سختی آب چیست؟
سختی آب کیفیتی است که بر اثر وجود بیش از اندازه نمک‌های محلول کلسیم و منیزیم و تا اندازه‌ای آهن، منگنز، آلومینیوم و روی در آن پدید می‌آید و سبب میشود که مصرف آب به طور کلی و به ویژه در صنعت با دشواریهایی مواجه شود. سختی آب با عبارت TH نیز شناخته میشود.
بنابراین آب سخت (Hard Water) آبی است که در آن مقدار زیادی مواد معدنی حل شده، عمدتا” کلسیم و گاهی اوقات منیزیم وجود دارد. وقتی که آب باران از روی سنگهای نرم عبور میکند، بعضی از مواد معدنی سنگها در آب حل شده و آن را سخت میکند. برای اندازه‌گیری سختی آب یون کلسیم و منیزیم را باید اندازه گرفت. در واقع سختی آب بخشی از تی دی اس TDS یا همان سنگینی آب محسوب میشود که با استفاده از یک سختی سنج آب به راحتی می‌توانید میزان سختی آب خود را اندازه گیری کنید.
بدیهی است هر چه مقدار این مواد در آب بیشتر باشد آب سخت‌تر خواهد بود. سنگهای سخت مانند گرانیت به راحتی در آب حل نمیشوند و در نتیجه نواحی که در آنجا سنگهای سخت وجود دارند، دارای آب نرم خواهند بود رسوباتی که در اثر ته نشین شدن مواد معدنی از آب سخت تشکیل می گردند، (عمدتا عبارتند از کربنات کلسیم، هیدروکسید منیزیم و سولفات کلسیم و اصولا به دلیل تجزیه گرمایی یون‌های بی‌کربنات به وجود می آیند) بصورت مواد جامد چسبنده به سطوح لوله‌ها و به ویژه روی سطوح داغ مبدل حرارتی و بویلرها می چسبند، که این امر باعث مسدود شدن لوله‌ها میشود و در بویلرها نیز به صورت عایق حرارتی عمل کرده و مانع جریان یافتن حرارت به آب می گردد که این امر نه تنها بازدهی حرارتی را کاهش میدهد، بلکه باعث بیش از حد گرم شدن فلز شده که این امر در سیستم‌های تحت فشار میتواند منجر به شکست فاجعه باری گردد. ولی از طرف دیگر، این رسوبات مانع تماس مستقیم آب با فلز لوله شده و در نتیجه از خوردگی لوله و حل شدن نمک‌های فلزی سمی در آب جلوگیری میکند.
واحد اندازه‌گیری سختی آب در کشورهای مختلف
کشور آلمان: عبارتست از معادل یک گرم کربنات کلسیم در ۵۶ لیتر آب (۱۷.۸ میلی‌گرم در لیتر)
ایالت انگلیس: برابر است با یک گرم کربنات کلسیم در ۷۰ لیتر آب (۱۴.۳ میلی‌گرم در لیترGrain)
کشورهای ایران و آمریکا: برابر است با یک گرم کربنات کلسیم در ۱۰۰ لیتر آب (۱ میلی‌گرم در لیتر ppm)
کشور فرانسه: هر واحد سختی برابر است با یک گرم گربنات کلسیم در ۱۰۰ لیتر آب (۱۰ میلی گرم در لیتر)
از لحاظ بهداشتی سختی بیش از اندازه آب باعث نابسامانی در گوارش غذا و نیز به وجود آمدن سنگ کلیه خواهد شد به صورتی که بیشترین سختی مجاز ۵۰۰۰ PPM است. اما سختی کل برای استفاده آب آشامیدنی میتوان نتیجه گرفت که بی وزن کردن آب در تاسیسات صنعتی به مراتب بسیار با اهمیت‌تر و فوری‌تر از موارد تامین نیازهای خانگی و شرب است به این دلیل که در بیشتر صنایع آب مورد بهره برداری قرار میگیرد و در قسمت‌های پروسه و تولید میبایست بسیار خالص و بدون املاح باشد و اقتضا میکند که سختی آب خروجی از سختی گیر دائما صفر پی پی ام باشد. معمولا سختی آب را میتوان به صورت‌های زیر بیان کرد:
- سختی کل
- سختی دائم
- سختی موقت
سختی دائم به سختی بدون نمک‌های بی‌کربنات می‌گویند. در واقع به سختی دائم سختی بی‌کربناتی یا به انگلیسی Noncarbonated Hardness نیز می‌گویند. اما سختی موقت به بی‌کربنات کلسیم می‌گویند که شامل کلسیم CA و منیزیم MG است.
