Nước cứng là gì? như thế nào là nước cứng tạm thời, nước cứng vĩnh cữu. Những cách nào giúp phân biệt và xác định chính xác loại nước mà bạn đang sử dụng. Hãy cũng mình tìm hiểu nha.
Nội dung bài viết
Nước cứng là gì?
Nước cứng là nước có hàm lượng Canxi (Ca) và Magie (Mg) cao. Độ cứng trong nước được định nghĩa là sự hiện diện của các cation đa hóa trị. Khác với nước thông thường nước cứng chứa hàm lượng kim loại nặng nhiều hơn mà đa phần là kim loại kiềm. Nước cứng đa phần có hại cho sức khỏe và vật dụng như các đồ điện tử, quần áo…
Các loại độ cứng của nước
Vào những năm 1960, nhà khoa học Chris Gilby đã khám phá ra rằng nước cứng có thể được phân loại bởi các ion tìm thấy trong nước. Độ cứng có đơn vị Deutsche Härte (° dH) hoặc chuyển đổi độ cứng của Đức thành mg / L canxi: chia cho 0,14. Ví dụ trong 100.000 phần của nước có 1 phần canxi thì là nước cứng.
Những kim loại này hòa tan trong nước, nồng độ tương đối cao của các ion này có thể bão hòa dung dịch và do đó làm cho trạng thái cân bằng của các chất hòa tan này dịch chuyển sang trái, hướng tới các chất phản ứng.
Nói cách khác, các ion có thể kết tủa ra khỏi dung dịch. Sự dịch chuyển các khoáng chất từ dung dịch này bạn thường thấy trên các vòi nước, đó là sự kết tủa của canxi hoặc magiê cacbonat. Nước cứng cũng có thể phản ứng với các chất khác trong dung dịch, như xà phòng và tạo thành kết tủa.
Độ cứng của nước được chia thành 3 loại gồm nước cứng tạm thời, nước cứng vĩnh cửa và nước cứng tổng hợp.
Nước cứng tạm thời
Nước cứng tạm thời là loại nước chỉ chứa 2 nguyên tố hóa học chỉ yếu là Canxi và Magie. Tỉ lệ canxi là 100 đến 200 mg canxi cacbonat mỗi lít nước. Tổng Ca²+ + Mg²+ meg/l từ 2,8-6,4.
Dưới sự tác động nhiệt làm cho ion bicarbonate trong nước cứng tạm thời bị phân hủy thành ion carbonate (CO32- ), carbon dioxide (CO2) và nước (H2O). Sau đó, ion cacbonat (CO32- ) có thể phản ứng với các ion khác trong dung dịch để tạo thành các hợp chất không hòa tan, như CaCO3 và MgCO3.
Sự tương tác của ion carbonate trong dung dịch cũng gây ra sự tích tụ khoáng chất được nhìn thấy ở đáy nồi được sử dụng để đun sôi nước.
Nước cứng vĩnh cữu
Là loại nước chứa hàm lượng canxi và magnesium sulfates hoặc clorua. Tỉ lệ các nguyên tố hóa học này nhiều hơn so với nước cứng tạm thời.Tỉ lệ canxi là 300mg canxi cacbonat mỗi lít. Tổng Ca²+ + Mg²+ meg/l > 11.
Loại nước cứng này được gọi là nước cứng vĩnh cữu bởi vì, không giống như nước cứng tạm thời, độ cứng có thể được loại bỏ chỉ bằng cách đun sôi nước và từ đó kết tủa các ion khoáng.
Tuy nhiên, loại nước này có thể được làm mềm bằng các phương tiện khác. Tác hại của nước cứng vĩnh cữu có tác động bất lợi tương tự như những gì nhìn thấy với nước cứng tạm thời, chẳng hạn như tắc nghẽn dòng nước trong đường ống.
Nước cứng vĩnh cửu cũng là nguyên nhân gây ra cặn xà phòng, nhìn thấy sau khi tắm. Như đã đề cập trước đây, nước cứng vĩnh cửu chứa các cation canxi và magiê. Các cation này phản ứng với xà phòng để tạo thành các hợp chất không hòa tan sau đó được lắng đọng lại.
Ngoài ra, phản ứng của các cation này với xà phòng là lý do rất khó để xà phòng tạo bọt hoặc thấm tốt trong nước cứng. Phương trình dưới đây cho một ví dụ về phản ứng của ion magiê với các thành phần của xà phòng, trong trường hợp này là stearate (C18H35O22- ), để tạo thành hợp chất magiê stearate không hòa tan.
C18H35O22- Mg2+ --> Mg(C18H35O2)2
Nước cứng tổng hợp
Là loại nước cứng trung hòa giữa các nguyên tố trong nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cữu.
Phân loại nước cứng dựa theo hàm lượng canxi
- Nước mềm chứa ít hơn 100mg canxi cacbonat mỗi lít
- Nước vừa phải chứa từ 100 đến 200mg canxi cacbonat mỗi lít
- Nước cứng tạm thời chứa từ 200 đến 300mg canxi cacbonat mỗi lít
- Nước cứng vĩnh cữu chứa hơn 300mg canxi cacbonat mỗi lít.
