Жесткость воды в ммоль л

 

Образование накипи и другие негативные проявления объясняются наличием в жидкости соединений кальция и магния. Чтобы продлить срок службы котлов и другой техники производители указывают допустимую степень загрязненности (жесткость воды) в ммоль/л, градусах, иных единицах. В этой статье опубликованы сведения, которые помогут оценить правильно результаты лабораторного анализа. Профессиональные рекомендации помогут правильно выбрать специализированное оборудование для воспроизведения защитных и подготовительных технологий.

 

Понятие жесткости, основные определения

 

В тематической литературе применяют специфические термины, поэтому необходимо сделать несколько пояснений. Значение временной жесткости, как правило, определяется количеством двухвалентных катионов кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺). Это специфическое название обозначает положительно заряженные частицы. Они соединяются с отрицательно заряженными соединениями (анионами сульфатов, хлоридов, нитратов, гидрокарбонатов и силикатов).

«Временной» такую жесткость называют по сравнительно простой методике удаления примесей. При кипячении они преобразуются в нерастворимый осадок, который отфильтровывают с применением обычных механических методик.

Для точности определения жесткости воды в ммоль следует отметить следующие нюансы:

• Уровень жесткости определяется также катионами стронция, марганца и другими примесями. Однако их влияние намного меньше, поэтому им пренебрегают. Разумеется, делают особые поправки при анормально высокой концентрации таких загрязнений.
• Изменить уровень жесткости способны трехвалентные соединения алюминия и железа. Однако в природных условиях они встречаются крайне редко, так как для устойчивого состояния необходимо определенное значение водородного показателя.
• Постоянная жесткость не устраняется даже при длительном высокотемпературном воздействии. Соответствующие примеси созданы из солей серной и других сильных кислот.

 

Жесткость воды в ммоль л, применение других единиц измерения

 

По действующим с 1 января 2014 г. стандартам (ГОСТ 31865-2012) в России этот параметр выражается в градусах жесткости, обозначается – «°Ж». Им обозначают совокупность отмеченных выше параметров. Причем особо подчеркнуто, что главными действующими веществами являются элементы щелочноземельной категории. Для расчета значения пользуются формулой Ж=∑ (КП/КМ), где:

• КП – действительная концентрация примесей жесткости в г на один м куб. (либо мг на дм куб.) в контрольной пробе;
• КМ – концентрация, равная половине моля в тех же единицах измерения.

Аналогичные правила действуют в странах, утвердивших соответствующие межгосударственные соглашения. Кроме Российской Федерации к ним присоединились: Армения, Республика Беларусь, Кыргызстан, Молдова, Узбекистан и Таджикистан.

Отмеченные нормативы не являются общемировыми. В США также применяют градусы жесткости (ppm). Единицей измерения считают концентрацию одной части карбоната кальция (CaCO₃) в 100 тыс. частях воды. Это соответствует 10 мг примесей на литр жидкости. Более распространенной на практике в это стране является gpg (гран в одном галлоне).

Если сделать перевод в привычные для европейцев единицы измерения, получится концентрация солей жесткости 17,12 ммоль л. В шкале определения приведены коэффициенты пересчета для перевода разных единиц измерения:

 

Страна	Единицы измерения жесткости	Значение/ Коэффициент перевода	Примечания
Россия	°Ж	1	Действующий стандарт, равен одному мг-экв/литр.
США	ppm	0,01998	Американский градус
США	gpg	0,342	Альтернативная величина
Германия	°gKH	0,3566	Так обозначают карбонатную жесткость. Вычисляют концентрацию CaO (оксида кальция). Стандартная единица – 10 мг примесей на литр жидкости. Общая жесткость (°gGH) содержит сведения о количестве примесей соединений магния.
Великобритания	°Clark	0,2848	Также применяют аналогичные по значению единицы °e. При пересчете из галлонов на один литр получается концентрация кальциевых примесей 14,254 мг.
Франция	°fH	0,1998	Здесь измеряется концентрация карбоната кальция.

 

Русский градус жесткости °Ж соответствует содержанию 50,05 мг карбоната кальция в одном литре жидкости. Это эквивалентно 20,04 ммоль л в пересчете на двухвалентные катионы кальция. Для пересчета жесткости в ммоль/л надо умножить данное значение на 2.

 

Как появляется жесткость воды?

 

В шкале определения отмечено, что этот стандарт имеет отношение ко всем видам естественных источников. Его применяют для оценки качества бутилированной воды и технологий фильтрации. Основные загрязнители, катионы, попадают в жидкость из доломитов и других горных пород. Иногда они присутствуют в промышленных стоках. Намного меньше концентрация таких примесей в открытых водоемах (колодцах) по сравнению с глубинными скважинами.

​

Отмечена закономерность повышения концентрации магниевых компонентов по мере увеличения минерализации до нескольких граммов на литр жидкости. Содержание катионов кальция соответственно уменьшается, на также способно достигать величины 1-1,5 ммоль л. Показатели жесткости в поверхностных водах сильно подвержены сезонным колебаниям. Это объясняет необходимость более тщательной проверки. Чтобы подобрать подходящее очистительное оборудование приходится делать несколько лабораторных анализов за год.

