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軟水
來源:互聯網

軟水(soft H?O)指不含或含較少鈣、鎂等金屬離子的水。水的硬度在德國度(1度相當于每1L水中含有10mgCaO)8度及以下稱為軟水,8度以上稱為硬水,其中4~8度為軟水,0~4度為極軟水。

軟水在工業領域用途廣泛,如鍋爐用水,紡織、印染、造紙和化工等工業用水都規定用軟水。通常,自然界中的雨水、雪水屬軟水;山泉水、溪水、江河水、部分井水、部分地下水屬硬水。硬水可以通過除去鈣、鎂離子變成軟水。

飲用水的硬度不宜過高,在2022年中國有關部門發布的GB 5749-2022《生活飲用水衛生標準》中,飲用水的總硬度(以CaCO3計)不得高于450mg/L。世界衛生組織建議,最適宜的生活飲用水硬度(以CaCO3計)約為170mg/L。

性狀

常溫下為無色液體。

硬度

水的硬度指水中鈣離子和鎂離子濃度的含量,是水質的重要指標之一。水中通常也有鐵、錳、、鋅、鋁等金屬離子,但含量一般不高,對硬度貢獻不大,因此只以鈣、鎂離子的含量計算水的硬度。但當它們的含量較高時,也應考慮其影響。

水的硬度有暫時硬度和永久硬度之分,主要由碳酸氫鹽(如碳酸氫鈣和碳酸氫鎂)形成的硬度稱為暫時硬度,煮沸時酸式碳酸鹽會分解,生成難溶的碳酸鹽從水中析出,從而降低了水的硬度。主要由鈣、鎂等元素的氧化物氯化物硝酸鹽硫酸鹽等形成的硬度稱為永久硬度,煮沸時無沉淀。兩種硬度合稱為總硬度。

水的硬度通常會在與土壤和石灰巖相接觸時而增大。土壤中的細菌活動會釋放大量的二氧化碳,使土壤中水的pH值降低,從而可將石灰巖中的碳酸根溶解成為重碳酸鹽,增加了水的硬度。因此地下水的硬度往往高于地表水,深地下水的硬度高于淺地下水。

硬度單位

水的硬度單位較多,各國使用并不統一,中國與其他世界上較多國家流行的是德國度(簡稱“度”)。

硬度分級

測定方法

計算法

通常將水中鈣、鎂離子含量的測定出來,以兩者之和計算水的硬度,但當水中有較大量其他金屬離子存在時,也應分別測出它們的含量,計入硬度之內。

乙二胺四乙酸二鈉滴定法

此法是最常用的測定水的硬度的方法,只測定水樣中鈣、鎂離子的含量,如有其他金屬離子存在時,可加入抑制劑以消除千擾。EDTA滴定法的原理:在pH=10時,水中的鈣、鎂離子能與指示劑鉻黑T生成孛艮地色螯合肥,也可以和EDTA溶液生成更加穩定的絡合物。用EDTA滴定時,EDTA溶液從鉻黑T與鈣鎂離子生成的酒紅色配位化合物中奪取鈣鎂離子,從而使鉻黑T指示劑游離,滴定至終點時,溶液由紫色變為藍色。

用途

日常生活

生活中飲用水的硬度不能過大,不經常飲硬水的人偶爾飲用硬度較大的水,會造成腹瀉胃腸神經官能癥,這也是“水土不服”的原因之一。但也不宜飲用硬度過低的水,否則會造成鈣、鎂等人體必需元素的缺乏。專家建議飲用硬度(以CaCO3計)在150 ~ 450mg/L的水,有利于人體健康。世界衛生組織建議,最適宜的生活飲用水硬度(以CaCO3計)約為170mg/L,即中硬度水。

日常洗漱以及洗滌衣物宜用軟水,由于軟水含有豐富的有機礦物質,具有較強的去污能力,只需少量就能達到較好的清潔效果。軟水在清潔皮膚的同時,還能夠保持肌膚的彈性,不發生皮膚干燥,常用軟水洗手和潔面,能使皮膚越來越有光澤,也更柔軟。洗衣服若使用硬水,肥皂遇到硬水會生成難溶性的硬脂酸鈣和硬脂酸鎂,不能產生泡沫,因此不能除去衣服上的污垢,并且這些沉淀留在衣服上還會損壞織物。

工業及其他

鍋爐用水需使用軟水,若長期用硬水會生成水垢,影響鍋爐導熱能力,并阻塞管道,降低鍋爐的效用,有時可使爐璧受熱不均,發生局部金屬燒蝕,甚至可帶來鍋爐爆炸事故。

紡織和印染工業用水應使用軟水,若用硬度較高的水漿洗紡織物,水中的鈣、鎂鹽類就會和肥皂起作用,生成難溶于水的硬脂酸鈣、硬脂酸鎂等物質,這些物質會粘附在紡織物的纖維表面,使產品出現斑點,色彩暗淡,潔白度下降。此外,軟水還能有效抑制真菌的產生,促進細胞組織再生。

鑒別

加熱鑒別法

將燒杯中的水加熱,杯壁上留下的水垢和雜質越多,其硬度越大,反之則為軟水。

肥皂鑒別法

取兩只燒杯及等量水樣,向兩只燒杯中滴人同等的肥皂水,泡沫多,浮渣少的為軟水;泡沫少,浮渣多的則為硬水。

硬水軟化

消除水的硬度,即從水中分離出鈣、鎂等鹽類的水質處理過程,稱為硬水軟化。

加熱煮沸法

此法適用于軟化暫時硬水,通過加熱,水中的碳酸氫鈣碳酸氫鎂會分解,形成難溶的碳酸根沉淀。

化學沉淀法

在已知硬度的水中加入適量生石灰和純堿作為基本軟化劑,以少量磷酸鈉作輔助軟化劑,同時加熱,使其發生化學反應,這樣使水中形成硬度的物質沉淀析出。

離子交換法

離子交換法主要是利用離子交換樹脂、磺化煤等含有H+、Na+的固體離子交換劑,與水中的Ca2+、Mg2+進行交換來獲得軟水。目前最常用的是陽離子交換樹脂,且離子交換樹脂具有可再生的特性,通過化學藥劑的洗脫后能夠恢復到原有的組成及性能,具有一定的經濟性。但是,將離子交換法用于處理高硬水時,會使再生周期大幅度縮短,不僅會影響軟化效果,還會使處理成本提高。

電滲析法

天然水中溶解了許多雜質離子,在外加直流電場(水中插入兩個正負電極)的作用下,原來處于無規則運動的離子就會作定向遷移,陰離子通過陰離子交換膜向陽極遷移,陽離子通過陽離子交換膜陰極遷移,由于陰、陽離子分別移向陽極或陰極,形成濃水區,從而使一部分水淡化。

膜分離法

納濾,逆滲透和其他膜分離技術能夠將水中的Ca2+和Mg2+截留,使得水的硬度降低。該方法具有處理效果明顯、截留能力穩定的特點,硬水經過處理后有著較強的適用性。

參考資料 >

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GB 5749-2022 生活飲用水衛生標準.福州市閩清縣人民政府.2023-03-06

長期喝純凈水會導致缺鈣嗎?.新浪財經.2023-03-07

除水垢不妨試試醋和可樂.廣西新聞網.2023-03-07

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