Жесткость измерение. Жесткость воды что это такое. Какая норма жёсткости воды: оптимальный показатель

Жесткая вода. Это словосочетание прочно засело в наше сознание. Но что мы о ней знаем? Что стирать в ней очень трудно – порошок не мылится, а ткань становится неприятной на ощупь. Еще мы знаем, что вода с повышенным уровнем жесткости вредна для кожи и волос. Она вызывает сухость и шелушения. Также мы слышали, что она становится причиной образования накипи на электрических приборах и выхода из строя. Но откуда берется жесткость, каково ее влияние на здоровье человека и самое главное – как с ней бороться? Сегодня мы поможем в этом разобраться.

Какую воду называют жесткой

Жесткость – характеристика воды, которая означает уровень солей жесткости растворенных в ней. В основном это соли кальция и магния.

Термин «жесткая вода» активно используется в повседневной жизни. Однако не все до конца понимают значение. Он не указывает на непосредственные свойства воды. Мы не можем на ощупь определить жесткость или мягкость. Этот термин возник он из-за того, что ткани, которые стираются в такой воде, становятся менее мягкими и податливыми. Причина – пористая структура ткани, которая способна присоединять соли, образованные во время стирки.

Откуда берется повышенная жесткость воды

Хоть мы и привыкли связывать экологические проблемы с деятельностью человека, к жесткости природной воды из источников она отношения не имеет. Причина лежит под землей. А если точнее, в залежах пород: гипса, известняка, доломитов. Подземные воды растворяют в себе эти породы. В воде появляются катионы кальция и магния и других металлов, которые вступают в реакцию с анионами и непосредственно влияют на жесткость.

Поэтому в подземных источниках и в скважине жесткая вода. Пресная вода в поверхностных источниках мягче подземных. Однако большую жесткость поверхностные воды имеют в зимний период. Но наступлением весны в них поступают талые воды и снижают жесткость.

Виды жесткости воды

Общая жесткость выражает суммарное количество солей в воде. В свою очередь она подразделяется на две разновидности: временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Видимое отличие – в образовании осадка при нагревании. Соли временной жесткости выпадают в осадок, а постоянные наоборот. Временная жесткость особенная содержанием гидрокарбонатных или бикарбонатных соединений, которые при кипячении распадаются и образуют воду, углекислый газ и карбонат кальция. Поэтому временная жесткость полностью или частично устраняется кипячением.

Иначе дело обстоит с постоянной жесткостью. Она возникает из-за содержания в солях хлоридов, сульфатов, фосфатов, нитратов и прочих элементов. От нее невозможно избавится при помощи нагревания воды. Вещества не распадаются и не образуют осадок. А в чрезмерных количествах они вредят здоровью человека. Очищая воду, важно уделить внимание временной и постоянной жесткостям.

В чем измеряется жесткость воды

На территории РФ ее измеряют градусами жесткости. Приведу сравнительную таблицу измерения в разных странах:

В разных городах европейских стран показатель жесткости существенно отличается. Для сравнения приведу таблицу:

Качество жесткой воды

Показатель жесткости существенно влияет на вкусовые качества питьевой воды. Она приобретает неприятный горький привкус. Однако однозначных требований касательно допустимого уровня жесткости нет. Все зависит от конкретной местности проживания. Для некоторых потребителей существует одна допустимая норма, а для других она может быть в 2 раза выше.

Всемирная Организация Здравоохранения в ряде своих материалов указывает на связь жесткости и некоторых заболеваний. Однако по мнению специалистов этих данных недостаточно для установления допустимого показателя. Согласно государственному стандарту РФ, жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мг-экв/л. А вот для отопления и водонагревательных приборов свойства жесткой воды большое значение. Ведь чем она выше, тем вероятнее образование шлаков и накипи в трубах, бойлерах и чайниках. Поэтому наиболее приемлемый показатель – менее 4 мг-экв/л.

Существенный недостаток жесткой воды – слабое вспенивание моющих веществ. Это становится причиной значительного перерасхода. А после высыхания на поверхности белья, сантехники, вымытых поверхностей, и даже коже и волосах человека образуется невидимый налет.

При этом слишком мягкая вода с показателем менее 2 мг-экв/л обладает низкой щелочностью. Это влечет за собой повышенную способность к коррозии водопроводных труб. Поэтому важно соблюдать правильный баланс между жесткостью и мягкостью.

Приведу таблицу показателей жесткости и классификацию:

Влияние жесткой воды на организм человека

Жесткая вода содержит элементы, переизбыток которых негативно влияет на здоровье. При этом это влияние имеет видимые и невидимые последствия. Рассмотрим их подробно.

Реакция кожи на жесткую воду наиболее заметна и проявляется практически сразу. Соли жесткости вступают в реакцию с веществами в шампуне и прочими косметическими средствами и образуют особую пену, которая сложно смывается. После ее высыхания на поверхности кожи появляется пленка.

Главный вред жесткой воды и этого осадка заключается в уничтожении естественной сальной пленки, которая всегда присутствует на кожных покровах здорового человека. Она – защитный механизм кожи и противостоит микробам и агрессивным проявлениям внешней среды. Жесткая вода сушит кожу, способствует появлению шелушений и аллергий. Из-за нее беспокоит перхоть, избавится от которой не помогают даже специальные шампуни. Исчезновение защитной жировой пленки способствует появлению морщин и быстрому старению кожи.

Менее заметным оказывается влияние жесткой воды на пищеварительную систему. Чаще мы приписываем эти последствия съеденной еде. Однако свойства жесткой воды нередко вызывают нарушение работы желудка и кишечника. Они образуют соединения с животными белками из пищи и накапливаются в органах пищеварения, оседая на стенках. Соли способны нарушить ферментацию и поспособствовать накоплению токсинов.

Жесткая вода вредит сердцу и сосудам. Переизбыток кальция и магния ведет к нарушению работы сердечной мышцы. Однако и недостаток этих элементов грозит проблемами с сердечно-сосудистой системой. Фильтры для очистки жесткости воды помогают избежать этих проблем. Они способствуют нормальному балансу жесткости воды. Проблемы с опорно-двигательным аппаратом. Подвижность нашего тела обеспечивается благодаря синовиальной жидкости, которая служит смазкой для суставов. Употребление воды с повышенной жесткостью способствует накоплению минеральных веществ, которые значительно затрудняют двигательные способности организма. Возникают боли при сгибании и разгибании суставов.

