سختی آب

سختی آب

تعداد بازدید: 22299
کد مطلب: 414
تاریخ انتشار: 18:10 06 آذر 1390

سختی آب

 
 

آب سخت(Hard water) آبی است که در آن مقدار زیادی مواد معدنی حل شده، عمدتا کلسیم و گاهی اوقات منیزیم وجود دارد. وقتی که آب باران از روی سنگ های نرم عبور می کند، بعضی از مواد معدنی سنگ ها در آب حل شده و آن را سخت می کند. بدیهی است هر چه مقدار این مواد در آب بیشتر باشد آب سخت تر خواهد بود. سنگ های سخت مانند گرانیت به راحتی در آب حل نمی شوند و در نتیجه نواحی که در آنجا سنگ های سخت وجود دارند، دارای آب نرم خواهند بود.

آب مهمترین ماده خام یا اولیه بر روی کره زمین است. این ماده برای حیات ضروری است و برای  انتقال حرارت و ذخیره انرژی از آن استفاده می شود.

آب خالص، بدون مزه، بی بو و بی رنگ است; اگرچه آب خالص بسیار نادر است. تمامی آب های موجود در طبیعت انواع مختلف و مقادیر متفاوتی از ناخالصی را شامل می شوند.

آب خوب آشامیدنی الزاماً برای استفاده های دیگر (مانند تغذیه یک دیگ) مناسب نیست. مواد معدنی موجود در آب آشامیدنی به آسانی به وسیله بدن انسان جذب می شوند، و برای سلامت انسان ضروری هستند. اگرچه بویلرها توانایی کمتری در کنار آمدن با این مواد دارند و این مواد معدنی اگر درون دیگ بخار باقی بمانند، پس از گرم شدن ایجاد رسوب کرده و به دیگ بخار آسیب خواهند زد.

 
 

97% آب های موجود در جهان در اقیانوس ها قرار دارند و بخش قابل توجهی از آن در یخچالهای طبیعی قطب محبوس شده است – تنها 65/. % آب برای مصارف خانگی و صنعتی موجود است.

اگر سیکل آب وجود نداشته باشد این بخش کوچک به سرعت مصرف می شود . بعد از تبخیر، آب به ابر ها تبدیل می شود که این ابر ها در طی حرکتشان تا حدی کندانس (تبدیل بخار به مایع) می شوند و سپس به زمین فرو می ریزند. اگرچه این فرض اشتباه است که آب باران خالص است; در طی ریزش به سمت زمین این آب ناخالاصی هایی مثل اسید کربنیک، نیتروژن، و در فضاهای صنعتی دی اکسید گوگرد را جذب می کند.

چرخه ی آب

با جذب این مواد، آب تا حدی اسیدی می شود و از میان لایه های بالایی زمین تا سطح آب های زیرزمینی نفوذ می کند، و یا روی سطح زمین جریان می یابد و ناخالصی های اضافی را جمع آوری کرده و در خود حل می کند. به این آب، آب سخت می گویند.

 
 

آب به دو شکل سخت (hard) یا نرم (soft) بیان می شود. آب سخت شامل ناخالصی قابل توجهی است و این در حالی است که آب نرم شامل مقدار کمی از ناخالصی هاست و یا بدون ناخالصی است.

این اختلاف را می توان به آسانی با تاثیر آب روی صابون مشاهده کرد. صابون با آب سخت کف نمی کند و یا کمتر کف می کند. سختی به دلیل حضور نمک های معدنی کلسیم و منیزیم ایجاد می شود و این مواد معدنی یا همان سختی، عامل تشکیل رسوب هستند.

این ناخالصی ها ممکن است رسوب هایی را روی سطح انتقال حرارت تشکیل دهد که منجر به یکی از دو حالت زیر شود :

رسوب بر روی لوله ها

  • خوردگی فلز
  • کاهش نرخ انتقال حرارت، که منجر به گرمای بیش از حد و از دست رفتن استحکام مکانیکی و گاهی هم آسیب رسیدن به سطوح انتقال حرارت می شود.

