سختی آب، غلظت یون‌های کلسیم و منیزیم در یک نمونه آب است و به‌صورت غلظت کربنات کلسیم بیان می‌شود. اگر آب دچار سختی موقت باشد، می‌توان آن را به‌وسیله جوشیدن از بین برد، اما یک روش استاندارد به شمار نمی‌رود. به همین دلیل الکترودهای انتخاب‌کننده یون امکان اندازه‌گیری سریع سختی آب را فراهم می‌کنند و می‌توان از این روش برای تعیین میزان سختی آب استفاده کرد.
ازآنجاکه تشخیص سختی آب در صنعت تصفیه بسیار مهم است، به همین دلیل در این مطلب به توضیح درباره اینکه سختی آب چیست؟ و روش‌های ازبین‌بردن آن می‌پردازیم، پس با ما همراه باشید.
سختی آب چیست؟
در پاسخ به سؤال سختی آب چیست؟ می‌توان گفت که این نوع آب به دلیل وجود یون‌های کلسیم و همچنین مقداری از منیزیم، آهن و منگنز ایجاد می‌شود و معیاری برای سنجش میزان نمک‌های کلسیم و منیزیم در آب است. کلسیم و منیزیم عمدتاً از طریق هوازدگی سنگ‌ها وارد آب می‌شوند. هرچه کلسیم و منیزیم در آب بیشتر باشد، آب سخت‌تر است. سختی آب معمولاً بر حسب میلی‌گرم در لیتر از کربنات کلسیم و منیزیم محلول بیان می‌شود.
برای تهیه یک دستگاه جهت شیرین سازی و تغییر سختی آب می توانید به صفحه قيمت دستگاه تصفیه آب در سایت خلیج فارس مراجعه کنید.
انواع سختی آب
انواع سختی آب شامل دو نوع مختلف می‌شوند که به‌صورت زیر است:
- سختی موقت
- سختی دائمی
سختی موقت آب
سختی موقتی آب را می‌توان به‌آسانی توسط جوشاندن آن برطرف کرد. این نوع سختی آب زمانی ایجاد می‌شود که یون بیوکربنات در آب وجود داشته باشد. بااین‌حال به‌جای حذف یون بیوکربنات، می‌توان آب را جوشاند تا به این صورت دی‌اکسیدکربن اضافی از بین برود. با جوشاندن آب یون‌هایی که باعث سختی آب شده‌اند، رسوب می‌کنند و با استفاده از صافی می‌توان آن‌ها از آب جدا کرد.
سختی دائمی آب
یکی از سؤال‌های بسیار مهمی که همواره در مراکز صنعتی پرسیده می‌شود، این است که سختی آب چیست و علت به‌وجودآمدن آن چه می‌تواند باشد؟ علت سختی دائم آب وجود یون‌های محلول سولفید، منیزیم و کلسیم است. در این حالت نمی‌توان با جوشاندن آب سختی آن را برطرف کرد، اگر می‌خواهید بدانید که چگونه سختی آب را بگیریم، در ادامه مقاله به توضیح آن خواهیم پرداخت.
یکی از راه‌های ازبین‌بردن سختی آب با کمک جوش‌شیرین است که باعث می‌شود آب سخت طی پروسه‌ای به آب نرم تبدیل شود. در روش دیگر می‌توان از یک دستگاه تهویه آب مانند نرم‌کننده آب استفاده کرد. نرم‌کننده‌های آب از سدیم برای مقابله با اثرات آب سخت که به دلیل انباشته‌شدن کلسیم و منیزیم رخ‌داده است، استفاده می‌کنند. این مواد معدنی برای نوشیدن یا استفاده بهداشتی مضر نیستند، اما هنگام عبور از لوله‌کشی، رسوبات بسیار سختی را تشکیل می‌دهند.
تفاوت سختی آب با TDS
آب، ماده‌ای است که از مولکول‌های H2O تشکیل شده است و یکی از ضروری‌ترین ترکیبات برای حیات روی زمین به شمار می‌رود. انسان‌ها از آب برای موارد مختلف مانند آشامیدن، شستشو، نیازهای خانگی، نیازهای صنعتی و… استفاده می‌کنند، ازاین‌رو اندازه‌گیری کیفیت آب بسیار مهم است. عامل‌های شیمیایی و فیزیکی مختلفی در مورد کیفیت آب اندازه‌گیری می‌شود که برخی از این پارامترهای شیمیایی شامل سختی آب و کل مواد جامد محلول (TDS) در آب می‌شوند.