До недавнего времени жесткой воде приписывали появления камней в почках и желчных путях. Однако исследования ученых развеяли это заблуждение. На самом деле камни появляются не при переизбытке, а при нехватке кальция. Если организм не получает достаточного количества этого элемента из пищи, то он начинает брать кальций из костей. Большая часть не усваивается и образует камни во внутренних органах и шпоры на костях. При этом переизбыток магния в воде не дает правильно усваиваться кальцию и вытесняет его из организма. Поэтому частично жесткая вода – причина появления камней.

Как определить повышенную жесткость воды в домашних условиях

Внешне вода с повышенной жесткостью совершенно не отличается от обычной. Зачастую она не имеет специфического запаха или мутности. И точное содержание солей жесткости покажет только анализ. Однако есть несколько признаков, которые безошибочно укажут на ее наличие и помогут избежать вреда жесткой воды.

Методы умягчения воды

Умягчением воды называют устранение или сведение до минимума солей жесткости в составе. Для определения необходимости этого процесса для проводится анализ воды. Только по результатам делаются выводы о показателе жесткости воды. Для умягчения используются такие методы:

термическая обработка;
химическая обработка;
физические методы;
мембранный метод;
ионный обмен.

Термическая обработка

Простым языком – кипячение. Этот способ один из самых распространенных для умягчения воды дома. Как мы говорили ране, при нагревании гидрокарбонатные соединения (которые становятся причиной жесткой воды) распадаются и образуют осадок. Таким способом возможно частичное устранение жесткой воды.

К достоинствам метода относится простота реализации, невысокая стоимость и возможность умягчения воды дома. Он не требует дополнительного оборудования и материалов. Недостатки способа:

малый объем полученной очищенной воды;
необходимо ждать пока она остынет;
образование накипи на посуде для кипячения;
неполное устранение солей жесткости.

Химическая обработка

Этот метод подразумевает извлечение солей жесткости с применением химических реакций. В воду добавляют специальные вещества – реагенты. Их задача заключается в нейтрализации ионов кальция и магния. Это происходит благодаря выпадению осадка. Реагенты выбираются на основании исходного состава воды. Ими могут выступать: известь, едкий натр, кальцинированная и пищевая сода, синтетические реагенты. Давайте рассмотрим способы и случаи, в которых они применяются.

Известь. Применяется для умягчения воды с высокой карбонатной жесткостью и невысокой некарбонатной. Помимо извести добавляются реагенты-коагулянты.
Известь и сода. Комбинирование этих веществ дает возможность получить мягкую воду с показателем жесткости до 1,4-1,8 мг-экв/л.
Если в воде значительно выражена карбонатная жесткость, то используется содо-натриевый реагент.
Синтетические реагенты. Это коктейль из веществ, которые эффективно справляются с жесткостью в воде. К примеру, капсулы и таблетки для посудомоечных и стиральных машин.

Использование реагентов для смягчения воды позволяют значительно сократить жесткость и убрать взвеси. Однако у такого подхода есть несколько недостатков:

появление отходов, которые требуют дальнейшей утилизации;
точный расчет дозы вещества. В противном случае получается непригодная и даже токсичная вода;
после использования реагентов, вода становится пригодной только для бытовых целей. Использовать для питья и для приготовления пищи нельзя. Исключением является только пищевая сода. Однако недостаток – в частичной очистке воды.
реагенты требуют особых условий хранения.

Физические методы

Объединяют несколько способов очистки воды от солей жесткости, основой которых являются физические процессы:

Электродиализ. Заключается в движении ионов к электродам. Таким образом металлы, входящие в состав солей жесткости, задерживаются.
Магниты. Вода проходит через магнитные поля разной направленности. В процессе этого пути образуются крупные соединения, выпадающие в осадок.
Магнитно-ионизационный метод. Схож с предыдущим, однако для лучшего результата применяют ионизацию.
Ультразвук. Принцип действия напоминает магнитный метод. Также образуются крупные частицы.
Электромагнитное излучение. Метод, который начал применятся не так давно. Под влиянием электромагнитных волн определенной частоты, ионы металлов теряют возможность создавать накипь и оседать. Такой способ борьбы с жесткостью хорош как для предотвращения накипи, так и для отслоения существующих наслоений.

Мембранный метод

Основной инструмент – высокое давление, под которым вода пропускается через полупрозрачную пленку (мембрану). Она задерживает примеси и пропускает только молекулы воды. По своим свойствам полученная вода схожа с дистиллированной. Это практически идеальный метод, который дает высокое качество получаемой жидкости.

Однако есть несколько существенных недостатков:

требуется большое давление;
вода очищается, но для ее употребления требуется дополнительная минерализация;
дорогостоящее оборудование и материалы.

Ионный обмен

Этот метод умягчения основан на обмене ионов жесткости в воде (кальций и магний) с ионами фильтрующих материалов (натрий). Фильтрующими материалами выступают специальные мелкозернистые смолы.

Постоянный обмен ионами приводит к исчезновению ионов из загрузки, поэтому требуется замена или восстановление. С заменой все ясно. Но что такое восстановление? Это процесс, когда через отработанную смолу пропускают специальный раствор. Чаще всего в фильтрах для очистки жесткой воды используется обыкновенная поваренная соль. Она отдает ионы натрия загрузке, а ионы жестких металлов замещаются и устраняются.

Есть несколько типов фильтров, которые работают с помощью данного метода:

с временными картриджами, которые требуют замены;
колба с загрузкой, которая требует замены;
фильтры с возможностью восстановления. Особенность – в наличии дополнительного оборудования с очищающей загрузкой.

Ионный обмен – метод, который позволяет получить хорошо умягченную воду в короткий срок. Еще одна особенность – долгий срок службы. Однако есть несколько недостатков:

фильтры без восстановления требуют замены загрузки или картриджей.
цена оборудования.

