Как найти жесткость кальция

4.1. Теоретическая часть

Жесткость
воды обусловлена присутствием в ней
растворенных солей кальция и магния.
Различают
общую,
карбонатную
и некарбонатную жесткость.

Общей
жесткостью (Жо) называется
суммарная концентрация ионов Ca²⁺
и Mg²⁺
в воде, выраженная в моль/м³
или ммоль/дм³.
Общая
жесткость воды (Ж_О)
равна сумме карбонатной и некарбонатной
жесткости.

Ж_О
=
[Са²⁺]
+ [Mg²⁺]
= Ж_К
+
Ж_НК;
(ммоль/дм³)

Количественно
жесткость воды определяется суммой
молярных концентраций эквивалентов
ионов кальция и магния, содержащихся в
1 дм³
воды (ммоль/дм³,
мг — экв/дм³
).

Карбонатная
(временная)
жесткость
(Ж_К)
обусловлена содержанием в воде
преимущественно гидрокарбонатов (и
карбонатов при рН > 8,3) солей кальция
и
магния:
Ca(НСО₃)₂,
Мg(НСО₃)₂,
(МgСО₃).

Некарбонатная
жесткость воды (Ж_НК)
обусловлена присутствием в воде сульфатов
и
хлоридов
солей кальция и магния:
СаSO₄,
MgSO₄,
СаС1₂,
MgС1₂.
Некарбонатная
жесткость –
часть общей жесткости, равная разности
между общей и карбонатной жесткостью:

Жнк
= Жо – Жк

По
величине жесткости природную воду делят
на: очень мягкую — до 1,5 ммоль/дм³;
мягкую — от 1,5 до 4 ммоль/дм³;
средней жесткости — от 4 до 8 ммоль/дм³;
жесткую — от 8 до 12 ммоль/дм³;
очень жесткую — свыше 12 ммоль/дм³.

В зависимости от конкретных требований
производства допускаемая жесткость
воды может быть различной. Жесткость
воды хозяйственно-питьевых водопроводов
не должна превышать 7
ммоль/дм³
(мг-экв/дм³).

4.2. Пример решения индивидуального задания

Пример.

Условие
задания: Рассчитать
карбонатную, некарбонатную и общую
жесткость воды, если в 1м³
исследуемой воды содержится 80 г Ca²⁺;

55
г Mg²⁺;
415 г HCO₃^—.

Дано:

m
(Са²⁺)
= 80 г
= 80 000 мг

m
(Mg²⁺)
= 55 г = 55 000 мг

m
(HCO₃^—)
= 415 г = 415 000 мг

V(Н₂О)
= 1 м³
= 1000 дм³

Жо
-? Жк — ? Жнк — ?

Решение

1).
Жесткость общую рассчитывают по формуле:

Жо
=[Са²⁺]
+ [Mg²⁺]
=

+;
мг – экв/дм³

где:
[Са²⁺],
[Mg²⁺]
– концентрация ионов в мг-экв/дм³;

m
(Са²⁺),
m (Mg²⁺)
– содержание ионов Са²⁺
и
Mg²⁺
в мг;

V(Н₂О)
– объем воды, дм³;

Э
(Са²⁺),
Э (Mg²⁺)
– эквивалентная масса ионов Са²⁺
и
Mg²⁺,
которая равна:

Э
(Са²⁺)
=

Э(Mg²⁺)
=

Тогда:

Жо
= [Са²⁺]
+
[Mg²⁺]
=

=3,99
+
4,52
= 8,5 мг-экв/дм³

2).
Рассчитываем жесткость карбонатную
(Жк) по формуле:

Жк
= [НСО₃^—]
=

где:
[НСО₃^—]
— концентрация в мг-экв/дм³;
m
(НСО₃^—)
– содержание иона НСО₃^—
в
мг; V(Н₂О)
– объем воды, дм³;
Э (НСО₃^—)
– эквивалентная масса иона НСО₃^—,
которая равна:

Э
(НСО₃^—)
=

Тогда:

Жк
= [НСО₃^—]
=

3).
Рассчитываем жесткость некарбонатную
(Жнк), как разность между жесткостью
общей и карбонатной:

Жнк
= Жо – Жк = 8,5 – 6,8 = 1,7 мг-экв/дм³

4).
Результаты расчетов приведены в табл.
4.6.