انواع سختی آب
کل مواد جامد (TS)
مجموع همه مواد جامد حل شده در آب محلول (TDS) و مواد جامد نامحلول و معلق در آب (TSS) را شامل میشود.
سختی کل (TH)
سختی کل، مجموع غلظت یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب میباشد. در نتیجه سختی آب، بخشی از TDS آب است. عامل اصلی رسوب گذاری آب، همین سختی آب است.
کل مواد جامد محلول (TDS)
منظور از TDS کل ناخالصی‌های جامد حل شده در آب است که نشان‌دهنده مجموع غلظت همه یون‌های موجود در آب میباشد (TDS) معمولا با دستگاه هدایت سنجی اندازه گیری میشود که با یک محلول نمکی خاص در ارتباط است.
تفاوت TDS و TSS چیست؟
TDS مقدار کل جامدات حل شده است و TSS نمایانگر مقدار مواد جامد نامحلول و معلق است. پس فرق TSS و TDS در حلالیت آنها در آب است.
دسته بندی آب برحسب سختی ارائه شده توسط سازمان کیفیت آب آمریکا
چنانچه نتیجه اندازه‌گیری سختی کل آب عددی بین ۱ تا ۱۷.۱ (ppm) باشد به آن آب، آب نرم می‌گویند. به آبی که سختی آن صفر باشد آب خالص یا آب مقطر گفته میشود. این آب در تولید باطریها، شستشوی دستگاه‌های آزمایشگاهی، بیمارستانی و… استفاده میشود.
در مرحله بعد چنانچه مقدار رسوب موجود در آب بین ۱۷.۱ تا ۶۰ (ppm) باشد به آن، آب اندکی سخت گفته میشود.
آب متوسط سخت دارای سختی در محدوده ۶۰ تا ۱۲۰ (ppm) می باشد.
آب سخت آبی است که سختی کل یعنی Total Hardness در رنج ۱۲۱ تا ۱۸۰(ppm) باشد.
در نهایت به آبهایی که TH آنها بیشتر از ۱۸۱ (ppm) باشد آب خیلی سخت گفته میشود.
مضرات سختی آب
- سختی آب باعث میشود که در سماور، کتری و لوله‌های آب گرم رسوب ایجاد شود. بهتر است بدانید که لکه‌هایی که روی ظروف پس از شسشتو مشاهده میشود مربوط به سختی آب است.
- معمولا روی پارچه‌ها و لباس‌های سفید سختی آب به صورت زرد و خاکستری نمایان میشود. اگر بعد از شستشوی لباس، لکه‌هایی را می‌بینید، ممکن است به دلیل سختی آب باشد و ارتباطی با شوینده‌ای که مصرف می‌کنید نداشته باشد.
- در واقع ترکیب منیزیم و کلسیم باعث میشود که شامپو و شوینده‌ها روی سطح باقی بمانند و به درستی از بین نروند. دوش گرفتن با آب سخت به مرور باعث میشود مو زبر و موج‌دار شده و از طرفی باعث پیری و چروک پوست میشود.
- اگر سختی آب زیاد باشد، هنگام شستشوی دست املاح موجود در آب با صابون و مایع ترکیب میشود و قدرت پاک‌کنندگی را از بین می‌برد. علت رسوب‌گذاری آب، وجود کلسیم و منیزیم است. این دو عنصر وقتی به هم می‌چسبند باعث رسوب می‌شوند.
نتیجه گیری
در آبهای طبیعی معمولاً غلظت کلسیم حدود ۲ برابر منیزیم است. در حالی که در آب دریا غلظت منیزیم حدود ۵ برابر کلسیم میباشد. این مطلب کمک بزرگی به محاسبه ظرفیت سختیگیر مینماید چرا که مهندس محاسب با دانستن تنها یک پارامتر میزان غلظت منیزیم میتواند سختی کل آب را محاسبه کند و با دانستن دبی آب مصرفی نسبت به محاسبه ظرفیت سختیگیر فلزی و سختی گیر فایبرگلاس اقدام نماید.
