آب سخت چیست؟

آب سخت:

آب سخت آبی است که حاوی نمک‌های معدنی از قبیل ترکیبات بی‌کربنات، یون‌های کلسیم، منیزیم و غیره‌است.

سختی آب بر دو نوع است: دائمی و موقت.

سختی به ‌طور عمده بر اساس دو فلز کلسیم و منیزیم سنجیده می‌شود.

به ‌طور کلی عوامل سختی کاتیون ‌ها می‌باشند.

یون‌هایی مثل آلومینیم، آهن، منگنز و روی در سختی آب شرکت می‌کنند .

ولی کلسیم و منیزیم به مقدار زیاد وجود دارد.

و کاتیون‌ های دیگر یا وجود ندارند یا به مقدار خیلی کم هستند.

سختی کل (TH) مجموع مقدار کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) می‌باشد.

سختی دائم یا سختی غیرکربناتی (Noncarbonated Hardness) :

شامل سختی بدون نمک‌های بی کربناتی (مانند کلرید، سولفات و غیره) می‌باشد.

سختی موقت یا سختی کربناتی (carbonated Hardness) :

شامل بی کربنات کلسیم و منیزیم است و از تفاوت سختی کل (TH) و سختی دائم بدست می‌آید.

توجه داشته باشید که آب سخت با سنگین متفاوت است.

آب سنگین:

آب سنگین معمولاً به اکسید هیدروژن سنگین، D_۲O یا ^۲H_۲O اطلاق می‌شود.

هیدروژن سنگین یا دوتریم (Deuterium) ایزوتوپی پایدار از هیدروژن است که به نسبت یک به ۶۴۰۰ از اتم‌های هیدروژن در طبیعت وجود دارد.

در آب سنگین (با فرمول D_۲O) ایزوتوپ هیدروژن به نام دوتریم (با نماد اتمی ^۲H یا D) با اکسیژن ترکیب شده ‌است.

خواص فیزیکی و شیمیایی آن به نوعی مشابه با آب معمولی یا همان H_۲O است.

از کاربردهای این آب می‌توان به استفاده از آن در رآکتورهای هسته‌ای با سوخت اورانیم، به عنوان مهارگر (Moderator) به جای گرافیت و نیز عامل انتقال گرمی رآکتور نام برد.

فواید و مضرات آب سخت

میزان شدت سختی آب، به بستر جریان آب در سطح و زیر زمین بستگی دارد.

آب‌های نواحی آهکی سختی زیادتری تا آب‌های نواحی گرانیتی یا شنی دارند.

سختی آب در طول زمان نیز تغییرپذیر است.

معمولاً سختی آب‌ها در فصل باران، کم و در فصل خشکی، زیاد می‌شود؛

و بعضی مواقع هم در فصول پر باران و مرطوب مثل غارها ایجاد شود.

فواید آب سخت:

معمولاً شکستگی استخوان‌های افرادی که آب سخت می‌آشامند زودتر بهبود می‌یابد.

مضرات  آب سخت:

1- آب سخت موجب از دست دادن طعم و مزه نوشیدنی‌ها می‌شود.

2- دیر پخته شدن و سفتی حبوبات با آب سخت از دیگر عوارض آن است.

3- آب سخت به جداره دیگ های بخار آسیب زده، باعث خوردگی و ایجاد قشر آهکی بر روی جداره دیگ‌ها و تأسیسات مرتبط می‌شود.

4- خوب کف نکردن صابون از دیگر اثرات سختی آب است که موجب افزایش مصرف صابون نیز می‌شود.

افزایش هزینه ‌های تعمیر و نگهداری سیستم لوله‌کشی خانه نیز از تاثیرات استفاده از آب سخت است.

5- در اثر شست و شو با آب سخت  لایه هایی از صابون بر روی پوست پس از استحمام باقی می مانند.

6- با وجود سختی بیش از اندازه آب، بروز مشکلات گوارشی و به وجود آمدن سنگ کلیه از دیگر مضرات آب سخت است.

7- آب سخت می‌تواند به تنهایی عامل اصلی ریزش مو و ایجاد انواع بیماری های پوستی در افراد باشد.

روش های سختی زدایی از آب سخت در گلخانه ها و مصارف کشاورزی

برای انجام عملیات سختی زدایی آب روش های گوناگونی وجود دارد.

اما در کل می توان از چهار روش برای این کار نام برد.

1.    استفاده از مواد شیمیایی برای جدا کردن یون های کلسیم منیزیم موجود در آب

2.    جانشین کردن یون های کلسیم و منیزیم آب با سدیم، با استفاده از رزین های طبیعی تبادل گر یون ( زئولیت )

3.    استفاده توام از هر دو روش بالا

4.    استفاده از نیروی مغناطیس

استفاده از مواد شیمیایی برای رفع سختی آب

برای جدا کردن یون های کلسیم و منیزیم، از چند ماده شیمیایی مانند آهک، کربنات سدیم، کربنات باریم، فسفات سدیم و… استفاده می شود.

در ادامه قصد داریم روش استفاده از هر یک از این مواد را خدمت شما عزیزان آموزش دهیم.