Таблица
4.6

Показатели жесткости исследуемой воды

Наименование показателя:	Содержание в:
мг-экв/дм3	мг/дм3
Са2+	3,99	3,99 • 20,04 = 80
Mg2+	4,52	4,52 • 12,16 = 55
Жесткость общая, Жо	8,5	—
Жесткость карбонатная, Жк	6,8	—
Жесткость некарбонатная, Жнк	1,7	—

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #

  10.02.20161.72 Mб14referat_turbaza.docx

• #
• #
• #
• #
• #
• #

Что вообще означает жесткость воды?

Жесткость воды отражает количество растворенных в воде минералов и в значительной степени  кальция и магния. В зависимости от концентрации  растворенных минералов вода может быть классифицирована как “мягкая” или как “жесткая” различной степени (рис. 1).

Классификация	CaCO3 (мг/л)
Мягкая	≤ 60
Умеренно жесткая	61 — 120
Жесткая	121 — 180
Очень жесткая	> 180

Как узнать насколько вода жесткая.

Если уровень жесткости достаточно высок, чтобы считать воду “жесткой”, вы можете почувствовать эффект при использовании мыла. Высокий уровень кальция и других растворенных минералов, присутствующих в жесткой воде, вступает в реакцию с мылом, образуя меньше пены, снижая общую эффективность чистящего средства и в конечном итоге образуя отложения, известные как “мыльная пена”. Если вы когда-либо мыли посуду и заметили наличие пятен и / или пленок после стирки и сушки вы понимаете, какие эстетические последствия жесткая вода может оказать на процесс очистки. Однако при нагревании жесткой воды эти растворенные минералы более склонны выпадать в осадок. Наиболее распространенным нарушителем является карбонат кальция (CaCO3), который потенциально может вызвать дорогостоящие механические проблемы как для промышленных, так и для бытовых водопользователей. Эти отложения часто называют “накипью”; накипь может увеличить затраты на нагрев воды и снизить эффективность и срок службы электрических водонагревателей и другого оборудования. CaCO3 также может накапливаться в трубах, снижая давление и вызывая засорение. Таким образом, измерение жесткости воды обычно производится при очистке воды и в промышленных применениях на водной основе, таких как питьевая вода, сточные воды, бойлерные и градирни.

Кальций и Магний являются ключевыми игроками

При тестировании на жесткость воды кальций и магний являются двумя компонентами, используемыми для определения общей жесткости воды, поскольку оба являются основными влияющими факторами. Результаты определения жесткости выражаются в миллиграммах CaCO3, эквивалентных общему количеству кальция и магния, присутствующих в одном литре воды, или мг/л CaCO3.

Как  проверить воду на жесткость?

Титрование является золотым стандартом при измерении жесткости воды, где кальций и магний образуют комплексы с титрантом, EDTA. При выполнении этого титрования с помощью автоматического потенциометрического титратора существуют два различных способа контроля этой реакции: 

(1) с помощью ионоселективного электрода кальция (ISE) или 

(2) фотометрического электрода. 

Выбор электрода основан на общей цели измерения и предпочтениях пользователя, причем оба метода имеют свои плюсы и минусы (рисунок 2). Ниже мы подробно рассмотрим различия между двумя методами, чтобы помочь вам определить, какой  более подходит для вашей задачи.