Комбинированный подход

Каждый метод выбирается исходя из некоторых особенностей: исходного содержания жесткости, наличия дополнительных примесей, источника воды, объекта для размещения оборудования. В некоторых случаях для достижения максимально умягченной воды используют несколько методов одновременно.

Вместо выводов

Умягчение воды – важная ступень в очистке. Жесткая вода способна вывести из строя котлы и чайники, привести к образованию накипи внутри труб отопления. Также она обладает низкими вкусовыми качествами, непригодна для питья и может вызывать проблемы со здоровьем.

Свойства жесткой воды не позволяют полноценно ее использовать для бытовых нужд. Поэтому обязательно уделите внимание умягчению. А компания Prof Water готова вам в этом помочь. Мы проведем бесплатный анализ воды на жесткость и определим уровень. И поможем подобрать оборудование, которое подойдет для вашей скважины или колодца чтобы вы и ваши близкие наслаждались только качественной водой.

Люди в разных странах очень давно пришли к необходимости её нормировать, ибо высокая жесткость — это плохо: и трубы забиваются, и постирать толком невозможно. Но стали это делать в каждой стране по-своему, кто как, исходя из традиционных единиц измерения и способов определения ионов кальция и магния, ведь единых стандартизированных международных единиц тогда не было.

Известно, что нет ничего хуже вредных привычек — избавиться от них очень трудно! В кофейной литературе (хотя жесткость по сути своей понятие не из области кофе!) разных стран жесткость до сих пор измеряют в градусах, причем в каждой стране в своих собственных, отличных от всех остальных. Идентичны только русские и немецкие градусы жесткости, правда, давным-давно отменные в обеих этих странах, но упорно существующие в определении понятий.

В СССР до 1952 года использовали градусы жёсткости, совпадавшие с немецкими. В России для измерения жёсткости используется нормальная концентрация ионов кальция и магния, выраженная в миллиграммах эквивалента на литр (мг-экв/л). Один мг-экв/л соответствует содержанию в литре воды 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ (атомная масса делённая на валентность).

В других странах принято обозначать жесткость в УСЛОВНЫХ градусах:

Немецкие градусы (dGH)

1° = 1часть оксида кальция — СаО в 100000 частей воды, или 0.719 частей оксида магния — MgO в 100000 частей воды, или 10 мг СаО в 1 л воды, или 7.194 мг MgO в 1 л воды. dGH (dH) и dKH в настоящее время наиболее часто употребляется в аквариумистике как единица измерения жесткости, причем обозначение dGH — относится к общей жесткости, dKH — к карбонатной;

Французские градусы (fh)

1° = 1 часть CaCO 3 в 100000 частей воды, или 10 мг CaCO 3 в 1 л воды;

Американские градусы (usH)

1° = 1 гран (0.0648 г) CaCO 3 в 1 галлоне (американском! 3.785 л) воды. Поделив граммы на литры получаем: 17.12 мг/л СаСО 3 . Однако есть еще одно определение американского градуса: 1 часть CaCO 3 в 1000000 частей воды (в англоязычной литературе выражение концентрации, как 1 часть на 1 000 000 частей называют ppm — part per million (одна часть на миллион), и часто используют. На практике оно идентично 1мг/л). Таким образом этот 1 американский градус = 1мг CaCO 3 в 1 л воды. Именно эта величина американского градуса принята во всех таблицах с переходными коэффициентами для перевода одних единиц измерения жесткости в другие.

Английские градусы (Clark)

1° = 1 гран (0.0648 г) в 1 галлоне (английском! 4.546 л) воды = 14.254 мг/л CaCO 3 .

Чувствуете как все не просто?! Поэтому приведу таблицу, позволяющую сравнивать и переводить одни градусы жесткости в другие:

Таблица 1

Наименование единиц	Мг-экв/л	Градус жесткости
Наименование единиц	Мг-экв/л	немецкий	французский	американский	английский
1 мг-экв/л	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 немецкий градус dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 французский градус	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 американский градус	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 английский градус	0.2848	0.799	1.426	14.253	1

Вода – это сложный природный раствор. Вся жизнь на земле зависит от воды и в большей своей части состоит из нее. Вода в том или ином виде содержит в себе, все существующие химические элементы, в том числе и газы. Возможность существования в воде живых существ обусловлена ее гидрохимическими параметрами, которые в свою очередь зависят не только оттого, что в ней содержится, но и в каких пропорциях.

Многие люди слышали о таком понятии как жесткость воды . Но не многие представляют, что это такое и откуда она берется.

Жесткость – это особое свойство воды, во многом определяющее её потребительские качества и поэтому имеющее важное хозяйственное значение. Жесткая вода в процессе кипения образует накипь на стенках всевозможных нагревательных приборов (чайников, отопительных котлов, стиральных машин, батареях и пр.), чем значительно ухудшает их теплотехнические характеристики. Кроме того, жесткая вода плохо подходит для стирки, ухудшая моющие свойства мыла. Катионы Ca2+ и Mg2+ вступают в химическую реакцию с жирными кислотами мыла, в результате которой образуются плохо растворимые соли, создающие пленки и осадки, снижающие качество стирки и повышающие расход моющего средства. Проще говоря, жесткая вода плохо мылится.

Жесткость воды обусловлена содержанием в ней солей кальция и магния. Эти химические элементы являются активными регуляторами многих химических процессов в природе, а жесткость воды несомненно является одним из важнейших показателей качества воды, с какой бы целью она не применялась – для питья, технических нужд, или содержания и разведения рыбы.

Вполне естественно, что вода, взятая из разных водоемов, может существенно отличается по жесткости.
Причем если водоем, будь то озеро или река пополняется водой в основном из подземных источников, которые как правило протекают в известняковых пластах земной коры, при прохождении которых вода обогащается солями жесткости, то вода в таком водоеме будет жесткой.

Если же основной источник пополнения водоема – талая или дождевая вода, то вода в таком водоеме будет мягкой.
В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных.

Жесткость воды в природных водоемах периодически изменяется достигая максимального значения в зимний период и минимального весной во время таяния снега. Что касается тропических водоемов, а обитатели аквариумов в основном выходцы из тропических стран, то там наблюдается похожая закономерность. В засушливый сезон вода более жесткая чем в сезон дождей.

