ГИДРОСФЕРА
Жесткость водыЖесткость воды представляет собой свойство природной воды,
зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния.
Из всех солей, относящихся к солям жесткости, выделяют гидрокарбонаты, сульфаты
и хлориды. Суммарное содержание растворимых солей кальция и магния называют общей жесткостью. Общая жесткость
подразделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и
карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатную
– концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Поскольку
при кипячении воды (точнее при температуре более 60 0С)
гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную
жесткость называют временной или устранимой.
Остающаяся после кипячения жесткость (обусловленная хлоридами или сульфатами)
называется постоянной. Жесткость воды — одно из
важнейших свойств, имеющее большое значение
при водопользовании. Если в воде находят ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных
кислот, то в такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или
мытье рук, в результате чего возникает ощущение
жесткости. Жесткость воды пагубно сказывается на трубопроводах при
использовании воды в тепловых сетях, приводит к образованию накипи. По этой причине в воду приходится добавлять специальные «смягчающие» химикаты. Рис. Накипь под микроскопом В естественных условиях ионы кальция,
магния и других щелочноземельных металлов, обусловливающих жесткость, поступают
в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными
минералами и других процессов растворения и химического выветривания горных
пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы,
протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные
воды различных предприятий. Жесткость
воды колеблется в широких пределах. Ввиду того, что
солями жесткости являются соли разных катионов,
имеющие разную молекулярную массу, концентрации солей жесткости, или жесткость
воды, измеряется в единицах эквивалентной
концентрации – количеством г-экв/л или мг-экв/л.
Вода с жесткостью менее 4 мг-экв/дм3
считается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/дм3 –
средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/дм3 –
жесткой и выше 12 мг-экв/дм3 – очень жесткой. Общая жесткость колеблется от
единиц до десятков, иногда сотен мг-экв/дм3,
причем карбонатная жесткость составляет до 70–80 % от общей жесткости. Обычно преобладает жесткость, обусловленная ионами кальция (до 70 %); однако в отдельных случаях
магниевая жесткость может достигать 50–60 %. Жесткость морской воды и океанов
значительно выше (десятки и сотни мг-экв/дм3).
Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая
обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения. Допустимая
величина общей жесткости для питьевой воды и источников централизованного водоснабжения составляет не
более 7 мг-экв/л (в отдельных случаях – до 10 мг-экв/л),
лимитирующий показатель
вредности – органолептический. Предлагаемый
метод определения общей жесткости как суммарной массовой концентрации катионов кальция и магния
основан на реакции солей
кальция и магния с реактивом – трилоном Б (двунатриевой
солью этилендиаминтетрауксусной кислоты): Са2++Nа2Н2RÞNа2СаR+2H+, Мg2++Nа2НRÞNa2МgR+2Н+, где R – радикал этилендиаминтетрауксусной
кислоты. Анализ
проводят в аммиачном буферном растворе при рН 10,0-10,5 титриметрическим
методом в присутствии индикатора хрома темно-синего кислотного. Общую
жесткость (Сож) в мг-экв/л вычисляют по формуле:
|
| |||