سختی آب چیست؟

برخی از آب‌­ها با صابون کف قابل ملاحظه‌ای تولید نمی­‌کنند، وقتی چنین آب­‌هایی جوشانده می‌­شوند، بقایای زبری در ظرف باقی می‌­ماند. این آب‌ها، آب‌های سخت نامیده می‌شوند و عدم تولید کف فراوان در آن­ها، ناشی از رسوب صابون توسط مواد معدنی موجود در آب است. سختی آب (Water Hardness) یکی از مهم­ترین فاکتورها در صنعت تصفیه آب است. کلسیم و سختی کل (Total Hardness) در حال حاضر به عنوان شاخص کیفیت آب مورد تجزیه و تحلیل قرار می­‌گیرند. سختی کل به عنوان مجموع غلظت کلسیم و منیزیم تعریف می‌­شود که هر دو با واحد mg L^-1 بیان می‌­گردند. از نظر فراوانی در آب­‌های طبیعی،  کلسیم و منیزیم به ترتیب پنجمین و هشتمین گونه هستند که غلظت آن­ها از چند تا صد میلی گرم بر لیتراست. اهمیت اندازه­ گیری غلظت کلسیم و سختی کل به این دلیل است که غلظت­ بالای آن­ها می­‌تواند در مقیاس خانگی و صنعتی مضر باشد زیرا ممکن است در اثر گرمایش لوله‌­ها، دیگ‌­ها، ظروف پخت و پز و غیره رسوب کنند.

سختی آب چیست؟

منابع کلسیم و منیزیم

منبع اصلی کلسیم و منیزیم در آب، انحلال سنگ آهک و سیلیکات کلسیم است. آب سطحی از تماس با این مواد معدنی در سطح بیرونی سنگ یا خاک، سختی به دست می­اورد. دی اکسید کربن موجود در آب باران، انحلال سنگ آهک و سیلیکات کلسیم را تسریع می­‌کند. همانطور که آب به سمت پایین به داخل خاک نفوذ می­‌کند، دی اکسید کربن بیشتری را حل می­‌کند که ظرفیت آن را برای حل کردن سنگ آهک و سیلیکات کلسیم در رسوبات زیرسطحی افزایش می­‌دهد. در واقع، برخی از سفره­‌های زیر زمینی در سازنده‌های آهکی زیر زمینی قرار دارند و آب زیر زمینی چنین سفره­‌هایی سختی بالایی دارد.

انواع و درجه سختی آب

سختی موقت (سختی کربناتی): به نوعی از سختی آب که مقدار بی کربنات کلسیم، منیزیم و آهن در آن بیش از حد استاندارد است، سختی موقت یا temporary hardness گفته­ می­‌شود. این نوع سختی را می‌­توان با حرارت دهی و جوشاندن حذف کرد. علاوه بر این، با کاهش pH آب نیز می‌­توان اثر نمک‌­های کربناتی اشاره شده را حذف نمود.

سختی دائم آب (سختی بی کربناتی): به نوعی از سختی آب که مقدار نمک نیترات، سولفات و کلرید کلسیم، منیزیم و آهن و غیره در آن بیش از حد مجاز است، سختی دائم یا Noncarbonate Hardness گفته می‌شود. از آنجایی که با افزایش دمای آب یا جوشاندن آن، نمک‌­های غیر کربناتی مورد اشاره ته نشین نخواهند شد و حذف این نوع سختی نیاز به تجهیزات متعدد دارد، آن را دائمی می‌­نامند.

سختی کل: مجموع سختی موقت و دائم را اصطلاحا سختی کل آب می‌­گویند.

در جدول زیر، طبقه بندی درجه سختی آب  بر حسب غلظت کلسیم کربنات را مشاهده می‌­کنید.

انواع و درجه سختی آب

اثرات نامطلوب آب سخت

تشکیل کف و لکه: هنگامی که لباس‌­ها را با آب سخت می­‌شویید، به جای تولید کف صابون، یک رسوب سفید تشکیل می‌­دهد. درنتیجه بدون تشکیل کف، لباس­‌های شما تمیز نمی‌­شوند. علاوه بر این، آب سخت می­‌تواند لباس‌­ها را لکه دار کند و رنگ آن­ها از بین ببرد. آب سخت همچنین کاشی­‌های حمام، شیشه و لوازم حمام را لکه دار می‌­کند و اگر به طور منظم تمیز نشوند، رسوبات کلسیم می‌­توانند یک لایه بسیار سخت بر روی اتصالات حمام ایجاد کنند.