 

Качественные показатели

 

В природных условиях встречаются источники с очень жесткой водой более 10 ммол л. Использование такой жидкости для снабжения бытовых объектов недвижимости сопровождается следующими проблемами:

• неприятная горечь портит вкус блюд, холодных и горячих напитков;
• в пищу попадают механические загрязнения;
• стойкий налет ухудшает внешний вид посуды, столовых приборов, сантехники;
• пористый слой из кальциевых соединений нарушает теплообмен, выводит из строя технику;
• твердые частицы накипи засоряют не только узкие технологические отверстия, но и уменьшают внутренний диаметр труб.

 

Понятно, что такие условия не соответствуют современным стандартам качественного жилья. Приходится использовать специальные защитные мероприятия по снижению концентрации вредных примесей. Они предотвращают аварийные ситуации, поэтому являются экономически целесообразными с учетом увеличения срока службы подключенного оборудования.

 

Официальные нормативы и рекомендации профессионалов по выбору оптимального уровня жесткости

 

Если содержание примесей меньше, чем указано в примере, не следует проявлять беспечность. Накипь образуется активно и при меньших концентрациях. Подобные ситуации даже более опасны, так как вредные процессы незаметны для пользователей. Отраслевые нормы для профессиональных котельных содержат рекомендации по снижению жесткости до 0,1 ммоль л и меньше. Однако в официальных правилах общего назначения подобные ограничения отсутствуют.

 

Нормативы	Допустимая концентрация по магнию/кальцию в мг на литр	Жесткость в °Ж
Для питьевой воды по нормативам ВОЗ	10-30/20-80	Отсутствует
Питьевая вода, российские СанПин (2.1.4.1074-01)	50/-	7
Физиологическая полноценность по СанПин 2.1.4.1116-02 для бутилированной воды	5-65/25-130	1,5-7

 

Следует отметить, что Всемирная организация здравоохранения не устанавливает ограничение по уровню высокой жесткости. В отдельных тематических документах этой организации отмечено увеличение сердечно-сосудистых заболеваний в контрольных группах. Однако не выявлена прямая связь именно с учетом данного показателя. Многие профильные специалисты считают неверным такое отношение.

Отечественные нормативы определяют допустимый уровень 7 мг-экв/литр, как значительное ухудшение вкусовых параметров. Но некоторые люди ощущают концентрацию в 2-3 раза меньше. Необходимо делать коррекции с учетом личных физиологических особенностей.

В медицинских рекомендациях не учитывается вред накипи для техники. Между тем, именно этот фактор оказывает сильное негативное влияние уже при минимальной концентрации. Особенно быстро процесс преобразования раствора в твердые частицы происходит в зонах нагрева. По этой причине без профилактических мероприятий приходят в негодность качественные котлы отопления, бойлеры, посудомоечные и стиральные машины, утюги и кофемашины.

 

Страна	Жесткость в мг-экв/литр (ммоль л)
	Мягкая	Умеренная и средняя жесткость	Очень жесткая
Россия	До 3-4	3-8	Более 12
Германия	До 1,6	1,6-3,6	Более 6 (от 3,6 до 6 - жесткая)
США	До 1,5	1,5-3	Более 9 (от 9 до 14 -жесткая)

 

Более строгий подход к определению допустимой концентрации загрязнений проявляется в статистических данных. Так, в разных районах столицы РФ по актуальным измерениям жесткость составляет от 2 до 5,5 мг-экв/литр. В Нью-Йорке она не превышает при пересчете в отечественные единицы 0,4 °Ж.

 

Как поддерживают уровень жесткости воды в ммоль л с применением современных технологий

 

Так как отечественные снабжающие организации не обязаны поддерживать или снижать уровень жесткости ниже 7 ммоль л, соответствующую подготовку приходится выполнять самостоятельно. Владельцы индивидуальных загородных участков решают эти задачи в обязательном порядке при подключении к личным/коллективным артезианским скважинам.

В стандартном варианте соединения кальция и мания извлекают из потока жидкости с применением технологии ионного обмена. Активный наполнитель в гранулах засыпают в специальную емкость. Изначально и для регенерации его пропитывают безвредным раствором солей натрия. Рабочие циклы промывки и восстановления автоматизируют с применением специализированных блоков автоматики/контроля.

 

Другие методики борьбы с накипью

 

Если концентрация примесей не велика, применяют проточные фильтры или автономные кувшины. В них устанавливают картриджи с наполнителями из ионообменных смол. Некоторые конструкции подразумевают возможность неоднократного восстановления утраченных свойств с применением промывки в растворе лимонной кислоты.

Следующий способ подготовки питьевой воды – обратный осмос. Бытовые установки обеспечивают производительность не более 220-240 литров за неделю. Но этого достаточно для удовлетворения потребностей средней семьи. Для запаса дополняют комплект накопительным баком на 80-14 литров.

Электромагнитные преобразователи применяют вместо установок ионного обмена. Эти современные приборы занимают минимум места, но предотвращают образование накипи на расстоянии до 2 км от места монтажа катушки индукции. В отличие от обратного осмоса и других технологий они никак не изменяют жесткость воды в ммоль л или мгэкв л. Соответственно, сохраняются ценные для физиологии человека компоненты.