در واقع TDS به نمک‌های معدنی و مقدار کمی از مواد آلی حل شده در آب اشاره دارد، اما آب سخت، آبی است که دارای مواد معدنی بالایی باشد. تفاوت اصلی بین TDS و سختی این است که TDS شامل مواد معدنی و آلی است که نمی‌توانند از طریق کاغذ صافی فیلتر شوند، درحالی‌که سختی به دلیل وجود نمک‌های منیزیم و کلسیم کربنات، سولفات و کلرید به وجود آمده است. در ادامه به توضیح بیشتر درباره TDS خواهیم پرداخت و نحوه اندازه‌گیری آن را نیز توضیح می‌دهیم.
TDSشامل انواع مواد معدنی مانند آنیون، نمک، کاتیون و… می‌شود. در این واقع این واژه یک پارامتر شیمیایی در مورد کیفیت آب است. به‌غیراز مولکول‌های H2O خالص، همه مواد دیگر جزو TDS به شمار می‌روند. این جامدات محلول نباید از طریق کاغذ صافی که دارای منافذ حدود ۲ میکرومتری هستند، فیلتر شوند. واحد مورداستفاده برای اندازه‌گیری TDS قسمت در میلیون است. به‌طورکلی، کاتیون‌ها و آنیون‌های محلول در آب، TDS را تشکیل می‌دهند. نحوه اندازه‌گیری آن بهدو روش امکان‌پذیر است که شامل روش‌های زیر می‌شوند:
- روش وزن‌سنجی: این روش شامل تبخیر مایع و اندازه‌گیری مقدار باقیمانده است. باقی‌مانده‌ای که پس از تبخیر آب باقی می‌ماند TDS است. این باقیمانده را می‌توان وزن کرد. اگرچه این روش زمان بر است، اما اندازه‌گیری دقیقی را ارائه می‌دهد
- روش رسانایی الکتریکی: رسانایی الکتریکی یک نمونه آب، با مقدار یا غلظت یون‌های موجود در آب نسبت مستقیم دارد. توانایی هدایت الکتریسیته آب را از طریق محلول اندازه‌گیری می‌کنند. این اندازه‌گیری را می‌توان با رسانایی متر یا TDS متر به دست آورد.
بیشتر بخوانید: روش های شیرین سازی آب
درجات سختی آب
پیش‌ازاین درباره اینکه سختی آب چیست؟ توضیحاتی دادیم، حال می‌خواهیم بررسی کنیم که درجه سختی آب به چه صورت است. به‌طورکلی سختی آب محتوای کل کربنات‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب را نشان می‌دهد. درجات سختی آب شامل موارد زیر می‌شوند:
| میلی گرم | میزان سختی |
| 0 – 70 میلی گرم | آب نرم |
| 70 – 150 میلی گرم | آب شیرین |
| 150 – 220 میلی گرم | آب سخت متوسط |
| 350 – 220 میلی گرم | آب سخت |
| بالاتر از 350 میلی گرم | آب خیلی سخت |
آب سخت و نرم هر دو مزایا و معایب خود را دارند. اینکه کدام درجه سختی آب برای شما خوب است، به عوامل مختلفی بستگی دارد. آب نرم برای پوست بهتر است، اما اگر خیلی نرم باشد، می‌تواند به لوله‌ها آسیب برساند؛ بنابراین هرگز نباید نرم‌کننده‌های آب را بیش از حد استفاده کنید.
آب لوله‌کشی سخت، طعم بهتری نسبت به آب نرم دارد، زیرا مواد معدنی موجود در آن طعم خوبی به آب می‌دهد. بااین‌حال آب سخت دارای معایب زیادی است که بهتر است از آن استفاده نکنید، برای مثال خانه‌هایی که از آب سخت استفاده می‌کنند، باید هر چند وقت یک‌بار لوله‌ها را تمیز و رسوب‌زدایی کنند.
علاوه بر این دستگاه‌ها سریعتر خراب می‌شوند و در نتیجه هزینه زیادی برای تعمیر و نگهداری آن‌ها مصرف می‌شود. در این میان به‌خاطر اینکه نیاز به تمیزکردن دستگاه‌های خود دارید، در نتیجه باید مواد شوینده بیشتری هم مصرف کنید. اما مهم‌ترین علتی که نباید از آب سخت استفاده کرد، تأثیری است که روی بدن شما می‌گذارند. آب سخت برای کسانی که دارای پوست حساس هستند و همین‌طور موهای مجعد دارند مشکلاتی را ایجاد خواهد کرد.