تاثیر روی مو: هنگامی که موهای خود را با آب سخت می‌­شویید، موهای شما خشک و زبر می‌­شوند. این به دلیل مواد معدنی اضافی است که در آب سخت وجود دارد، که به ماده‌ای شبیه کشک تبدیل می­‌شود و به موهای شما می‌­چسبد.

تاثیر بر پوست: حمام کردن با آب سخت باعث خشکی و خارش پوست می‌­شود، زیرا باقی مانده صابون به بدن شما می‌­چسبد و باقی مانده آن علائمی شبیه اگزما ایجاد می­‌کند. چنین موضوعی بیشتر در کودکان دیده می­‌شود.

کاهش عمر لوازم خانگی: اگر هنگام استفاده از لوازم خانگی خود از آب سخت استفاه کنید، طول عمر لوازم خانگی به شدت کاهش می‌­یابد. آب سخت وسایل را به آرامی فرسوده می­‌کند و در نهایت آن­ها خراب می­‌شوند. همچنین تجمع مواد معدنی آب سخت باعث کاهش راندمان وسایل می‌شود. به عنوان مثال، طول عمر مورد انتظار ماشین ظرفشویی ده سال است. با این حال، اگر از آب سخت برای راه اندازی آن استفاده کنید، طول عمر آن به هفت سال کاهش می­‌یابد.

خوردگی لوله‌­ها: رسوبات آب سخت نه تنها باعث خوردگی لوله می­‌شود بلکه باعث مسدود شدن آن نیز می­‌شود. در نتیجه، مقدار آبی که می‌تواند از لوله عبور کند کاهش می‌­یابد و جریان آب کند می‌­شود. خوردگی لوله همچنین می‌­تواند منجر به شسته شدن فلزات در آب شود که برای مصرف ایمن نیست.

اثرات نامطلوب آب سخت

روش­‌های حذف سختی دائم آب

سه روش متداول برای حذف سختی دائم آب عبارت اند از:

روش تبادل یون: در این روش، از رزین‌­های تبادل یونی برای حذف سختی آب استفاده می‌­شود. یون­‌های مختلف که باعث سختی آب می‌­شوند با یون­‌های دیگر جایگزین می­‌شوند. روش تبادل یونی به دو نوع تبادل یونی معدنی یا تبادل یونی آلی تقسیم بندی می­‌شود. به عنوان مثال، به منظور حذف سختی آب با روش تبادل یونی معدنی، آب دارای سختی به مخزنی که دارای سدیم آلومینیوم سیلیکات هیدراته به عنوان مبدل است، ریخته می‌­شود. این مبدل با یون کلسیم آب سخت واکنش داده و زئولیت کلسیم را تشکیل می‌­دهد.

روش آهک زنی: نرم‌ کننده آهک که برای حذف سختی موقت نیز استفاده می‌شود، می‌تواند تا حدی سختی دائمی را نیز حذف کند. با افزودن آهک (هیدروکسید کلسیم) به آب، آهک با یون‌های کلسیم و منیزیم واکنش می‌­دهد و رسوبات نامحلول تشکیل می‌­دهد که می­توانند از طریق ته نشینی یا فیلتراسیون حذف شوند. روش آهک زنی اغلب به عنوان یک مرحله پیش تصفیه در ترکیب با روش­های دیگر برای دستیابی به حذف کامل سختی آب استفاده می­شود.

روش اسمز معکوس: در این روش، آب از یک غشای نیمه تراوا عبور داده می­‌شود که مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم و سایر ناخالصی‌­ها را به دام می‌­اندازد و آبی با سختی مناسب به عنوان محصول تولید می‌­کند. این روش به دلیل نصب و نگهداری سیستم‌­های اسمز معکوس می­‌تواند پرهزینه باشد.

آزمایشگاه زیست آزمون پارس در این مقاله به بررسی سختی آب پرداخت. امیدواریم موارد بیان شده بتواند برای شما مفید واقع شود.