآیندهای تولید یا محصولات تولید کنند.
انتخاب تصفیه آب مناسب برای گرفتن سختی آب مصارف تجاری یا صنعتی به عوامل بسیار و خاص برای هر صنعت و نیازهای آن بستگی دارد. متخصصان صنعت کیفیت آب می توانند راهنمایی های دقیق تر و توصیه های متناسب ارائه دهند.
کاهش سختی آب با آب شیرین کن صنعتی
با استفاده از سیستم سختی گیر اسمز معکوس در دستگاه تصفیه آب صنعتی، می توان سختی آب را کاهش داد. در این دستگاه با استفاده از فرایندهای پیش تصفیه همچون فیلتر شنی و کربنی، و تصفیه نهایی در بخش ممبران ها، سختی آب متناسب با استاندارد تعیین شده برای آب خروجی، انجام می شود. با این روش می توان سختی آب را به صفر نیز رساند. در مقایسه با سختی گیر رزینی، آب شیرین کن های صنعتی هزینه تعمیر و نگهداری کمتری دارند.
کاهش سختی آب با سختی گیر مغناطیسی
سختی گیر مغناطیسی با ایجاد میدان مغناطیسی باعث کاهش سختی می شود. هر چند که این روش به طور کلی سختی را حذف نمی کند اما می تواند در خانه هایی که آب ورودی آن ها دارای سختی کمی است مورد استفاده قرار بگیرد.
سختی گیر مغناطیسی معمولا درون خط جریان اصلی آب قرار می گیرند. میدان مغناطیسی موجود در این دستگاه باعث تغییر در ساختار نمک های موجود در آب را جذب کرده و باعث کاهش سختی آب می شود. میدان مغناطیسی تولید شده توسط این دستگاه باعث جدا شدن یون های معدنی از یک دیگر می شود. یا این روش مواد معدنی همچنان در آب موجود هستند اما به جای ته نشین شدن تخلیه می شوند.
سخن آخر
در این مقاله به تعریف سختی آب پرداختیم و انواع روش های کاهش سختی آب گفته شد. از جمله مهمترین روش های کاهش سختی، استفاده از سختی گیر رزینی و آب شیرین کن صنعتی می باشد که برای صنایع بسیار پرکاربرد هستند. همچنین با استفاده از سختی گیر های مغناطیسی و جوشاندن آب یا اضافه کردن جوش شیرین و سرکه سفید به آب نیز، می توان سختی آب منازل را کاهش دهید.
منبع: آبسازه absaze.com
