جریان آبهای زیر زمینی به دلیل عبور از مجرای رسوبات سنگ آهک و گچ که عمدتاً از کربناتهای کلسیم و منیزیم تشکیل شده اند، باعث افزایش محتوای معدنی میشود. بنابراین وجود مواد معدنی زیاد باعث ایجاد سختی در آب میشود.
سختی آب به طور عمده با وجود کلسیم و منیزیم اتفاق می افتد، غلظت بالای آنها در آب باعث سخت شدن آب میشود که باعث ایجاد چندین اثر خطرناک در زندگی انسان میشود. بنابراین، برخی از محدودیتهای استاندارد غلظت توسط سازمانهای مختلف ثابت شده اند. از آنجایی که منیزیم و کلسیم یونهایی با بار مثبت هستند، به دلیل حضور این یون ها در آب، دیگر یونهای دارای بار مثبت بشدت کمتری نسبت به آبی که فاقد کلسیم و منیزیم باشد در آب سخت حل می شوند.
طبق استاندارد WHO حد مجاز سختی در آب 500 میلی گرم در لیتر مقرر شده است. بنابراین استفاده منظم از غلظت بالای یونهای کلسیم و منیزیم بالاتر از حد استاندارد، باعث ایجاد مشکلات واقعی برای انسان و محیط میشود. در زندگی روزمره بروز مضرات مختلفی به دلیل آب سخت رخ می دهد.
انواع سختی آب
مجموع املاح موجود در آب که باعث میشود آب از حالت نرمی خارج شده و به دستگاه‌ها درون خانه و واحدهای صنعتی آسیب وارد نماید سختی آب گفته میشود. این املاح دو دسته موقت و دائم تقیم میشود که ذیلا به این موارد اشاره خواهد شد.
- سختی موقت آب: در حقیقت املاح بی‌كربنات كلسیم و منیزیم است كه در اثر حرارت دادن از حالت محلول به صورت غیر محلول و در نتیجه به رسوب تبدیل میشود. به این نوع املاح در حقیقت سختی کربناتی گفته میشود.
- سختی دائم: املاح سولفات، كلراید، نیترات و غیره با كلسیم و منیزیم است كه در اثر حرارت دادن رسوب نمی‌كند. به این نوع ناخالصی ها درون آب سختی یی کربناتی گفته میشود.
تمامی آبهای طبیعی حاوی غلظتهای مختلفی از نمكهای محلول هستند كه این نمكها در آب تفکیک شده و یونهای باردار بوجود می‌‌آورند. یونهای دارای بار مثبت كاتیون و یونهای دارای بار منفی آنیون نامیده می‌‌شوند.
واحد اندازه گیری سختی در كشورهای مختلف
- انگلیس: برابر است با یك گرم كربنات كلسیم در 70 لیتر آب (14.3 میلی‌گرم در لیترGrain)
- فرانسه: هر واحد سختی برابر است با یک گرم گربنات كلسیم در 100 لیتر آب (10 میلی گرم در لیتر)
- ایران و آمریكا: برابر است با یك گرم كربنات كلسیم در 100 لیتر آب (1 میلی‌گرم در لیتر ppm)
- آلمان: عبارتست از معادل یک گرم كربنات كلسیم در 56 لیتر آب (17.8 میلی‌گرم در لیتر)
مشکلات ناشی از سختی بالا در صنایع و تاسیسات
- ایجاد رسوب در دیگهای بخار فشار بالا، كه باعث كاهش راندمان بر اثر انتقال حرارت پایین و در نتیجه بالا بردن دمای كاری دیگ توسط كاربر برای جبران كسری انتقال حرارت و به تبع آن افزایش مصرف سوخت، كاهش تولید یا تركیدگی آن بر اثر بیش از حد گرم شدن سطوح فلزی (Hotspot)، خرابی زود هنگام دیگ و توقفهای ناخواسته آن خواهد شد. بنابراین برای آب خوراک دیگهای فشار بالا و بسیاری از سیستمهای فرآیندی، لازم است كلیه یونهای دی اكسید كربن و سیلیس تقریباً حذف گردند.
- ایجاد رسوب در برجهای خنك كننده، چیلر و سایر سیستمهای حرارتی و برودتی و كاهش راندمان آنها و یا از كار افتادن كل سیستم.
- بعلت سختی موجود در آب، قدرت شویندگی انواع مواد صابونی كاهش می یابد بطوریكه بازدهی شوینده‌ها در آب سخت نصف بازدهی آنها در آب نرم است.
- در صنایع نساجی و رنگرزی باعث افت كیفیت رنگ میشود.