روش های حذف انواع سختی آب
بهترین روش‌های ازبین‌بردن سختی آب به‌صورت زیر هستند:
- جوشیدن آب: همان‌طور که پیش‌تر هم به آن اشاره کردیم، این روش برای ازبین‌بردن سختی موقتی آب مناسب است.
- استفاده از روش شیمیایی: در این حالت از کربنات سدیم استفاده می‌کنند و درصورتی‌که آب را از صافی رد کنید، آب شفاف حاصل می‌شود.
- روش رزین سختی‌گیر: در این روش نیاز به دستگاه دیونایزر است. در این وسیله دو ستون وجود دارد که باعث جداشدن منزیم، سولفات و کلسیم از آب می‌شوند. بااین‌حال توجه داشته باشید که استفاده از این دستگاه هزینه بیشتری نسبت به سایر روش‌ها دارد.
- روش اختلاط: یکی از راه‌های آسان اما نه‌چندان مناسب برای ازبین‌بردن سختی آب این است که آب با سختی بالا با آب با سختی پایین را مخلوط می‌کنند تا به این صورت سختی آب کمتر شود.
- روش الکترونیکی: اگر می‌خواهید کلیه مواد معدنی آب از بین برود، باید از این روش استفاده کنید، در این حالت ورود فرکانس به داخل آب از ایجاد رسوب جلوگیری می‌کند. علاوه بر این هزینه چندانی برای استفاده از این روش نیاز نیست، اما استفاده از آن چندان راحت نیست.
- استفاده از روش الکترولیتی: در این روش از یک دستگاه الکترولیتی که حاوی فلزهای روی و مس است، استفاده می‌کنند. هنگامی که جریان الکترولیت از سمت قطب منفی به قطب مثبت حرکت می‌کند، یون‌ها در آب حل می‌شوند و هیچ رسوبی به‌جای نمی‌ماند. هزینه استفاده از این روش در ابتدا بالا است، اما در حین پروسه هزینه‌ها کاهش می‌یابد.
- روش الکترومغناطیسی: یکی دیگر از روش‌های ازبین‌بردن رسوب آب با استفاده از میدان مغناطیسی است، اما باید توجه داشته باشید که در این حالت سختی آب به طور کامل از بین نمی‌رود. برای توضیح بیشتر درباره این شیوه می‌توان گفت که در این حالت به‌جای میدان الکترونیکی از یک میدان مغناطیسی استفاده می‌کنند.
- روش تبادل یونی: معمولاً برای ازبین‌بردن سختی آب از این روش استفاده می‌کنند، در این حالت یون‌های منفی جایگزین سدیم مثبت می‌شوند، در نتیجه هیچ‌گونه رسوبی ایجاد نخواهد شد.
- استفاده از روش آنتی اسکالانت: این روش برای ازبین‌بردن سختی آب در مکان‌های صنعتی و همین‌طور در خانه‌ها استفاده می‌شود. برای استفاده از این شیوه باید از یک فیلتر ممبران استفاده کرد که باعث می‌شود همه املاح از آب جدا شوند.
بیشتر بخوانید: کلر چیست؟
سختی استاندارد آب آشامیدنی و آب های مصرفی دیگر چقدر است
از آن‌جا که سختی آب می‌تواند باعث مشکلات زیادی برای انسان شود، در نتیجه یک حد معمول برای درجه سختی آب در نظر می‌گیرند که بر اساس آن حداکثر میزان سختی صد و حداقل آن سی است.
جمع‌بندی
در پاسخ به این پرسش که سختی آب چیست؟ می‌توان گفت که سختی آب به دلیل وجود یون‌هایی مانند کلسیم و منیزیم است. روش‌های مختلفی برای ازبین‌بردن سختی و جلوگیری از رسوب در آب وجود دارد که در این مقاله مهم‌ترین آن‌ها را بررسی کردیم تا بنابر شرایط بتوانید بهترین روش را انتخاب کنید. علاوه بر این توجه به این نکته ضروری است که سختی آب مشکلات زیادی برای شما ایجاد می‌کند که بهتر است تا برای رفع آن هرچه سریعتر اقدام کنید.