Рисунок 2. Плюсы и минусы определения жесткости с помощью ISE и фотометрического электрода

За	Кальций ISE	Фотометрический электрод
Определите кальций и магний за одно титрование (один образец).	Минимальные затраты на обслуживание
Минимальные изменения в процедуре ручного титрования.
Против	Требуется значительно больше технического обслуживания электродов.	Требуется два отдельных титрования (два образца) для определения жесткости по кальцию и магнию.
Более высокие начальные и текущие затраты (ISE, модули и необходимые химикаты)

Метод c использованием кальциевого ионоселективного электрода (ISE)

В присутствии TRIS-буфера кальциевый ионоселективный электрод ISE можно использовать для определения как кальция, так и магния в одном титровании. По завершении титрования результаты автоматически рассчитываются для общей жесткости, жесткости по кальцию и жесткости по магнию. Это позволяет использовать один образец для всех трех анализируемых веществ, что выгодно пользователям с высокой пропускной способностью образцов. Однако этот метод требует несколько более высоких начальных и периодических затрат на необходимые материалы и расходные материалы; цена на кальций ионоселективный электрод (ISE) составляет в среднем от 800 до 1000 долларов. Кроме того, ISE требует больше времени для подготовки и обслуживания электродов, что делает кривую обучения более крутой для тех, кто не знаком с ионоселективными электродами.

Рисунок 3. Титрование с двумя точками эквивалентности (EQP) методом кальциевого ISE, где EQPT 1 (7,528 мл) относится к жесткости кальция, а EQPT 2 (1,682 мл) относится к жесткости магния.

Метод с использованием фотометрического электрода

   

В  соответствии со стандартными методами исследования природной воды и сточных вод, общую жесткость и жесткость кальция можно определить с помощью цветного индикатора, где жесткость магния рассчитывается путем вычета, как показано в (1):

Твердость по магнию = Общая твердость (Титрование №1) – Твердость по кальцию (Титрование №2) (1)

В присутствии индикаторного красителя тестируемый раствор изменит цвет, сигнализируя об окончании титрования. Индикаторные красители используются при ручном титровании на жесткость, а также могут быть использованы при автоматическом титровании с использованием фотометрического электрода. Там, где на ручное титрование часто влияет человеческая ошибка (из-за субъективного определения конечной точки цвета), автоматическое титрование исключает эту субъективность с помощью электрода для обнаружения изменения цвета.

С выпуском прикладных фотометрических электродов Hanna Instruments это альтернативное определение цветовых индикаторов стало более доступным и доступным, чем когда-либо. Создав четыре различных фотометрических электрода с различными длинами волн, Hanna Instruments значительно снизила стоимость фотометрического определения, позволив приобрести электрод с одной длиной волны примерно за 400 долларов в отличие от ненужного многоволнового электрода стоимостью более 3000 долларов. Фотометрические электроды требуют минимального технического обслуживания и значительно снижают текущие затраты, в то время как для клиентов, которые в настоящее время проводят тестирование с помощью ручного титрования, текущие процедуры и реагенты могут быть легко переведены на автоматизацию. Однако для определения всех составляющих твердости с помощью этой методологии требуются два отдельных титрования (и, следовательно, два отдельных образца). Для некоторых это может оказаться проблематичным при обработке с высокой пропускной способностью или при наличии ограничений, связанных с малым объемом образца.

Рисунок 4. Процедура определения твердости с помощью ISE и фотометрического метода.

Автоматический титратор
		и
525 нм Фотометрический электрод	или	Кальциевый ISE
↓		↓
Титрование #1	Титрование #2		Титрование
↓	↓		↓
Общая жесткость pH 10 — 12 Индикатор цвета #1	Жесткость по кальцию pH > 12 Индикатор цвета #2		Общая жесткость, жесткость по кальцию и жесткость по магнию,pH 10-12,не требуется никакого цветового индикатора
↓
Жесткость по магнию = Общая жесткость (Titr. #1) — Жесткость по кальцию (Titr. #2)

Краткий обзор

Подводя итог, можно сказать, что при исследовании вариантов внутренней автоматизации контроля жесткости воды важно учитывать средства и цели :

• 
  Проводите ли вы в настоящее время собственное ручное титрование и предпочитаете ограничивать изменения в процедуре?

• 
  Есть ли у вас высокая пропускная способность (>25) образцов в день?

• Сколько времени будет отведено на ежедневные тесты?

• Требуется ли для подавляющего большинства образцов общая жесткость, а также жесткость по кальцию и магнию?
• Какова техническая подготовка тех, кто проводит тесты?
  

Ответив на эти вопросы, вы будете лучше подготовлены к тому, чтобы определить, какая методология наиболее подходит для вашей  организации.