Жесткость воды может колебаться в широких пределах. Значительные колебания временной и общей жесткости могут отрицательно сказываться на здоровье обитателей аквариума. Обычно в аквариуме преобладает жесткость, обусловленная наличием ионов кальция (до 70%); однако в некоторых случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%. Так например, в озере Танганьика преобладает магниевая жесткость , поэтому иногда аквариумисты практикуют добавление в воду сульфата магния.

Океанская и морская вода имеют очень высокую степень жесткости (десятки и сотни мг-экв/дм3).

Иначе говоря, при незначительном содержании солей кальция и магния, воду называют мягкой, а при большом количестве – жесткой. Кроме этого, также различают кальциевую и магниевую составляющие. Хотя эти элементы довольно близки по своим свойствам, но небольшие различия все же есть. Так, магниевые соли растворяются в воде несколько хуже чем кальциевые, а их избыток придает воде горьковатый вкус.

Итак, жесткость воды это свойство обусловленное содержанием в ней растворимых солей кальция и магния, называемых еще солями жесткости.

Когда речь идет о жесткости воды в аквариуме, то имеется в виду так называемая общая жесткост ь, образованная двумя составляющими: временной (карбонатной) и постоянной (некарбонатной).
Это соотношение можно записать так:

общая жесткость (GH) = временная жесткость (КН) + постоянная жесткость (NKH).

Временная жесткость отражает наличие в воде гидрокарбонатов магния и кальция. Эти соли легко распадаются в процессе кипячения воды, в результате чего образуется угольная кислота и гидроксид магния с карбонатом кальция в виде осадка, который многим известен как накипь.

От величины временной жесткости зависит растворимость в ней CO2, а соответственно значение pH в аквариуме. Чем выше карбонатная жесткость тем хуже растворяется в воде CO2 и выше значение pH.
Если в аквариуме плохо развиваются растения, то наиболее вероятной причиной этого может быть высокое значение карбонатной жесткости , так как в мягкой воде растения лучше усваивают необходимые им минеральные элементы.

Постоянная жесткость воды в аквариуме обусловлена присутствием в воде кальций-магниевых солей разных кислот (азотной, соляной и серной) и при кипячении не изменяется.

В действующем аквариуме вода со временем смягчается, т.к. кальций усваивается рыбами, беспозвоночными животными и растениями. Поэтому старая вода как правило более мягкая. В аквариуме с большим количеством растений, при сильном освещении, жесткость может, изменятся в течение суток. В дневное время она становиться меньше, а ночью увеличивается. Особенно это актуально для аквариумов, в которых развились зеленые водоросли.

В зависимости от своих свойств вода способствует или тормозит развитию жизненных процессов. В общем случае, для аквариума пригодна чистая, прозрачная, содержащая все необходимые для растений микроэлементы водопроводная вода с GH 5-20°, KH 2-15° градусов, pH 6,5-7,5.

Общая жесткость воды в аквариуме измеряется в GH – это значение показывает суммарное количество в воде ионов щелочноземельных металлов, таких как кальция, магния, стронция, бериллия и бария. Физиологическое значение этих элементов для пресноводных рыб чрезвычайно велико, но потребляют они эти элементы не из воды, а из корма. Строго говоря, в подавляющем большинстве случаев этот параметр для рыб не сильно критичен. Опасность для них представляют только экстремальные значения.

Так, в воде со значением GH близким к нулю вообще ничего живое жить не будет. А при очень больших показателях, превышающих 35-50°GH, в действие вступают уже другие факторы, здесь пресноводная аквариумистика кончается, и начинается зона действия законов природы для солоноватых вод. Тут уже начинают сказываться различные осмотические явления, при которых далеко не каждая пресноводная рыба способна выжить. Во всех же остальных случаях большинство рыб легко адаптируются к любым разумным значениям общей жесткости.

Обратите внимание на взаимосвязь параметров: GH, KH и pH. Хотя эти три параметра различны, они все взаимодействуют друг с другом в разной степени, делая трудным изменение одного параметра без изменения других. Это – одна из причин, по которой начинающим аквариумистам не рекомендуют заниматься изменением параметров воды, если на то нет необходимости.

Как пример, жесткая вода , часто становится из-за известняка. Известняк содержит карбонат кальция, который когда растворяется в воде, увеличивает, и GH (от кальция) и KH (от карбоната). Увеличение KH также обычно увеличивает pH. Как следствие KH действует подобно губке, поглощая кислоту из воды и увеличивая pH.

Единицы измерения жесткости воды

В литературе посвященной аквариумистике, жесткость до сих пор измеряют в градусах, причем в разных странах свои собственные градусы, отличные от других.
Идентичны пожалуй только немецкие и русские градусы жесткости, правда, давно официально отменные в обеих странах, но по-прежнему существующие в аквариумной литературе.

В западных странах используется такие единицы измерения жесткости, как немецкий (d°, dH), французский (f°) и американский градус (ppm CaCO3).

Очень мягкой считается вода с жесткостью от 0 до 4°, мягкой — от 5 до 8°, вода средней жесткости — от 9 до 16°, жесткая вода — от 16 до 30° и более 30° — очень жесткая вода .

Обратите внимание, что сокращения GH, КН и NKH являются общепринятыми во всей аквариумной литературе. Например, вы можете встретить запись 12° dGH и 4° dKH, что означает, соответственно, 12 немецких градусов общей жесткости и 4 немецких градуса карбонатной жесткости.

В городах аквариумисты используют водопроводную воду, жесткость которой зависит прежде всего от географического положения и в меньшей степени от времени года.

Например, жесткость воды в Москве находится в диапазоне от 4 до 12°, в Санкт-Петербурге, от 2 до 3°, а в Одессе 12° и выше.

Для перевода одних градусов жесткости в другие можно воспользоваться таблицей:

Как пользоваться этой таблицей?

