Аннотация

      В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с проблемой жесткой воды. Как можно определить жесткость воды? Какие проблемы создает она для человека? Как можно их решить?

      Чтобы ответить на поставленные вопросы, мы в школе определили жесткость воды, изучили литературу о воде, воспользовались интернет ресурсами. 

      Пришли к выводу: наша водопроводная  вода жесткая. Жесткую воду необходимо смягчить. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров – смягчителей.

       Жесткая вода - термин, известный многим. Вспомним, что это такое? В основе понятия «жесткости» лежит присутствие растворенных солей кальция и магния. В отличие от хлора, источником этих солей являются не станции обеззараживания или котельные, а сама природа. Грунтовые воды, проходя через известковые породы, вымывают и растворяют в себе минеральные вещества, в том числе соли кальция и магния. То есть вода имеет повышенную жесткость уже в момент ее забора.  Концентрация этих солей в воде зависит от глубины расположения водоносного слоя. Кроме того голубой цвет придает воде именно жесткость. Гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2, показывает так называемую карбонатную, или «временную жесткость» воды, полностью устраняемую кипячением. Соли же сильных кислот, например, сульфаты и хлориды кальция и магния - образуют некарбонатную, или постоянную, жесткость воды. Все эти соли кальция и магния и составляет общую жесткость воды. 

       По классификации гидрогеохимика О.А. Алекина мягкой считается вода с жесткостью 1,5-3 мг-экв/л, умеренно жесткой - 3-6 мг-экв/л, жесткой - 6-9 мг-экв/л и очень жесткой - свыше 9 мг-экв/л.

       В школьной лаборатории с применением соляной кислоты и ортофосфата натрия определили жесткость водопроводной воды. Сделав соответствующие расчеты, получили – общая жесткость воды – 6,5 мг-экв/л.

       Какие проблемы несёт нам «жесткая» вода? Присутствие в воде солей гидрокарбоната кальция Ca (HCO3)2 делает воду непригодной для многих технических целей. Так, при питании газовых и электрических котлов и бойлеров жесткой водой, их проточная часть очень быстро (иногда в течение нескольких дней) покрывается плотной коркой накипи. Накипь, даже при толщине слоя в 1,5 мм, значительно снижает передачу тепла стенкам котла, что ведет к увеличению расхода топлива. При этом из-за нарушения теплопередачи образуются прогары и трещины, оборудование выходит из строя.

Соли жесткости образуют несмываемую корку «водяного камня» на сантехнике. Из-за зарастания накипью выходят из строя дорогостоящие смесители, стиральные и посудомоечные машины.

Кроме того, хлориды и сульфаты  кальция и магния под влиянием высокой температуры подвергаются  гидролизу с выделением свободной соляной и серной кислот. Выделившиеся кислоты растворят металл, из которого изготовлена посуда, детали стиральной машины, вызывая коррозию. Этот процесс ускоряет также кислород, растворенный в воде:

MgCl2 + H2O = Mg(OH) 2 + 2HCl

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2AlCl3 + 3Mg(OH) 2 = 2Al(OH) 3 + 3MgCl2

       Использование жесткой воды приводит также к излишним расходам стиральных средств, в частности мыла. При этом часть мыла тратится на связывание ионов кальция и магния, в результате чего образуются нерастворимые соединения, выпадающие в осадок:

2R-COONa + CaCl2 = (R-COO) 2Ca + 2NaCl

       В настоящее время в быту чаще всего используются синтетические моющие средства, эффективность которых не зависит от жесткости воды, так как вещества, входящие в их состав, не образуют с ионами кальция и магния нерастворимых солей. Однако эти вещества плохо разрушаются в природной среде и вызывают загрязнение водоемов.

        Говоря о проблемах накипи, которую несёт нам «жёсткая вода», стоит затронуть и вопрос влияния последней на здоровье человека. Жесткая вода повышает риск многих заболеваний: это заболевания населения мочекаменной болезнью, артритом и склерозом (отложения солей кальция в суставных сумках и сосудах головного мозга соответственно). И увеличение заболеваемости странным образом совпадает с увеличением жесткости потребляемой питьевой воды. 5 лет тому назад в нашу деревню из Казани приезжала бригада врачей с УЗИ. После обследования стало известно, что у всех,  кто обследовался, обнаружился песок или даже камушки в почках. Еще тогда, даже не сделав анализы, пришли к выводу о жесткости воды.  

      При постоянном употреблении чрезмерно жесткой воды (выше 5-7 мг-экв/л) в кровеносных сосудах образуются наросты, а на зубах и в желудке – камни.  И при воздействии воды на кожу ситуация та же самая: чем меньше её жесткость, тем лучше. Принимая душ и стирая белье, мы сталкиваемся с явлением плохой «вcпениваемости» моющих средств. Жесткая, необработанная вода не дает этим средствам полностью проявить себя. Дело в том, что при взаимодействии с солями жесткости, содержащиеся в мыле растворимые натриевые соли жирных кислот, переходят в нерастворимые кальциевые соли тех же кислот. Вследствие чего образуются мыльные «шлаки». Эти частицы остаются на волосах и коже в виде тонкой корки после высыхания. На коже появляется зуд, покраснения. Волосы плохо расчесываются, теряют шелковистость, трудно укладываются в прическу.

       И вот почему: как известно, кожа дышит через поры, через них же выводятся и всякие шлаки. Так вот, кальций, содержащийся в жесткой воде в избытке, соединяется с этими выделениями и закупоривает поры. Причем связь тут прямая: чем жестче вода, тем опасней закупорка. При этом под кожей образуются кристаллы кальция – та самая накипь, которая появляется в чайниках. Это проявляется в сухости кожи после умывания и принятия душа. Кожа в результате высушивается, начинает шелушиться, появляются морщины, перхоть, возникают раздражения, фурункулы и прочие неприятности. Мягкая же вода творит чудеса. Она растворяет эти пробки, и кожа начинает дышать, как после парилки.

