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水知识科普 | 水的硬度知识

水是生命之源,了解水的性质,利用水的性质来进行生产生活,我们会更加安全地使用水,并且能够避免一些灾难发生。水的硬度就是水的重要性质之一。


(一)水的硬度的概念

水的硬度最早是指沉淀肥皂的程度。某些水体中的水会与肥皂形成大量的渣滓,使肥皂丧失去污作用,这种水称为“硬水”。


主要是钙和镁盐的作用。钙镁离子可以与肥皂中的主要成分(脂肪酸钠)形成脂肪酸钙和脂肪酸镁沉淀,使肥皂失效。


因此,水的硬度的精确定义是水中的钙离子和镁离子的含量(以mg/L表示),又称为总硬度。这两种离子的含量越高,水的硬度就越大。


(二)硬度分类

1. 碳酸盐硬度:主要是由钙、镁的碳酸氢盐[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度,还有少量的碳酸盐硬度。碳酸氢盐硬度经加热之后分解成沉淀物从水中除去,故亦称为暂时硬度。

2. 非碳酸盐硬度:主要是由钙镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐等盐类所形成的硬度。这类硬度不能用加热分解的方法除去,故也称为永久硬度,如CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2等。

总硬度:碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度。


以碳酸钙浓度表示的硬度大致分为:              

0~75mg/L 极软水

75~150mg/L 软水

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)水的硬度与生活

水的硬度太高和太低都不好,因为水的硬度和一些疾病有密切关系。调查发现,在水硬度较高地区心血管疾病发病率较高。我国生活饮用水卫生标准GB5749-2006中规定,水的总硬度(以CaCO3计)不能超过450mg/L。


水的软硬与饮用口感:水的口感与软硬也有关系,多数矿泉水硬度较高,所以使人感到清爽可口,而软水显得淡而无味。但用硬水泡茶、冲咖啡,口感将受到影响,所以,喝茶时尤其是喝绿茶时最好用软一点的水来冲泡。

水的软硬与身感:洗澡后感觉爽滑的是硬水,而感觉总冲洗不干净的是软水。


(四)降低水的硬度的方法

(1)暂时硬度的软化

若水的硬度是暂时硬度,这种水经过煮沸以后,水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的氢氧化镁沉淀。这些沉淀物析出,水的硬度就可以降低,从而使硬度较高的水得到软化。

(2)永久硬度的软化

若水的硬度是永久硬度,往往使用以下几种方法。

  • 离子交换法:

采用特定的阳离子交换树脂,以钠离子将水中的钙镁离子置换出来,由于钠盐的溶解度很高,所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。

  • 膜分离法:

纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均可以拦截水中的钙镁离子,从而从根本上降低水的硬度。

  • 石灰法:

向水中加入石灰,主要是用于处理大流量的高硬水,只能将硬度降到一定的范围。

  • 电磁法:

采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性,从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。

  • 加药法:

向水中加入专用的阻垢剂,可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性,从而使水垢不能析出、沉积。

(3)水壶除垢的方法:

  • 方法一:白醋

用白醋除不锈钢电水壶的水垢这个方法是比较常见的。因为水垢里的主要成分是碳酸钙,和食醋里的醋酸可以发生化学反应,产生矿物质和二氧化碳气体,这也是用食醋除水垢的原理。

  • 方法二:柠檬

选择新鲜的柠檬,在水壶里放入清水,把柠檬汁挤入清水中,烧开清水静置一小时后,就可以刷洗掉水垢了。

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