Допустим, исходная общая жесткость воды в аквариуме равна 3.25 мг-экв/л. Вам надо перевести эту величину в немецкие градусы. В ячейке, соответствующей пересечению строки мг-экв/л и столбца немецких градусов находим коэффициент, он же множитель, равный 2.804. Теперь надо умножить 3.25 на 2.804. Произведение этих чисел и будет жесткостью в немецких градусах (dGH). Жесткость вашей воды в dGH=9.110. То есть, сравнительно с мг-экв/л, немецкие градусы – более мелкие единицы измерения.

Если же вы счастливый обладатель американского теста, и он выдал результат, к примеру, 14 американских градусов (usH), а вам нужны все те же немецкие, то ответ в dGH будет: 14*0.056=0.780. Но это только в том случае, если мы считаем что американский градус равен 1 мг CaCO3 в 1л воды (так пишут во всей русскоязычной литературе), сами же американцы считают, что их градус жесткости в 17.12 раз больше, соответственно, и результат измерения в dGH будет равен 13.35. То есть эти американские градусы довольно близки к немецким.
Пользование разными единицами измерения жесткости без их пересчета может привести к существенному искажению данных. Так 14 американских градусов – это всего лишь 0.78 немецких.
Поэтому читая сообщения американского аквариумиста, о том, что у него рыбы отнерестились при 14° град. жесткости, не думайте, что им подходит для нереста жесткая вода , эта вода на самом деле очень мягкая. В любом случае, первое что надо сделать – это выяснить в каких единицах представлены результаты.

Как повысить жесткость воды в аквариуме?

Для того чтобы повысить жесткость воды в аквариуме на небольшую величину (1-3°) достаточно поместить в него куски мрамора или известняка. В этом случае жесткость воды будет увеличиваться постепенно, причем чем мягче исходная вода, тем быстрее увеличится ее жесткость.

Более эффективный метод повышения жесткости – химический, реализуемый путем добавления в воду растворов хлористого кальция и сульфата магния (магнезии). Эти препараты можно приобрести в аптеке.
Так при добавлении одного миллиграмма 10-процентного раствора хлористого кальция жесткость одного литра воды в среднем повышается на 3°, а добавление одного миллиграмма 25-процентного раствора сульфата магния увеличит жесткость воды на 4°.

Максимальный эффект достигается одновременным использованием обоих препаратов, это даст более близкое к естественному соотношение ионов кальция и магния.

Как понизить жесткость воды в аквариуме?

Существует несколько способов для уменьшения жесткости воды в аквариуме. Самый простой заключается в ее кипячении, например, чтобы уменьшить жесткость воды приблизительно в два раза, необходимо кипятить ее в течение получаса.

Понизить жесткость воды можно путем вымораживания. Этот метод заключается в следующем: воду наливают в небольшой пластиковый контейнер и помещают в холодильник, после того как большая часть воды в емкости замерзнет, не замерзшую воду сливают, а оставшийся лед, практически не содержащий солей, растапливают, после чего доводят температуру полученной воды до комнатной и используют. Полученная таким способом вода будет иметь значительно меньшую жесткость.

Оба этих метода понижения жесткости рассчитаны на не большие объемы воды. А как быть в случае если необходимо уменьшить жесткость воды в большом аквариуме?

В этом случае, для получения мягкой воды используют специальное оборудование.

На сегодняшний день лучшим решением можно считать использование установки обратного осмоса. Такие установки (фильтры) вполне доступны и используются в бытовых целях. На выходе такого фильтра вода будет иметь нулевую жесткость.
А для получения воды определенной жесткости достаточно разбавить отстоянную водопроводную воду полученной водой.
Объем необходимой водопроводной воды, можно рассчитать по формуле:

GH’ — необходимая жесткость воды
V’ — объем воды с необходимой жесткостью
GH — жесткость водопроводной воды
А чтобы найти объем «осмолята» нужно просто вычесть объем водопроводной воды из объема воды с необходимой жесткостью:

Например, чтобы получить 60 литров воды с жесткостью 4 градуса, при жесткости воды в водопроводе 15 градусов:
Нужно взять 16л водопроводной воды и смешать ее со следующим объемом «осмолята»: Vосм=60л–16л=44л

Для устранения жесткости также используется метод ионного обмена или катионирования, когда воду пропускают через слой катионита (специальной смолы). При этом катионы Са2+ и Mg2+, находящиеся в воде, обмениваются на катионы Nа+, содержащиеся в применяемом катионе. В некоторых случаях требуется удалить из воды не только катионы Са2+ и Mg2+, но и другие катионы и анионы. В таких случаях воду пропускают через катионит, содержащий в обменной форме водородные ионы (Н – катионит), и анионит, содержащий гидроксид – ионы (ОН – анионит).

В итоге вода освобождается как от катионов, так и от анионов солей. Такая обработка воды называется ее обессоливанием.

Как измерить жесткость воды в аквариуме?

Оценить значение общей жесткости воды в аквариуме можно по крайней мере шестью различными способами:

1. Комплексонометрическим титрованием трилоном Б. Это самый точный метод, но не самый простой.

2. С помощью покупных тестов. Это не очень точно, зато быстро и просто.

3. С помощью измерения электропроводности воды. Очень просто, но нужен кондуктометр.

4. С помощью ионометра (вольтметра с высоким входным сопротивлением) и ионоселективного электрода.

5. С помощью титрования соляной кислотой пробы воды, обработанной щелочью и содой. Это не просто и не очень точно.

6. С помощью обычного хозяйственного мыла. Это тоже не точно, но и не сложно.

Определение временной, или карбонатной жесткости воды в аквариуме

Определение карбонатной жесткости воды проводится путем её титрования соляной кислотой.

Под титрованием понимается добавление к исследуемой воде раствора реагента, концентрация которого заранее известна. По расходу этого реагента, а он вступает в химическую реакцию с тем веществом, содержание которого хотят определить, рассчитывают концентрацию определяемого вещества.

Для аквариумных нужд удобно пользоваться 0.05М раствором соляной кислоты. В качестве индикатора понадобится метиловый оранжевый, который необходим для того, чтобы установить момент окончания титрования.

Соляная кислота, и метиловый оранжевый очень распространенные реактивы. Их всегда можно приобрести в специализированных магазинах. Присутствуют они и в любой химической лаборатории.

