سختی آب چیست؟
شاید این سوال به ذهن برسد که چرا در برخی مناطق تجهیزات گرمایی در مقیاس خانگی (کتری، لولههای آبگرمکن و شوفاژ) یا صنعتی (دیگهای بخار) دچار رسوبات و به اصطلاح گچ گرفتگی میشوند؟ پاسخ این سوال مربوط به یک خاصیت شیمیایی آب به نام ” سختی Hardness” میباشد.
سختی به صورت غلظت کاتیون های فلزی چند ظرفیتی در محلول تعریف می شود. در شرایط فوق اشباع کاتیون های سختی با آنیون ها در داخل آب واکنش داده و یک رسوب جامد ایجاد می نمایند. سختی با عنوان های سختی کربناتی و سختی غیر کربناتی طبقه بندی می شود، (بسته به آنیونی که همراه آن است ).
سختی که معادل با قلیائیت است به عنوان سختی کربناتی شناخته می شود و در این مورد هر سختی دیگری که باقی بماند به نام سختی غیر کربناتی نامیده خواهد شد.
سختی کربناتی نسبت به حرارت حساس است و در درجه حرارت های بالا سریعا رسوب می شود.
منابع
کاتیون های فلزی که سبب ایجاد سختی در آب می شوند، به چه صورت به آب راه می یابند؟ این یونها در اثر تماس آب با سنگ و خاک های غنی، در بستر رودها و یا هنگام عبور آب از خلال خاک و پیوستن به سفره آب های زیرزمینی به آب وارد می شوند.
یون های فلزی چند ظرفیتی که بیش از سایر یون ها در آب های طبیعی یافت می شوند عبارتند از کلسیم و منیزیم. سایر یون ها ممکن است شامل آهن و منگنز به صورت های احیا شده (Mn۲+, Fe۲+) استرانسیم (Sr۲+) و آلومینیم (Al۳+) باشد. یون Al۳+ معمولا دارای مقادیر بسیار کمتری نسبت به کلسیم و منیزیم است و برای تمامی مقاصد عملی می توان سختی را برابر با مجموع یون های کلسیم و منیزیم دانست.
اثرات
آیا یون های مولد سختی آب برای انسان مضر هستند. پاسخ این سوال نسبی است. بیشترین اثر یون های مولد سختی در حقیقت شامل آثار اقتصادی است.
به عنوان مثال مصرف صابون همراه با آب های سخت بیانگر ضرری اقتصادی برای مصرف کننده ی آب است. صابون های سدیمی با کاتیون های فلزی چند ظرفیتی واکنش داده ایجاد رسوب می نمایند; بدین ترتیب این قبیل صابون ها خواص کشش سطحی خود را از دست می دهند. واکنش یک کاتیون دو ظرفیتی را که در عمل اتفاق می افتد، می توان به صورت زیر نوشت:
عمل کف کردن تا زمانی که تمامی یون های سختی راسب نشده اند اتفاق نمی افتد; در این حالت اصطلاحاً گفته می شود آب توسط صابون نرم شده است.
رسوب تشکیل شده در اثر سختی و عملکرد صابون به سطوح دستشویی، شیر و ماشین های ظرفشویی می چسبد و ممکن است ایجاد لکه هایی در لباس، ظرفها و سایر اشیا نماید. ته مانده های رسوب حاصله از سختی آب و صابون ممکن است در روزنه های موجود بر روی پوست بدن باقی مانده و ایجاد خارش و حساسیت در پوست نماید. در سال های اخیر این مشکلات به کمک ساخت صابون ها و شوینده هایی که با سختی آب وارد واکنش نمی شوند به مقدار زیادی حل شده اند.
مثال دیگر، ایجاد لایه حاصل از سختی در دیگ های بخار که نتیجه ی ترسیب سختی کربنات است و می تواند دراثر گرفتگی گرمگن های آبی و انتقال دهنده های آب داغ زیان های اقتصادی قابل ملاحظه به وجود آورد. وجود این لایه سخت در دیگ های بخار صنایع، منجر به ایجاد ترکیدگی و آسیب به بدنه این تجهیزات می گردد.
تغییرات pH درسیستم های توزیع آب نیز می تواند منجر به بروز رسوب در این قبیل سیستم ها شود. بی کربنات ها در مقادیر pH بالاتر از ۹ شروع به تبدیل شدن به کربنات های کم محلول تر می نمایند.
در مورد اثرات سختی بر سلامت انسان می توان به این نکته اشاره نمود که سختی منیزیم به ویژه همراه با یون های سولفات خاصیت ایجاد اسهال در افرادی دارد که به آن عادت نکرده اند. غلظت های منیزیم کمتر از mg/l ۵۰ برای آب های آشامیدنی کمتر مطلوب است،
این در حالی است که بسیاری از منابع تامین کننده آب همگانی از این مقدار تجاوز می کند. سختی کلسیم هیچ ضرری برای سلامت انسان ها ندارد. در حقیقت آب سخت ظاهرا برای سیستم گردش خون انسان مفید است.
آیا آب سخت نیاز به تصفیه دارد؟
برای پاسخ به این سوال ابتدا بایستی هدف از مصرف آب را تعیین نمود. جهت استفاده از آب در تجهیزاتی که نیازمند آبی با سختی بسیار کم هستند، کاهش این پارامتر توسط سیستم های تصفیه تکمیلی ضروری بوده و قابل انجام می باشد.
اما در مورد مصارف بهداشتی و شرب، نیاز به استفاده از سیستم های تصفیه کاملا به تصمیم شخصی مصرف کننده مرتبط می باشد. زیرا مصرف آب سخت اثرات سوء بر سلامت انسان نداشته و همچنین با توجه به اینکه در اغلب مناطق کشور میزان سختی آب در حد استاندارد آب شرب می باشد، استفاده از سیستم های تصفیه ضروری نیست.
Reference: Environmental Engineering
By: H.S.Peavy
D.R.Rowe
G.Tchobanoglous