 

 نام های تکنیکی و معمول ناخالصی ها، نماد های شیمیایی و تاثیرات آنها را نشان می دهد

Effect

Common name

Symbol

Name

Soft Scale

Chalk, limestone

CaCO3

Calcium carbonate

Soft Scale + Co2

 

Ca(HCo3)2

Calcium Bicarbonate

Hard Scale

Gypsum, plaster of paris

CaSo4

Calcium Sulphate

Corrosion

 

CaCl2

Calcium chloride

Soft Scale

 

MgCo3

Magnesium Carbonate

Corrosion

Magnesite

MgSo4

Magnesium Sulphate

Scale , Corrosion

Epsom Salts

Mg(HCo3)2

Magnesium Bicarbonate

Electrolysis

Common Salts

NaCl

Sodium chloride

Alkalinity

Washing soda or soda

Na2Co3

Sodium carbonate

Priming , foaming

Baking Soda

NaHCo3

Sodium bicarbonate

Alkalinity , embrittlement

Caustic soda

NaOH

Sodium Hydroxid

Alkalinity

Glauber Salts

Na2So2

Sodium Sulphate

Hard Scale

Silica

SiO2

Silicon Dioxide

 

سختی در آب بصورت غلظت کاتیون هایِ چند ظرفیتی تعریف می شود. کاتیون های چند ظرفیتی کاتیون هایی ( ترکیبات فلزی باردار مثبت ) هستند که بار آن ها از 1+ بیشتر باشد. عمدتا دارای باری برابر با 2+ می باشند. این کاتیون ها شامل Ca2+ و Mg2+  می باشد. این یون ها از طریق فرآیند سنگ شویی از مواد معدنی موجود در سفره های آب زیر زمینی وارد آب می شوند. مواد معدنی معمول کلسیم دار عبارتند از سنگ آهک و سنگ گچ. یک ماده معدنی منیزیم دار معمول نیز دولومیت می باشد (که البته دارای کلسیم نیز هست). آب باران و آب مقطر نرم هستند، چراکه غلظت یونها در آنها کم می باشد.

واکنش تعادلی زیر حل شدن و نیز تشکیل رسوب کربنات کلسیم را شرح می دهد:

CaCO3- + CO2 + H2O ⇋ Ca2+  + 2HCO3

 واکنش تعادلی تشکیل رسوبات کربنات کلسیم

 تشکیل رسوبات کربنات کلسیم

 

 
 

ناخالصی های معمول موجود در آب خام را می توان به شکل زیر نیز دسته بندی کرد :

  • جامدات محلول: موادی هستند که در آب حل می شوند .

اجزای اصلی این جامدات کربنات ها و سولفات های کلسیم و منیزیم هستند.

جامدات محلول دیگری نیز وجود دارد که مقیاس شکل گیری آنها نسبت به کلسیم و منیزیم بسیار پایین تر است.

در عمل، هر نوعی از نمک محلول تشکیل شده در داخل آب دیگ بخار باید تحت تغییر شیمیایی قرار بگیرند به طوری که آنها به جای تشکیل رسوب، لجن تولید کرده و در کف بویلر ته نشین شوند.

  • جامدات معلق: این ها موادی هستند که در آب به عنوان اجزا معلق وجود دارند .

این مواد معمولاً معدنی، یا ذاتاً آلی هستند.

این مواد به طور کلی تا زمانی که بتوان فیلترشان کرد مشکلی ایجاد نمی کنند.

  • گاز های حل شده: اکسیژن و دی اکسید کربن به آسانی می توانند در آب حل شوند .

این گازها از محرکین تشدید فرایند خوردگی هستند .

  • مواد تشکیل دهنده رسوب: این مواد ناخالصی های معدنی هستند که به صورت فوم یا تفاله (رسوب) وجود دارند.

به عنوان مثال در این زمینه می توان از سودا (سدیم کربنات) در غالب کربنات ها، کلرید ها و سولفات ها نام برد.

میزان ناخالصی موجود بسیار کوچک است و آنها معمولاً در هر آنالیزی از آب، به شکل (ppm)، وزن یا معادل آن (mg/L) نشان داده می شوند .

 

 
 
  1. سختی موقت (قلیایی)

اثرات این نوع سختی را می توان با جوشاندن آب در یک محفظه باز از بین برد. این آبها معمولا شامل بی کربنات HCO3- و در کنار آن مقادیر کوچک کربنات CO32+ به عنوان عمده یون های منفی می باشد. جوشاندن آب واکنش زیر را ممکن می سازد:

CO32+ با Ca2+ و Mg2+  واکنش داده و کربنات کلسیم و منیزیم حل ناشدنی را تشکیل می دهد که از آب رسوب می کنند.  به دلیل ایجاد این رسوب و جدا شدن سختی از آب، به این نوع از سختی، سختی موقت می گویند که این سختی برای بویلر ها بسیار مخرب است.

سختی قلیایی یا موقت

رسوب برای سختی موقت

      2.  سختی دائمی

آبهایی که شامل دیگر آنیون ها نظیر کلرید یا سولفات هستند و نمی توان آن را با فرآیند جوشش اصلاح کرد، سخت دائم می نامند. تنها راه عملی برای اصلاح این آب ها پاک کردن یون از آن می باشد که این امر به روش های گوناگونی که در ادامه خواهد آمد قابل اجرا می باشد.