Приготовление реактивов:
Для приготовления 0.05М раствора соляной кислоты, 4 мл покупной 38% соляной кислоты растворяют в дистиллированной воде (примерно в 200-300 мл), после чего доводят все той же водой раствор до 1 литра.

Работа с концентрированной соляной кислотой требует предельной осторожности, ОНА НЕ ДОЛЖНА ПОПАДАТЬ НА РУКИ И ОДЕЖДУ, а ВДЫХАНИЕ ЕЕ ПАРОВ ВРЕДНО . Помните, что ВСЕГДА НАДО ДОБАВЛЯТЬ КИСЛОТУ В ВОДУ, А НЕ ВОДУ В КИСЛОТУ .
Разбавленная до указанной концентрации соляная кислота никакой опасности не представляет.

Для приготовления раствора индикатора небольшое его количество — 0.1 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Особой точности здесь не требуется, все можно сделать на глаз.

Проведение анализа:
Как можно точнее отмеряют 50 мл исследуемой воды. Добавляют в нее несколько капель раствора метилового оранжевого, до тех пор пока вода не окрасится в желтый цвет. Далее проводят титрование пробы кислотой до изменения цвета индикатора.

Кислоту удобно набрать в шприц до отмеченного заранее деления и из него дозировано добавлять в раствор. Сначала порции кислоты могут быть относительно большими, но к концу титрования надо быть аккуратным и осторожным, цвет может поменяться буквально от одной капли.

Титровать надо не торопясь, осторожно перебалтывая воду в стаканчике.

Как только цвет раствора изменится с желтого на оранжевый, следует прекратить титрование. Лучше проделать эту процедуру несколько раз, каждый раз точно засекая какой объем кислоты был израсходован.
Затем вычислить СРЕДНИЙ ОБЪЕМ пошедшей на титрование кислоты. Зная этот объем можно рассчитать карбонатную жесткость по формуле:

Где Ск — концентрация кислоты в молях (М/л), Vк — объем раствора кислоты использованный при титровании (мл), Vв — объем пробы воды, взятой для титрования (мл).

Если Ск = 0.05 М, а Vв = 50 мл, то

То есть если вы титровали 50 мл воды 0.05 М соляной кислотой, то в этом случае карбонатная жесткость в
мг-экв/л будет численно равна объему кислоты (в мл), израсходованному для титрования.

Например, если на титрование ушло 1.5 мл раствора кислоты, то карбонатная жесткость воды равна 1.5 мг-экв/л. Для перевода в градусы KH значение в мг-экв/л надо умножить на 2.804: 1.5*2.804=4.2°KH.

Определение общей жесткости воды в аквариуме

Этот тест не отличается от большинства других тестов для определения общей жесткости , он основан на титровании кальция и магния трилоном Б в присутствии металлоиндикатора. В качестве индикатора в данном случае используется хром темно-синий, который позволяет определить кальций и магний отдельно.

Приготовление реактивов.
Индикатор: В 10 мл этилового спирта на кончике ножа внести индикатор (хром темно-синий), порошок растворяется долго. Раствор должен быть темный, как крепкий раствор марганцовки. При отсутствии спирта можно использовать водку.

Титровальный раствор: 500 мг трилона Б (динатриевой соли ЭДТА 2-водной) растворить в 75 мл дистиллированной воды.

Определение общей жесткости (суммы кальция и магния)
К 10 мл исследуемой воды добавить 8-10 капель 10%-ного раствора аммиака (аптечного нашатырного спирта) для создания щелочной среды и 1-3 капли индикатора до появления хорошо заметной розово-сиреневой окраски.

Затем по каплям добавлять раствор трилона Б до появления устойчивой сине-фиолетовой окраски, перемешивая пробу после каждой капли. При приближении к конечной точке титрования добавлять титровальный раствор следует медленно, так как смена окраски может произойти через 2-3 секунды после добавления очередной капли.
Результат получаем в немецких градусах: 1 капля = 0,5 dGH (для пипетки 1 мл=20 капель), т.е. если на титрование ушло 20 капель, то общая жесткость GH=10.

Определение постоянной и карбонатной жесткости с помощью готовых наборов.

Такие тесты выпускаются многими производителями, они продаются в зоомагазинах.

Пользоваться ими просто и удобно. Как правило такие наборы продаются в красивой упаковке в которой находятся: мерный стаканчик, пузырек-капельница с реагентом-индикатором и инструкция.

Ход анализа предельно прост.

Для определения общей жесткости :
В мерный стаканчик надо набрать 5 мл исследуемой воды, далее в достаточно освещенном помещении, поместив стаканчик против белого фона, добавляем содержимое теста по каплям, перемешивая после каждой капли, до тех пор, пока вода не изменит цвет с розового на зеленый. Количество капель соответствует значению общей жесткости воды в немецких градусах.

Для определения карбонатной жесткости :

В 5 мл. исследуемой воды добавляем содержимое теста по каплям, перемешивая после каждой капли, до тех пор, пока вода не изменит цвет с синего на желтый. Число капель соответствует значению карбонатной жесткости воды в немецких градусах.

Вы не пожалеете если приобретете эти наборы.

Измерение общей жесткости воды с помощью кондуктометра

Кондуктометр (TDS-метр) - это электронный прибор, измеряющий электропроводность воды, которая тем выше, чем больше в ней растворено солей. Поэтому его еще иногда называют солемер.

Этот метод позволяет составить достаточно точное представление о жесткости воды в аквариуме в том случае, если Вы не сыпали в аквариум поваренную соль и не регулировали рН средствами типа рН-минус, рН-плюс и другими кислотами и щелочами.

По его показаниям можно косвенно судить о величине общей жесткости, для этого достаточно лишь воспользоваться графиком

Объяснять тут почти совсем нечего – все очень просто.

Если электропроводность воды, к примеру, 200 мкСм/см, то жесткость ее будет около 5° dGH, если — 360 мкСм/см, то около 10° dGH и т.д. Можно распечатать этот график и проведя горизонтальную линию от точки на оси ординат, соответствующей значению электропроводности, до пересечения ее с кривой графика, а от этой точки вертикальную линию до оси абсцисс, определить общую жесткость воды. График этот составлен на основе анализа реальных образцов природных вод.