Phân loại nước cứng theo đơn vị đo độ cứng nước
| Loại nước | Tổng độ cứng (ºdH) | Ca²+ + Mg²+ meg/l |
| Nước rất mềm | 0 – 4 | 0 – 1,4 |
| Nước mềm | 4 – 8 | 1,4 – 2,8 |
| Nước cứng vừa | 8 – 18 | 2,8 – 6,4 |
| Nước cứng tạm thời | 18 -30 | 6,4 – 11 |
| Nước cứng vĩnh cữu | > 30 | > 11 |
Cách làm mềm nước cứng
Trong đời sống có nhiều cách làm mềm nước cứng, dưới đây là một cách đơn giản những mang lại hiệu quả cao để làm mềm nước cứng tạm thời, nước cứng vĩnh cữu.
Đun sôi nước ở nhiệt độ 100ºC
Đun sôi nước là cách tốt để loại bỏ phần lớn tạp chất để làm mềm nước cứng tạm thời. Sau khi nước nguội bạn sẽ có thể nhìn thấy các tạp chất có thể nhìn thấy hoặc cặn bã trên bề mặt ahy dưới đáy.
Có thể sử dụng các thiết bị lọc nước như máy lọc nước, bể lọc nước để loại bỏ các chất cặn bã trước khi sử dụng. Cách này tốn nhiều thời gian và áp dụng trong gia đình.
Phương trình hóa học cách làm mềm nước bằng cách đun sôi:
Ca(HCO3)2 —t°--> CaCO3+CO2+H2O
Sử dụng các dung dịch có độ kiềm cao nhưNaOH, Ca(OH)2 để lọc kết tủa:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 —> 2CaCO3+2H2O.
Sử dụng soda hoặc nước vôi
Soda và vôi là 2 chất làm mềm nước cứng tạm thời được sử dụng phổ biến. Nước được lưu trữ trong hồ, bể nước ta cho một ít soda hoặc nước vôi vào. Sau vài ngày, trầm tích khoáng chất và các tạp chất khác sẽ lắng đọng ở đáy và nước được làm mềm Mặc dù mang lại hiệu quả cao nhưng phương pháp này mất nhiều thời gian.
Sử dụng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được sử dụng phổ biến và rất hiệu quả trong xử lí nước cứng. Bằng cách sử dụng các vật liệu Polyme chứa các ion trao đổi Chủ yếu là cation Na+ có khả năng trao đổi và thay thế các ion Ca²+ & Mg²+ trong nước cứng. Từ đó làm giảm nồng độ của các ion này.
Đây là phương pháp mang lại hiệu suất làm mềm nước cứng tốt nhất nhưng bạn phải mất 1 khoảng phí để mua thiết bị trao đổi ion.
Sử dụng dung dịch giấm tươi
Giấm, là một loại axit tự nhiên, giúp trung hòa nước cứng với rất nhiều canxi trong đó. Mà canxi là một khoáng chất làm nước cứng. Cách này chỉ áp dụng để giặc quần áo hay các vật dụng sinh hoạt khác. Không áp dụng để làm mềm nước cứng trong sinh hoạt hằng ngày được.
Sử dụng phương pháp thẩm thấu ngược
Quá trình thẩm thấu ngược, sử dụng áp lực cao để buộc nước qua màng lọc. Màng này thường không thấm vào bất cứ thứ gì ngoài nước. Màng này có tác dụng lọc các ion và phân tử lớn hơn chịu trách nhiệm cho độ cứng của nước, dẫn đến nước được làm mềm.
Trong quá trình này, nước bị ép từ một khu vực có nồng độ chất tan cao dưới dạng các ion kim loại hòa tan và các hợp chất tương tự, đến một khu vực có nồng độ rất thấp của các chất này.
Nói cách khác, nước chuyển từ trạng thái cứng sang thành phần mềm hơn vì các ion gây ra độ cứng của nước bị ngăn cản đi qua màng. Thẩm thấu ngược có nhược điểm là lãng phí nước thải so với các phương pháp xử lý nước khác.
Sử dụng bộ test sera
Trong ngành nuôi trồng thủy sản, nước cứng còn được gọi là nồng độ kH. Các ao nuôi tôm, cá thương phẩm, bể cá cảnh hay thực vật thủy sinh phải thường xuyên kiểm tra độ cứng của nước. Test sera là sản phẩm mang lại hiệu quả cao nhất để phát hiện nước cứng và tìm phương pháp khắc phục.
Bộ test gH sera
Tham khảo tính năng và cách sử dụng bộ test kH sera:
Những tác hại của nước cứng
Nước cứng ảnh hưởng nhiều đến đời sống hàng ngày như vệ sinh cá nhân, giặc quần áo hay rửa chén. Quần áo được giặt bằng nước cứng có thể tồn tại nhiều vết ố vàng, vải bị cứng và gây ngứa khi mặc. Nước cứng có thể gây ra vết loang trên cửa kính, vách tắm, bồn tắm, bồn rửa, vòi nước, vv.
Nước cứng còn ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử như máy giặc, máy rửa chén, đường ống nước và bồn chứa nước. Vì sau một thời gian sử dụng các chất hóa học như canxi hay magie sẽ bám trên bờ mặt đồ vật dẫn đến tình trạng ăn mòn kim loại.
Nước cứng kết hợp với xà phòng hay dầu gọi đầu có thể ảnh hưởng đến mái tóc của bạn, da dễ bị mẫn ngứa hay các bệnh liên quan đến dị ứng da.
Tuy nhiên nước cứng cũng có một ưu điểm là bổ sung 1 phần hàm lượng canxi và magie cho cơ thể. Nhưng nếu nước chỉ chứa hàm lượng các nguyên tố này tương đối.
Những kiến thức trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn nước cứng là gì? Những phương pháp giúp làm mềm nước cứng hiệu quả nhất rồi.