        Благотворное действие мягкой воды знали всегда. Особенно в России. Умыться дождевой водой, растереться снегом – что может быть лучше для здоровья! Потому так же полезна для кожи и талая вода, почти не содержащая солей жесткости. Ёще наши прабабушки старались умывать лицо, мыть волосы талой или дождевой водой, которая содержит очень малое количество солей. Такая вода не сушит кожу, и волосы после нее мягкие и блестящие. Если вы обратите внимание на состав кремов, то заметите там надпись «умягченная вода», а шампуни, пены для ванн обязательно содержат смягчители воды.

Мама не раз жаловалась на такое странное, на первый взгляд явление: сколько ни стирай, сколько ни полоскай белье в водопроводной воде, настоящей «зимней свежести» добиться практически никогда не удается – точно так же, как и избавиться от катышков. И новейшие суперпорошки при этом отнюдь не помогают. Если опустить только что выстиранное белье в ведро дождевой воды вода тут же помутнеет! Это выходит мыло, которое до конца может вытянуть из белья только мягкая вода, свободная от солей жесткости. Значит, если полоскать белье в дождевой воде, то полотенца, простыни и рубашки будут идеально чистыми и мягкими.

       Но и это еще не все. Дело в том, что даже овощи, мясо, сваренные в мягкой воде, гораздо вкуснее и сочнее, у кофе и чая, заваренных мягкой водой, лучше вкус и аромат. Жесткая вода не рекомендуется к применению для приготовления пищи, так как она снижает вкусовые качества блюд.

     На сегодняшний день сложилась очень интересная ситуация. С экранов телевизоров, со страниц газет идет поток рекламной информации: с одной стороны, демонстрируют вред, наносимый бытовой и санитарной технике известковыми отложениями из-за использования жесткой воды, много говорят о вреде здоровью. С другой стороны, авторитетно утверждается, что недостаток кальция в организме чреват заболеваниями опорно-двигательной системы, недостаток магния провоцирует инфаркт. И поэтому питьевая вода должна содержать в достаточном количестве эти самые соли жесткости.  Однако в районах с малой жесткостью потребляемой воды почему-то не наблюдается увеличения количества больных остеопорозом, рахитом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. То есть жесткость потребляемой воды - ионы кальция и магния - никоим образом не связана с заболеваниями, которыми нас так пугают. Почему? Потому что недостаток кальция в организме лучше восполнять с молоком и молочными продуктами, от жесткой воды можно получить только камни в почках и суставах и толстый слой накипи в чайнике.  Почему питьевая вода, расфасованная в пластиковые бутылки, жесткая, если и для приготовления пищи предпочтительна мягкая вода с малым солесодержанием? Ответ гораздо прозаичнее, чем может показаться. С заботой о здоровье это если и связано, то далеко не в первую очередь и не так, как нас уверяют в рекламе. Вода без солей лучше для приготовления кофе и чая, но она безвкусная и утоляет жажду плохо. Утолить жажду в жаркий день можно только компенсировав уходящие из организма с потом соли. Но обычная поваренная соль придает воде солоновато-горький привкус, а гидрокарбонат кальция – приятный сладковатый.

       Что же с этим делать? Согласно нормам потребления воды, из 300-400 ежедневно расходуемых литров основная часть идет на хозяйственно-бытовые нужды, для приготовления пищи необходимо 5-10, человек выпивает максимум литр-два. Казалось бы, чего проще: покупать жесткую питьевую воду в бутылках, а мыться и стирать - мягкой?

       Слишком жесткую воду необходимо умягчать. Для этого применяют следующие методы очистки воды:

·                    термический, основанный на нагревании воды;

·                    дистилляция или вымораживание;

·                    реагентный;

·                    ионообменный;

·                    обратный осмос;

·                    электродиализ;

·                      комбинированный, представляющего собой различные сочетания перечисленных методов.

        Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров – смягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются  на мягкие, которые не образуют твердых отложений.         

       Автоматический смягчитель представляет собой пластиковый корпус с управляющим блоком (клапаном) и баком для приготовления и хранения регенерирующего раствора. Жесткая вода, поступая в фильтр, проходит через слой засыпки из высококачественной ионообменной смолы. При этом происходит изменение химического состава растворенных солей за счет замены ионов кальция и магния на ионы натрия, которые химически связаны со смолой. Когда поглощающая способность смолы снижается до определенного уровня, блок управления автоматически начинает цикл регенерации. Восстановление свойств ионообменной смолы осуществляется при подаче в фильтр водного раствора высокоочищенной поваренной соли (NaCl) за счет обратного замещения накопленных в смоле ионов кальция и магния на ионы натрия. Затем все загрязнения вымываются из фильтра в дренаж, а смола, обогащенная натрием, становится вновь готовой к работе.

       Современные синтетические смолы чрезвычайно надежны и долговечны, позволяют работать на высоких скоростях потоков, благодаря чему находят применение в системах с высокой производительностью. Срок службы смолы может достигать 6-8 лет в зависимости от качества исходной воды. В настоящее время благодаря большому разнообразию смол фильтры-смягчители могут быть использованы также для удаления из воды железа и марганца, тяжелых металлов, органических соединений.

       Вопрос "покупать фильтр или не покупать" уже не стоит. Ответ ясен - конечно покупать! Только вот какой? Самым оптимальным решением при выборе фильтра для дома станет обратно-осмотическая система.