Метод подкупает своей простотой. Но при его использовании необходимо учитывать, что это косвенное измерение общей жесткости .
Показания прибора сильно зависят от температуры исследуемого раствора (существуют модели с термокомпенсацией, но они дороже). А так же электропроводность зависит от активной реакции воды(pH). При длительном использовании возможна сульфатация электродов, которая так же искажает показания прибора (есть модели, в которых для измерения используется переменный ток, но они так же дороже).

Самым доступным, дешевым и точным в домашних условиях, без использования сложного химического или электронного оборудования является метод определения общей жесткости с помощью обычного хозяйственного мыла.

Этот способ описал в своей книге И. Шереметьев. Основан этот метод на том, что хозяйственное мыло, как и любое другое трудно размылить в жесткой воде. И только когда мыло свяжет избыток солей кальция и магния – появляется мыльная пена.
Для определения жесткости воды нужно взвесить один грамм хозяйственного мыла, измельчить его и аккуратно, чтобы не образовалась пена растворить в небольшом количестве горячей дистиллированной воды. Дистиллированную воду можно купить в автомагазинах. Она используется для добавления в аккумулятор при повышении концентрации электролита.
Далее мыльный раствор наливаем в цилиндрический стакан и доливаем дистиллированной воды до уровня 6 сантиметров, если мыло 60% или до уровня 7 сантиметров если мыло 72%. Процент содержания мыла указан на бруске. Теперь в каждом сантиметре уровня мыльного раствора содержится количество мыла способное связать соли жесткости, количество которых соответствует 1°dH в 1 литре воды.
Далее в литровую банку наливаем пол-литра исследуемой воды. И непрерывно помешивая, понемногу прибавляем наш мыльный раствор из стакана в банку с исследуемой водой. Поначалу на поверхности будут только серые хлопья. Затем появятся разноцветные мыльные пузыри. Появление устойчивой белой мыльной пены говорит о том, что все соли жесткости в исследуемой воде связаны.
Теперь смотрим на наш стакан и определяем, сколько сантиметров раствора нам пришлось вылить из стакана в исследуемую воду. Каждый сантиметр связал в половине литра воды количество солей соответствующее 2°dH. Таким образом, если вам пришлось до появления пены вылить в воду 4 сантиметра мыльного раствора, то жесткость исследуемой воды равна 8°dH.
Если вы вылили в воду весь мыльный раствор, а пена так и не появилась, это означает, что жесткость исследуемой воды больше 12°dH. В таком случае исследуемую воду разбавляем дистиллированной водой в два раза. И проводим анализ снова. Теперь полученный результат жесткости нужно будет умножить на два. Полученное значение будет соответствовать жесткости исследуемой воды.
При определенном опыте погрешность метода около 1 – 2 °dH. Что вполне допустимо для наших целей. Учитывая простоту и доступность метода он, безусловно, заслуживает внимания.

Вообще-то, большинство рыб и растений способны благополучно приспосабливаться к изменяющимся условиям, в том числе и к непривычной жёсткости (или, наоборот, мягкости) воды.

Умение различать такие параметры воды, как жесткость и мягкость, необходимо в том случае, если вам придется иметь дело с каким-нибудь “трудным” видом рыб, предъявляющим высокие требования к окружающей среде. Но размножение рыбы в условиях неподходящей жёсткости весьма затруднительно, а иногда и совершенно невозможно. При выборе рыб и растений для вашего аквариума вы обязаны учитывать их требования к жесткости воды .
Например, совершенно недопустимо сажать вместе цихлид из африканских озер Малави и Танганьика, которым нужна жесткая вода , и рыб из бассейна реки Амазонки, которым нужна мягкая вода.

Вам необходимо заранее определиться со своими пристрастиями и решить, какая жесткость воды будет в вашем аквариуме и соответственно, какие рыбы будут у вас жить.

Водные растения, достаточно чувствительные к жесткости воды , предпочитают слабожесткую, хотя есть и исключения. Так, мадагаскарские апоногетоны решетчатые, баивианус растут в водах с жесткостью 0,8-1,2°dH, а в аквариумах погибают при жесткости 4-5°. Криптокорина цилиата, наоборот, растет при жесткости, превышающей 20-30°.

Поскольку развитие растений в очень мягкой воде попросту невозможно, для большинства аквариумистов вопрос об этом типе воды не возникает вне зависимости от того, можно его воспроизвести или нет.

В мягкой воде разрушаются раковины улиток, плохо переносят линьку креветки и раки – этим животным недостает кальция.

Большинство аквариумных рыб и растений на своей родине живет в очень мягкой или мягкой воде. В наших кранах в среднем течет вода средней жесткости или жесткая. Но не стоит отчаиваться – благодаря тому, что рыбы и растения живут в аквариумах не первый год – они адаптировались к повышенной жесткости. Это касается “нетребовательных” рыб и растений – если же Вы хотите завести требовательные к мягкой воде живые организмы, то Вам придется смягчать воду.

Большинство аквариумных рыб, содержащихся в аквариуме, нормально живут при 3-15° жесткости. Но и здесь мы встречаемся с отклонениями. Живородящие рыбки нуждаются в воде с жесткостью 10-15° dH, харациниды предпочитают 3-6° dH, цихлиды озера Малави – 14-20° dH. Некоторые бычки из рек Азии в мягкой воде очень быстро погибают.

Жесткость – важный параметр для аквариумиста, однако стоит особо отметить, что это свойство воды определяется только количеством некоторых растворенных в ней минеральных веществ. Есть и другие химические элементы, вносящие вклад в общее содержание минеральных веществ, но не влияющие на жесткость воды , и которые можно измерить с помощью специальных тестов.
Очень важно помнить об этом, так как некоторые методы смягчения воды не снижают содержания минеральных веществ, а просто превращают соли, делающие воду жесткой, в другие соли, не влияющие на жесткость.

Одним из наиболее часто задаваемых вопросов жителями города Москвы является вопрос о величине жесткости питьевой воды. Это обусловлено широким распространением в быту посудомоечных и стиральных машин, для которых расчет загрузки моющих средств осуществляется исходя из фактического значения жесткости используемой воды.