- سختی بیش از اندازه در آب شرب بیش از 500ppm برای سلامتی انسان مضر بوده که تشكیل انواع سنگهای كلیه، مثانه و سوء هاضمه از آن جمله می‌‌باشد.
- نتیجه اینکه عدم استفاده از سختی گیر سر راه آب ورودی به منازل مسکونی، واحدهای تجاری و اداری و… باعث بروز مشکلات فراوانی میشود.
آبهای زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آبهای سطحی برخوردارند. هنگامی که از آب به عنوان “آب سخت” یاد میشود، بدان معنی است که آب مورد نظر حاوی مواد معدنی بیشتری نسبت به آب معمولی است. در زبان عامیانه وقتی روی شیرهای آب سفیدک می بندد یا درون لوله‌ها پر از گچ یا آهک میشود و مسدود می‌گردد در حقیقت این آب سخت است که باعث این اتفاق میشود.
تشخیص و اندازه گیری سختی آب
مهم ترین و اصولی ترین روش آزمایش آب می باشد. روشهای همچون جوشاندن آب و ته نشینی آهک درون ظرف، کف نکردن صابون، سفید شدن اطراف شیر بعد از استفاده از آن نیز میتواند راهنمای شما در تشخیص آب سخت و نرم باشد.
با ارسال یک لیتر آب به آزمایشگاه میتوان سختی کل آب یا Total Hadrness اندازه گرفت و طبق استانداردهای موجود و عنوان شده در این مقاله میتوان آب را دسته بندی نمود.اما در حالت ساده فرض کنید هنگام استفاده از شامپو در حمام متوجه میشوید که کف بسیار کمتری تولید میشود. این نشانه سخت بودن آب در منطقه شماست.یا پس از شست و شوی ظروف خانه یا تمیز نمودن شیشیه‌ها متوجه میشوید که لکه‌های سفید رنگ بروی ظروف و شیشه‌ها باقی می ماند.
عملکرد ضعیف ماشین لباسشویی و ماشین ظرفشویی، همچنین رسوب شدید مواد معدنی در لوله کشی ها و تاسیسات موتورخانه مثل دیگ آبگرم یا کویل منبع کویل دار، نشانه‌های سخت بودن آب منطقه و نیاز به استفاده از سختی گیر آب می باشد. به بخشی از مواد و فلزات محلول در آب كه ماهیت رسوبی دارند و از تركیبات آهن، منگنز، استرانسیم، آلومینیوم و به خصوص كلسیم و منیزیم بوجود می‌‌آیند، سختی می‌گویند كه 4 عنصر اول دارای نسبت كمتری در آب می‌‌باشند.
بمنظور دانستن مقدار سختی کل آبی که شما در اختیار دارید کافی است یک بطری آب 1.5 لیتری را به آزمایشگاه تجزیه آب ادارات آب و فاضلاب تحویل دهید تا نتیجه آزمایش را بطور کامل به شما ارائه نماید و شما با ارسال این نتیجه به شرکت ناب ملل میتوانید به درستی نسبت به خرید دستگاه سختیگیر مورد نیاز اقدام نمائید.
سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آبهای سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. این همان دلیلی است که صابون در آب سخت حل نمیشود.
به عبارتی در آب دارای سختی بالا، کف کمتری تولید خواهد شد. از ین علائم متوجه خواهید شد که شما باید یک سختی گیر آب خانگی باید خریداری نمائید.
دسته بندی آب برحسب سختی ارائه شده توسط سازمان کیفیت آب آمریکا
- چنانچه نتیجه اندازه گیری سختی کل آب عددی بین 1 تا 17.1 (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 باطری ها، شستشوی دستگاه‌های آزمایشگاهی، بیمارستانی و… استفاده میشود که در دسته محصول دیونایزر آب مقطرگیری ناب ملل قرار میگیرد
- در مرحله بعد چنانچه مقدار رسوب موجود در آب بین 17.1 تا 60 (ppm) باشد به آن “آب اندکی سخت” گفته میشود.
- آب متوسط سخت دارای سختی در محدوده 60 تا 120 (ppm) می باشد.
- آب سخت آبی است که سختی کل یعنی total hardness در رنج 121 تا 180(ppm) باشد.
- در نهایت به آبهایی که TH آنها بیشتر از 181 (ppm) باشد آب خیلی سخت گفته میشود.
نکته مهم:
- در آبهای طبیعی معمولاً غلظت كلسیم حدود 2 برابر منیزیم است.
- در حالی كه در آب دریا غلظت منیزیم حدود 5 برابر كلسیم می‌‌باشد.
این مطلب کمک بزرگی به محاسبه ظرفیت سختیگیر می نماید 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 سختی گیر اقدام نماید.
