Источники жесткости. Ионы Са2+ и Mg2+ появляются в природных водах в результате взаимодействия воды с известняком (СaCO3)

Ионы Са²⁺ и Mg²⁺ появляются в природных водах в результате взаимодействия воды с известняком (СaCO₃), доломитoм (СaCO₃ · MgCO₃) и гипсом (CaSO₄ · 2H₂O). Растворение известняка происходит при наличии в воде углекислого газа, при этом карбонат кальция переходит в гидрокарбонат:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂

Преобладание ионов Са²⁺ над ионами Mg²⁺ обычно присуще мало и среднеминерализованным водам. Соотношение Са^2+/Mg²⁺ = 2¸4. При увеличении минерализации до 500-1000 мг/л это соотношение равно 1, а в водах океанов ионы магния в значительной степени преобладают.

Единицы жесткости.

Жесткость воды – Ж(B) выражают количеством миллимолей эквивалентов (Z=2) ионов Са²⁺ и Mg²⁺, содержащихся в 1 л.

1 ммоль-экв соответствует содержанию в 1 л воды 20,04 мг ионов Са²⁺ или 12,16 мг ионов Mg²⁺.

В зависимости от величины общей жесткости (Ж_о) - суммарного содержания ионов Са²⁺ и Mg²⁺ природные воды делятся на следующие группы:

– мягкие - до 2 ммоль-экв/л;

– средней жесткости - 2-10 ммоль-экв/л;

– жесткие - более 10 ммоль-экв/л.

Общая жесткость вод Черного моря составляет 65,5 ммоль-экв/л, вод мирового океана - 138,5 ммоль-экв/л (Са²⁺ = 22,5 и Mg²⁺ = 108 ммоль-экв/л, соответственно). В реке Обь в районе г.Новосибирска общая жесткость равна 3,8 ммоль-экв/л. Наиболее мягкая вода - дождевая, жесткость которой составляет от 0,07 до 0,1 ммоль-экв/л.

Жесткость воды ухудшает ее технические характеристики, поэтому ее необходимо устранять. Процесс устранения (снижения) жесткости воды называется умягчением воды.

По отношению к процессам умягчения воды различают жесткость карбонатную и некарбонатную.

Карбонатная жесткость обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов кальция и магния: Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂.

Некарбонатная жесткость вызвана присутствием в воде других солей кальция и магния, например хлоридов и сульфатов.

Методы умягчения воды.