ĐỘ CỨNG VÀ TÁC HẠI CỦA NƯỚC CỨNG
Chỉ số pH liên quan đến độ cứng và độ kềm của nước. Khi độ cứng và độ kềm ổn định, độ pH ít thay đổi.
Nước tự nhiên chứa trên 3 mini đương lượng gam cation canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít. Nước nhiều Mg2+ có vị đắng. Tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đặc trưng cho tính chất cứng của nước. Ngày nay, người ta còn tính cả ion Fe2+ và Na+ vào độ cứng. Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng lớn ở nước ngầm.
Nước tự nhiên chứa trên 3 mini đương lượng gam cation canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít. Nước nhiều Mg2+ có vị đắng. Tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đặc trưng cho tính chất cứng của nước. Ngày nay, người ta còn tính cả ion Fe2+ và Na+ vào độ cứng. Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng lớn ở nước ngầm.
1. Độ cứng của nước
Độ cứng của nước được quyết định bởi hàm lượng chất khoáng hòa tan trong nước, chủ yếu là do các muối có chứa ion Ca++ và Mg++. Độ cứng của nước được chia làm 2 loại:
Độ cứng tạm thời hay độ cứng carbonat: Tạo bởi các muối Ca và Mg carbonat và bicarbonat, trong đó chủ yếu là bicarbonat vì muối carbobat Ca và Mg hầu như không tan trong nước. Gọi là độ cứng tạm thời vì chúng ta có thể giảm được nó bằng nhiều phương pháp đơn giản. Trong tự nhiên, độ cứng tạm thời của nước cũng thay đổi thường xuyên dưới tác dụng của nhiều yếu tố, ví dụ như nhiệt độ ...
Độ cứng vĩnh viễn: Tạo bởi các muối khác của Ca và Mg như sulphat, clorua... chỉ có thể thay đổi bằng các phương pháp phức tạp và đắt tiền.
Độ cứng tạm thời hay độ cứng carbonat: Tạo bởi các muối Ca và Mg carbonat và bicarbonat, trong đó chủ yếu là bicarbonat vì muối carbobat Ca và Mg hầu như không tan trong nước. Gọi là độ cứng tạm thời vì chúng ta có thể giảm được nó bằng nhiều phương pháp đơn giản. Trong tự nhiên, độ cứng tạm thời của nước cũng thay đổi thường xuyên dưới tác dụng của nhiều yếu tố, ví dụ như nhiệt độ ...
Độ cứng vĩnh viễn: Tạo bởi các muối khác của Ca và Mg như sulphat, clorua... chỉ có thể thay đổi bằng các phương pháp phức tạp và đắt tiền.
Thông thường người ta chỉ quan tâm đến độ cứng tạm thời của nước vì nó có ảnh hưởng nhiều hơn là độ cứng vĩnh viễn. Có nhiều đơn vị đo độ cứng khác nhau, nhưng chủ yếu người ta dùng 3 đơn vị đo: độ dH, mg đương lượng/lít và ppm. Để đơn giản, khi đo độ cứng người ta thường quy về 1 loại muối là CaCO3.
Nước có độ cứng tạm thời lớn hơn 100 ppm được coi là nước cứng, dưới mức đó được coi là nước mềm.
Đơn vị đo độ cứng của nước
Hiện nay vẫn chưa có sự thống nhất về đơn vị đo độ cứng trên toàn cầu. Mà mỗi nước lại có những đơn vị đo riêng phụ thuộc vào mức độ cứng của từng nơi. Hiện có những đơn vị đo độ cứng của nước như:
- mmol / L: Millimole trên lít
- ppm: part per million- một phần triệu
- mg / L: miligam trên lít
- dGH,dH: Degrees of general hardness
- Gpg; Grain per gallon: defined as 1 grain (64.8 milligrams) of calcium carbonate dissolved in 1 US gallon of water (3.785412 L). It translates into 1 part in about 58,000 parts of water or 17.1 parts per million (ppm)
- Clark: A Clark degree (°Clark) is defined as one grain (64.8 mg) of CaCO3 per Imperial gallon (4.55 litres) of water, equivalent to 14.254 ppm.
- F: Độ cứng đo theo thang độ của France
Việt Nam dùng đơn vị đo độ cứng là mili đương lượng trong 1 lít ( mđlg/l)
Bảng chuyển đổi đo độ cứng mmol / L; ppm, mg / L; dGH, °dH; gpg; điện tử, Clark;°F
Căn cứ vào độ cứng trong nước để xác định loại nước cứng. Dưới đây là bảng phân loại độ cứng của nước:
Phân loại
|
độ cứng trong mg / L
|
độ cứng trong mmol / L
|
độ cứng trong dGH / ° dH
|
độ cứng trong gpg
|
| Mềm | 0-60 | 0-0,60 | 0,3-3,00 | 0-3,50 |
| Cứng vừa phải | 61-120 | 0,61-1,20 | 3,72-6,75 | 3,56-7,01 |
| Cứng | 121-180 | 1,21-1,80 | 6,78-10,08 | 7,06-10,51 |
| Rất cứng | ≥ 181 | ≥ 1.81 | ≥ 10.14 | ≥ 10, |
2. Tác hại của nước cứng
Độ cứng vĩnh viễn của nước ít ảnh hưởng đến sinh vật trừ phi nó quá cao, ngược lại, độ cứng tạm thời lại có ảnh hưởng rất lớn. Nguyên nhân là vì thành phần chính tạo ra độ cứng tạm thời là các muối bicarbonat Ca và Mg: Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2, chúng là các muối hòa tan hoàn toàn nhưng không ổn định, không bền. Chúng dễ dàng bị phân hủy thành CaCO3, MgCO3 là các muối kết tủa:
Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 => MgCO3 + H2O + CO2
Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ. Ở con người, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận và một trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa và chúng không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa của chúng ta được, chỉ các muối hòa tan mới thấm được thôi. Vì vậy nước cứng chỉ có tác hại do các muối bicarbonat.
Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 => MgCO3 + H2O + CO2
Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ. Ở con người, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận và một trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa và chúng không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa của chúng ta được, chỉ các muối hòa tan mới thấm được thôi. Vì vậy nước cứng chỉ có tác hại do các muối bicarbonat.
- Đối với sức khỏe con người: Khi nước cứng tạm thời xâm nhập vào cơ thể qua đường ăn, uống thì những muối bicarbonat bị phân hủy tạo thành muối cacbonat kết tủa. Những kết tủa này không thấm qua được thành ruột, động mạch và tích tụ trong những bộ phận của con người, lâu ngày sẽ tạo thành sỏi hoặc làm tắc những đường động mạch, tĩnh mạch gây nguy hiểm đến sức khỏe
- Đối với sinh hoạt hàng ngày: Nước cứng gây ra rất nhiều bất tiện. Nước cứng làm giảm khả năng tạo bọt của xà phòng , làm cho trà, cafe cũng như thức ăn bị mất vị, tạo những lớp mạng bám chắc trên bát, đũa và dụng cụ sinh hoạt….
- Trong sản xuất công nghiệp: Những thiết bị nồi hơi, đường ống nếu sử dụng nước cứng sẽ tạo thành những lớp muối cacbonat trên bề mặt của thiết bị làm giảm khả năng dẫn, truyền nhiệt. Thậm chí nguy hiểm hơn khi những lơp cacbonat này lấp kín những van an toàn dễ gây đến việc hệ thống quá tải và bị nổ