سختی غیر قلیایی یا دائم

سختی دائم

سختی کلی

سختی کلی

 

 
 

چند واقعیت در مورد آب سخت (مزایا و معایب آب سخت):

  1. رسوباتی که در اثر ته نشین شدن مواد معدنی از آب سخت تشکیل می گردند، (که عمدتا عبارتند از کربنات کلسیم، هیدروکسید منیزیم و سولفات کلسیم و اصولا بدلیل تجزیه گرمایی یون های بی کربنات بوجود می آیند)  بصورت مواد جامد چسبنده به سطوح لوله ها و به ویژه روی سطوح داغ مبدل حرارتی و بویلر ها می چسبند، که این امر باعث مسدود شدن لوله ها  می شود  و در بویلر ها نیز بصورت عایق حرارتی عمل کرده و مانع جریان یافتن حرارت به آب می شود که این امر نه تنها بازدهی حرارتی را کاهش می دهد، بلکه باعث بیش از حد گرم شدن فلز شده که این امر در سیستم های تحت فشار می تواند منجر به شکست فاجعه باری گردد. ولی از طرف دیگر، این رسوبات مانع تماس مستقیم آب با فلز لوله شده و در نتیجه از خوردگی لوله و حل شدن نمک های فلزی سمی در آب جلوگیری می کند.
  2. صابون با آب سخت کف خوبی تولید نمی کند و نیز واکنش کاتیون های فلزی با صابون رسوبات ناخوشایندی را تولید می کند.
  3.  رسوباتی که در سر شیر های آب، شیر های آب و سطح حمام تشکیل می شوند ناشی از تبخیر می باشند نه ته نشین شدن.
  4.  نگهداری مو ها وقتی با آب سخت شسته شده باشد، سخت تر است.
  5. اگر چه کلسیم قسمت ضروری از یک رژیم سالم برای رشد استخوان ها و دندان ها می باشد، اما کربنات کلسیم موجود در آب سخت خیلی مشکل تر از کلسیم موجود در مواد غذایی جذب می شود.
  6.  آب سخت امکان ابتلا به امراض قلبی را کاهش می دهد. 




 رسوب

رسوب

رسوب

 

 
 

سختی بوسیله تحلیل های آزمایشگاهی قابل درجه بندی است. سختی کل که شامل هر دو یون های Ca2+ و Mg2+  می باشد، بصورت قسمت در میلیون (ppm) یا  (mg/L)، میلی گرم کربنات کلسیم (CaCO3) در لیتر آب، بیان می شود. اگر چه سختی آب معمولا تنها غلظت کل کلسیم و منیزیم را اندازه می گیرد، در بعضی مکان ها آهن، آلومینیم، و منگنز نیز می تواند در سطوح بالاتر در آنالیز وجود داشته باشند.

ترکیب دقیق مواد معدنی حل شده در آب و PH آب و دمای آن، باعث می شود تا برای تعیین رفتار سختی، یک مقیاس تک عددی مناسب نباشد. تعیین سختی با توجه به حدود غلظت مواد معدنی بصورت زیر درجه بندی می شود:

 

طبقه بندی آب از نظر سختی ( ارائه شده توسط موسسه کیفیت آب آمریکا )

نرم

1 تا 17.1 ppm

اندکی سخت

17.1تا 60 ppm

متوسط سخت

60 تا 120  ppm

سخت

120 تا 180 ppm

خیلی سخت

بیش از 180 ppm

 

محاسبه سختی آب:

در متون مختلف از مقیاس های گوناگونی برای بیان سختی آب استفاده می شود. اگر مقادیر کلسیم و منیزیم بر حسب mg/L داشته باشیم، سختی بر حسب mg/L ) ppm) بصورت زیر محاسبه می شود:

= (Ca x 2.5) + (Mg x 4.12)سختی بر حسب mg/L

دیگر مقیاس های سختی در آب نیز عبارتند از:

  • پارت در میلیون (ppm): عبارت است از یک میلی گرم کربنات کلسیم (CaCO3) در یک لیتر از آب
  • دانه در گالن (gpg): یک دانه (64.8 mg) از کربنات کلسیم در گالن (3.79 litres) یا 17.118 ppm
  • میلی مول بر لیتر (mmol/L): عبارت است از یک میلی مول از کلسیم (   CaCO3 ) در لیتر از آب که برابر است با 100.09 ppm . چرا که جرم مولی کربنات کیسیم برابر است با 100.09 g/mol .
  • درجه سختی کلی (dGH): عبارت است از 10 میلی گرم از اکسید کلسیم در یک لیتر آب که معادل است با 17.848 ppm .