استفاده از آهک

آهک را به طور معمول به صورت آب آهک یا شیر آهک به کار می برند.

این ماده نخست با گاز CO2 آزاد در آب واکنش می دهد و به کربنات هیدروژن کلسیم ( بی کربنات کلسیم)  تبدیل می شود که در آب انحلال پذیر است.

و خود سبب افزایش یافتن میزان سختی آب می شود.

استفاده از کربنات سدیم

در مواردی که پس از حذف سختی کربناتی، آب  هنوز دارای سختی غیر کربناتی باشد، می توان از کربنات سدیم Na2CO3 برای حذف یون های کلسیم و منیزیم موجود در آب استفاده کرد.

به این ترتیب یون کلسیم به کربنات کلسیم و یون منیزیم به هیدروکسید منیزیم تبدیل می شود .

که هردو در آب حل نمی شوند، بلکه ته نشین و به آسانی از آب جدا می شوند.

استفاده از هیدروکسید سدیم

به جای آهک یا کربنات سدیم، می توان از هیدروکسید سدیم برای زدودن سختی کربناتی و سختی غیر کربناتی آب استفاده کرد.

استفاده از کربنات باریم

در مورد آب های سخت که سختی آنها از نوع غیر کربناتی است و مقدار سولفات های کلسیم، منیزیم و سدیم آنها زیاد است؛

می توان از کربنات باریم برای حذف این نمک و تبدیل آن به سولفات باریم و کربنات کلسیم که هردو انحلال ناپذیر هستند، استفاده کرد.

استفاده از فسفات سدیم (Na3PO4)

از فسفات سدیم می توان برای زدودن سختی آب استفاده کرد.

زیرا این نمک می تواند نه تنها یون های کلسیم و منیزیم، بلکه یون های منگنز و آهن را نیز به فسفات های انحلال پذیر تبدیل کند.

استفاده از رزین مبادله گر یون ها برای زدودن سختی

با استفاده از روش شیمیایی  به منظور سختی زدایی، یون های فلزی کلسیم، منیزیم منگنز، آهن و… را می توان تا حدی از آب جدا کرد و آب را سبک نمود.

اما در این روش نه تنها آنیون های مزاحم موجود در آب حذف نمی شوند، بلکه بر مقدار برخی از آنها افزوده می شود.

این آنیون ها به ویژه کربنات، بی کربنات، سولفات و… گاهی دشواری های بیشتر از دشواری ناشی از سختی آب به وجود می آورند.

از این رو پژوهشگران از دیرباز برای جدا کردن این گونه یون ها، تلاش کرده اند و راه چاره را در استفاده از رزین ها یافته اند.

انواع رزین های طبیعی مبادله گر یونی

این رزین ها که با نام عمومی زئولیت ها معروف اند، نخستین بار  توسط دانشمند سوئدی بنام کرونشتد مورد بررسی قرار گرفتند.

و خاصیت مبادله گری یون ها در آنها کشف شد.

زئولیت ها همگی ترکیب های طبیعی از نوع آلومینیوم سیلیکات های آبدار کاتیون های حجیم قلیایی و جامد های بی رنگ، سفید، زرد یا قرمز هستند.

هفت نوع مهم از این رزین ها که شناخته شده اند، عبارت اند از:

1. تامسونیت
2. ناترولیت
3. شابازیت
4. هارموتوم
5. استیلیت
6. بربوستریت
7. پتیلولیت

سختی زدایی به روش الکترومغناطیس یا الکترونیکی

روش کار سختی گیر الکترو مغناطیسی یا همان رسوب زدای الکترونیکی بدین شکل می باشد که :

با توجه به سیم هایی که بدور لوله آب پیچیده شده امواج  الکترو مغناطیسی تولید شده توسط دستگاه سختی گیر آب به آب سخت موجود در لوله منتقل خواهد شد.

بدین طریق، نمک های محلول که بصورت یون در آب وجود دارند به شکل بلور های ریز و معلق در آمده که فاقد خاصیت چسبندگی به جداره های تاسیسات می باشند .

و همچنین افزایش حلالیت آب سبب حذف رسوبات قبلی می شود.

مزیت استفاده از جریان الکتریسیته در تصفیه الکترو مغناطیسی آب این است که می توان قدرت میدان مغناطیسی و همچنین نوع میدان مغناطیسی (از نظر یکنواخت یا متناوب بودن) را با تنظیم جریان الکتریسیته تنظیم نمود.

بنابرین رسوب زدای الکترو مغناطیسی با تبدیل آب سخت به آب نرم موجب افزایش طول عمر لوازم خانگی مانند لباس شویی، آبگرم کن، اتو بخار، سماور و  … خواهد شد .

علاوه بر آن موجب افزایش کارآمد مصرف مواد شوینده و پاک کننده نیز می شود.

سختی گیرهای الکترولیتی می توانند در موارد زیر مورد استفاده قرار گیرند :
– شبکه توزیع آب آشامیدنی
– سیستم های گرمایشی و سرمایشی
– سیستم های بهداشتی و مخازن آب و مبدل های حرارتی