Узнать значение жесткости воды по своему адресу вы можете с помощью нашего электронного сервиса

В России жесткость измеряют в "градусах жесткости", а мировые производители используют принятые в своих странах единицы измерения. Поэтому для удобства жителей создан "Калькулятор жесткости", с помощью которого можно перевести значения жесткости из одной системы измерения в другую, чтобы правильно настроить свою бытовую технику.

Показатель жесткости	Текущая ед.измерения		Требуемая ед.измерения	Результат расчета показателя
		=

Жесткостью называют совокупность свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей, главным образом, кальция и магния ("солей жесткости") . Общая жесткость складывается из временной и постоянной. Временную жесткость можно устранить кипячением воды, что обусловлено свойством некоторых солей выпадать в осадок, образуя так называемую накипь.

Основной фактор, влияющий на величину жесткости – растворение горных пород, содержащих кальций и магний (известняки, доломиты), при прохождении через них природной воды. Поверхностные воды, в целом, более мягкие, чем подземные. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая максимума в зимний период. Минимальные величины жесткости типичны для периодов половодья или паводка, когда происходит интенсивное поступление в источники водоснабжения мягких талых или дождевых вод.

Единицы измерения жесткости

В России жесткость измеряют в "градусах жесткости" (1°Ж = 1 мг-экв/л = 1/2 моль/м3). За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды.

Единицы измерения жесткости

1°Ж = 20,04 мг Ca 2 + или 12,15 Mg 2 + в 1 дм 3 воды;
1°DH = 10 мг CaO в 1 дм 3 воды;
1°Clark = 10 мг CaCO 3 в 0,7 дм 3 воды;
1°F = 10 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды;
1 ppm = 1 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды.

Жесткость воды в некоторых городах мира

Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается. Московская питьевая вода по данным показателям соответствует рекомендациям ВОЗ.

Российские нормативные документы (СанПиН 2.1.4.1074-01 и ГН 2.1.5.1315-03) для питьевой воды регламентируют:
кальций – норматив не установлен; магний – не более 50 мг/л; жесткость - не более 7°Ж.

Определение жесткости, виды жесткости, единицы измерения жесткости

Жесткость воды - мера содержания в воде растворенных солей кальция и магния. Источником их являются, в основном, известняки и доломиты. Различают постоянную жесткость, временную жесткость и общую жесткость воды.

Постоянная жесткость воды (некарбонатная) Жп - обусловливается содержанием сульфатов, хлоридов и других (кроме бикарбонатов) солей кальция и магния. При нагревании или кипячении воды они остаются в растворе.

Временная жесткость воды (устранимая, карбонатная) Жвр - обусловливается содержанием бикарбонатов. При нагревании или кипячении воды бикарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты, при этом жесткая вода умягчается. Обычно карбонатная жесткость составляет 70-80% от общей жесткости.

Общая жесткость воды Ж - определяется как суммарное содержание в воде солей кальция и магния, выражается как сумма карбонатной и некарбонатной жесткости:

ж = ж п + ж вр

Жесткая вода образует накипные отложения в водонагревательных и охлаждающих системах. В первом приближении это заметно на стенках, например, чайника. При хозяйственно-бытовом использовании жесткой воды наблюдается перерасход моющих средств вследствие образования осадка кальциевых и магниевых солей жирных кислот.

Классификация природных вод по жесткости, бытовое определение жесткости воды

При оценке жесткости воды обычно воду характеризуют следующим образом:

В соответствии с ГОСТ 4151-72 общая жесткость воды измерялась в мг-экв/л. С введением с 01.01.89 года изменения №1 единицей измерения жесткости являлся моль/м 3 .

С 01.01.2005 введен ГОСТ Р 52029-2003 Вода. Единица жесткости. По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж), что соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его моля, выраженной в мг/дм3 (г/м3). Ниже приводятся соотношения национальных единиц жесткости воды, принятых в других странах (ГОСТ Р 52029-2003).

Соотношения национальных единиц жесткости воды

Данные взяты из текста ГОСТа

Страна	Обозначение единицы жесткости	Россия	Германия	Великобритания	Франция	США
Россия	°Ж	1	2,80	3,51	5,00	50,04
Германия	°DH	0,357	1	1,25	1,78	17,84
Великобритания	°Clark	0,285	0,80	1	1,43	14,3
Франция	°F	0,20	0,56	0,70	1	10
США	ppm	0,02	0,056	0,070	0,10	1

Примечания:
°Ж = 20,04 мг Ca 2+ или 12,15 Mg 2+ в 1 дм 3 воды;
°DH = 10 мг CaO в 1 дм 3 воды;
°F = 10 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды;
ppm = 1 мг CaCO 3 в 1 дм 3 воды;
°Clark = 10 мг CaCO 3 в 0,7 дм 3 воды.

Численные значения жесткости измеренные в мг-экв/л, моль/м 3 , и °Ж, несмотря на различия в обозначении, равны между собой.

Источники:
Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды: В двух частях. Часть 1. / Киев: Наукова думка, 1980. - 680 с.
ГОСТ Р 52029-2003 Вода. Единица жесткости.

Рекомендации по устранению жесткости воды Высокая жесткость воды ухудшает ее органолептические свойства, жесткая вода неблагоприятно действует на организм человека. Также из-за высокой жесткости образуется накипь. Отсюда возникает необходимость устранения жесткости.

Одним из методов снижения жесткости воды является ионный обмен, который реализуется на автоматических установках умягчения воды серии KWS.

Устранение жесткости воды при помощи систем умягчения реализовано по принципу замещения ионов кальция и магния в воде ионами натрия. Происходит процесс умягчения воды - ионообменный процесс, приводящий к снижению ее жесткости.

Удаление из воды солей жесткости происходит в фильтрующих колоннах. В процессе работы системы умягчения ионообменная емкость фильтрующего материала (катионита) уменьшается. Для восстановления обменной емкости катионита проводится регенерация. Регенерация осуществляется с использованием раствора соли (NaCl) и включает несколько стадий.

Существуют также системы умягчения воды непрерывного действия с использованием двух колонн, работающих поочередно.