 درجه های متنوع دیگر :

  • درجه کلارک (lark) یا درجه انکلیسی(°e or e) : عبارت است از یک دانه از کربنات کلسیم در یک ایمپریال گالن (4.55 litres) از آب، که معادل 14.254 ppm می باشد.
  • درجه آلمانی (Deutsche Härte, °dH or dH) : عبارت است از 10 میلی گرم از اکسید کلسیم در لیتر از آب، که معادل است با 17.848 ppm .
  • درجه فرانسوی (°F or f) : عبارت است از 10 میلی گرم از کربنات کلسیم در لیتر از آب، که معادل است با 10 ppm .
  • درجه آمریکایی: عبارت است از یک میلی گرم از کربنات کلسیم در یک لیتر از آب، که معادل است با 1 ppm .

 

 
 

کیفیت آب و تغیرات منطقه ای

کیفیت آب می تواند به صورت چشم گیری از یک منطقه نسبت به منطقه دیگر و متناسب با منابع آبی آن منطقه، مواد معدنی موجود در آب، تغییر کند.

سختی آب در شهر های مختلف ایران:

Incidence of Urinary Calculi in Provincial Capitals of Iran and Tap Water Data

Stone risk index

Magnesium, mg/L

Bicarbonate, mg/L

Calcum, mg/L

Water Hardness, ppm

Calculus incidence, per 100 000/y

City

0.0194

17.5

176.7

60

233.4

3222

Ilam

0.0515

6.1

178.3

56

159.3

1420

Sanandadj

60

558.5

854

Bushehr

0.0046

36.7

379.1

64

412.7

577

Sari

55

298.8

564

Birjand

0.0072

42.0

175.3

53

382.8

506

Rasht

0.0078

34.8

246.8

67

277.3

500

Shahrekord

0.0245

13.3

168.8

55

57.4

471

Urmia

52

359.2

449

Arak

0.0328

65.1

26.2

56

571.1

379

Semnan

0.0127

20.8

234.7

62

227.6

374

Tabriz

0.026

11.9

187.5

58

212.9

302

Kermanshah

0.0075

28.7

260.2

56

367.1

298

Gorgan

55

278.8

294

Mashhad

0.0066

20.9

406.0

56

419.9

253

Ardebil

0.0102

40.4

152.9

63

443.7

234

Qom

0.0198

19.2

157.8

60

193.1

233

Hamedan

0.0015

96.4

380.4

55

554.6

213

Boujnord

60

135.0

202

Qazvin

65

371.6

171

Ahvaz

55

281.7

138

Kerman

53

874.7

98

Zahden

0.0029

58.6

311.9

53

468.0

79

Shiraz

58

233.4

52

Esfahan

 

 

 
 
 

تشکیل شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

لیست مقالات آب

لیست مقالات مهندسی مکانیک

 

 

تالار سختی گیر

آخرین اطلاعات ، قیمت ها و آگهی ها درباره ی سختی گیر در تالار سختی گیر 

 

تالار رزین سایت ویکی پی جی

در تالار رزین، شما می توانید از آخرین اخبار روز رزین، قیمت، انواع، کاربرد، شرکت های تولید کننده، برندهای برتر و ... باخبر باشید

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلا مانع است.

 
 

سختی آب که معمولا، قابلیت آب در فعل و انفعال با صابون را تداعی میکند، به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب که بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم بیان می شود اطلاق میگردد. تجربه نشان داده است که آب های سخت در صورت حرارت دیدن، بر جداره تاسیسات حرارتی، رسوبات کربناتی از خود باقی می گذارند. وجود این رسوبات نه تنها باعث هدر رفتن گرما میشود بلکه باعث خسارت دیدن جدار تاسیسات نیز خواهد شد. مطالعه نشان داده که مصرف آب های سخت تر در اجتماعات، مرگ های ناشی از امراض قلبی و عروقی را به شدت کاهش می دهد. در حال حاضر هیچگونه رابطه ای میان پیدایش سنگ کلیه و سختی آب گزارش نشده است...ادامه

 
 

سختی آب کیفیتی است که بر اثر وجود بیش از اندازه نمک های محلول کلسیم و منیزیم و تا اندازه ای آهن، منگنز، آلومینیوم و روی در آن پدید می آید و سبب می شود که مصرف آب به طور کلی و به ویژه در صنعت دشواری هایی به وجود آورد...ادامه

 
 

Water hardness is the result of naturally occurring calcium and magnesium salts. Water containing small amounts of these salts is said to be soft, whilst hard water contains greater levels.   For further information on the hardness of the water supply in your area, please use the postcode search  function provided on this website…more

 
 
نظرات درباره این مطلب
 
 
نام
پست الکترونیک
نظر
 
CAPTCHA Image
Reload Image
 
مطالب مرتبط