شاخص سختی آب

شاخص سختی آب

آب فراوان ترین و اصلی ترین عامل حیات بشر می‌باشد که نیاز میلیون‌ها انسان را در سراسر جهان رفع می‌کند. توجه به مشخصات و ویژگی‌های آب سالم و استاندارد از جنبه‌های فیزیکی، شیمیایی و بیوشیمیایی برای حفظ سلامتی انسان‌ها و عملکرد بهینه در حوزه‌های مختلف صنعت، کشاورزی و … بسیار حائز اهمیت می‌باشد. دسترسی به آب سالم حق همه‌ی انسان ها می باشد و باید برنامه‌های دقیق با مدیریت صحیح اجرا شوند تا با استاندارد سازی منابع آبی موجود بتوان استفاده بهینه از آنها داشت. آب سالم و استاندارد به آبی گفته می شود که آلودگی میکروبی و عوامل بیماری زا نداشته باشد. زلال و شفاف باشد. مقدار مواد معدنی در اندازه مجاز و سختی آب در حد قابل قبول باشد. در این بخش ویژگی‌های آب سخت و سختی آب و اثرات منفی آنها بیان می شود.

سختی آب یا آب سخت:

شاخص سختی آب Water hardness یکی از مهم ترین ویژگی‌هایی می باشد که می توان مقدار املاح معدنی و یون های کلسیم، منیزیم، آلومینیوم، روی و سایر فلزات سنگین در آب را سنجش و ارزیابی نمود. هر چه میزان سختی آب بیشتر باشد آسیب و مضرات بیشتری برای زندگی انسان ها خواهد داشت. آب سخت Hard water در واقع به آبی گفته می شود که مقدار املاح معدنی، نمک‌ها و فلزات سنگین بیش از حد مطلوب باشد. منابع آب های زیر زمینی هنگام عبور از بین سنگلاخ ها حجم زیادی از کربنات‌ها، بی‌کربنات ها و یون های کلسیم و منیزیم را با خود حمل می کنند. این فلزات سنگین که وارد آب شده به اصلاح موجب سخت شدن آب می شوند و اثرات مخربی را به همراه دارند.

طبقه بندی آب ها از نظر میزان سختی:

مقدار سختی آب بر اساس واحد ppm یا میلی گرم بر لیتر تعیین می‌شوند و بر همین اساس در گروه‌های مختلفی قرار می‌گیرند. جدول ۱ درجه بندی سختی آب را نشان می‌دهد.

شاخص سختی آب

جدول ۱

آب سبک یا نرم مقدار یون‌های کلسیم و منیزیم در حد بسیار ناچیز می باشد. در آب سخت فراوانی این یون‌ها در مقدار زیاد می باشد.

انواع سختی آب:

سختی آب با توجه به نوع مواد معدنی حل شده در آن در سه گروه مجزا قرار می‌گیرد.

• سختی موقت (سختی کربناتی) Temporary hardness

در این نوع از سختی مقدار کربنات کلسیم، منیزیم و آهن موجود در آب بیش از حد مجاز می باشد. با کمک جوشاندن و حرارت زیاد مقدار قابل توجهی از این مواد معدنی حذف می شود و همچنین با کاهش pH آب می توان اثر نمک‌های بی‌کربناتی را خنثی نمود.

• سختی دائم (سختی بی‌کربناتی) Permanently hard water

در این آب ها نمک‌های سولفات، نیترات ها و کلرید کلسیم، منیزیم و آهن بیش از حد در آب وجود دارد. با جوششاندن و حرارت زیاد ته نشین نمی شوند و حذف نمک‌های بی کربنات نیازمند تجهیزات متعدد می باشد.

• سختی کل: آب های با سختی موقت و سختی دائم را باهم سختی کل می گویند و مقدار کربنات کلسیم در این آب‌ها در مقادیر بالا می‌باشد.

مضرات سختی آب:

• ترکیبات کربناتی و غیر کربناتی کلسیم، منیزیم و آهن اثرات منفی بر سلامت انسان دارد. باعث بروز بیماری های گوارشی، سنگ کلیه و سنگ مثانه می شود.
• در بخش کشاورزی ایجاد مشکل در تأسیسات آبیاری دارد. در آبیاری قطره‌ای این رسوبات معدنی موجب گرفتگی قطره چکان ها می شود. در گیاهان و محصولات زراعی باعث ایجاد مسمومیت می شود.
• رسوبات سولفات کلسیم و منیزیم به لوله‌های آبگرمکن، لوله های آب خانگی و تجهیزات مواد نیرو، دیگ های بخار و لوله‌های انتقال آب آسیب و باعث خوردگی آنها می شود.
• وجود مقدار زیاد نمک های کلروسدیم باعث شور و بد بو و بد طعم شدن آب می شود.

تفاوت سختی آب و TDS

شاخص TDS کل مواد جامد محلول در آب Total dissolved solids می باشد. از ویژگی های فیزیکی آب بوده و شامل تمام مواد جامد محلول در آب مانند ذرات کلوئیدی هستند که اندازه کوچکتر از یک میکرون دارند.

سختی کل آب Th: Total hardness

سختی آب در واقع بخشی از TDS می باشد که شامل ترکیبات کربناتی و بی‌کربناتی کلسیم، منیزیم، آهن، روی و برخی فلزات سنگین دیگر را در بر می‌گیرد. ولی شاخص TDS کل مواد جامد محلول می باشد.

ویژگی های آب سخت:

• وجود لکه های قرمز روی سینک ظرفشویی و دستشویی
• وجود لکه های سفید در ظروف پس از شست و شو
• ایجاد رسوبات زیاد در کتری ها و سماورها
• مسدود شدن لوله های انتقال آب و آبگرمکن ها
• رسوبات زیاد در دیگ‌های بخار، مسدود شدن لوله های انتقال آب در مبدل های حرارتی و چیلرها

روش های کاهش سختی آب:

• استفاده از سختی گیر رزینی: رزین های طبیعی تبادل گر یونی مانند زئولیت ها می توانند یون های سدیم را با یون‌های کلسیم و منیزیم جایگزین کنند و بدین ترتیب مقدار یون های کلسیم و منیزیم در آب کاهش می یابد.
• استفاده از مواد شیمیایی مانند آهک، کربنات کلسیم، کربنات باریم که یون‌های کلسیم و منیزیم را از آب جدا می‌کنند.
• استفاده از دستگاه های تصفیه آب اسمز معکوس (RO)
• استفاده از سختی گیر‌های الکترونیکی
• استفاده از سختی گیرهای مغناطیسی:Magnetic water softener

اساس کار این نوع سختی گیر خنثی کردن کلسیم می باشد. هنگامی که آب از حوزه‌ی مغناطیسی دستگاه تصفیه عبور می کند در اثر جریان میدان مغناطیسی ایجاد شده کلسیم کربنات‌های موجود در آب را به کلسیت آرگونیت تغییر شکل می دهند و کلسیم آب خنثی می شود و دیگر رسوب دهی نخواهد داشت.