Жесткость воды

Задача 78.

Вычислить жесткость воды, если в 140 л воды содержится 16,2 г ионов кальция и 2,92 г ионов магния.

Решение:

1000 — перевод г в мг

w 16,2-1000 2,92-1000 _ .

Ответ: Ж= 7,53 ммоль/л.

Задача 79.

Определить массу сульфата кальция в 200 л воды, если жесткость, обусловленная этой солью, равна 9 ммоль/л.

Решение:

откуда

Ответ: г

Задача 80.

Постоянная жесткость воды объемом 10 л обусловлена наличием сульфата магния. Определить массу буры , необходимую для устранения постоянной жесткости, равной 5 ммоль/л. Написать уравнение протекающей реакции

Решение:

Ответ: г

Задача 81.

На титрование 100 воды, содержащей гидрокарбонат магния, ушло 12 0,15 н раствора . Написать уравнение протекающей реакций. Рассчитать жесткость воды и определить массу соли, содержащейся в 40 л этой воды.

Решение:

Составляем уравнение реакции:

Согласно закону эвивалентов

откуда

Определяем массу гидрокарбоната магния содержащейся в 40 л воды:

, откуда

(мг/ммоль);

Ответ: = 52,56 г.

Задача 82.

При кипячении 2 л воды (при ), содержащей только гидрокарбонат магния, образовался осадок массой 28 мг. Написать уравнение протекающей реакции. Определить жесткость воды и массу соли в 0,5 этой воды.

Решение:

При кипячении воды, содержащей гидрокарбонаты кальция, магния или железа, осадок выпадает в результате следующих реакций:

Так как все вещества реагируют и образуются в равных количествах их эквивалентов: , поэтому жесткость можно рассчитать по массе осадка гидроксида магния.

Массу гидрокарбоната магния в 0,5 воды определяем по формуле.

откуда

Ответ:

Задача 83.

Для устранения жесткости к 10 л природной воды, которая содержит 0,015% гидрокарбоната кальция и 0,005% гидрокарбоната магния, добавили гашеную известь. Плотность воды 1 г/. Написать уравнения протекающих реакций. Определить массу гашеной извести, необходимую для устранения временной жесткости.

Решение:

Гидроксид кальция (гашеная известь) используется для устранения временной жесткости.

При этом протекают следующие реакции:

Необходимые для расчета массы солей найдем по их массовым долям в воде

Откуда

Массу гашеной извести, необходимую для устранения временной жесткости рассчитываем по уравнениям реакции:

Ответ: =1,192 г.

Эти задачи взяты со страницы готовых задач по предмету химия:

Решение задач по химии

Возможно эти страницы вам будут полезны:

В последние годы нам все чаще рассказывают о влиянии жесткой воды на организм и её губительном воздействии на бытовую технику. Откуда берется такая вода, и почему её называют жесткой? С научной точки зрения уровень жесткости обусловлен концентрацией ионов магния (Mg) и кальция (Сa). Чем меньше их содержится в жидкости, тем она мягче и полезнее. Тогда возникает резонный вопрос: как определить жесткость воды?

Что значит жесткость воды

Важнейшим свойством водопроводной воды является жёсткость. Данное качество сообщают ей соли кальция и магния, именуемые солями жёсткости. Чем меньше этих включений, тем вода будет мягче. Единая мера измерения жёсткости в мировом масштабе пока не установлена.

Согласно государственному стандарту ГОСТ 31865-2012 мерой жёсткости в Российской Федерации принят градус (º Ж), равный 1мг-экв/л (равно содержанию кальция или магния в концентрации ½ миллимоля на литр).

Чтобы соотнести градусные меры разных стран, в качестве условной принята единица пропромилле (ppm –part per million), т.е. миллионная часть (1·10⁻⁶) базовой массы: 1ppm=0,0001% (1мг/кг).

Что до бытовых приборов, то их показатели обычно указаны в единицах производителя. Для сравнения данных характеристик с нормативами, установленными в нашей стране, их переводят в российские единицы измерения.

Известны три типа жёсткости:

В нашей стране воду группируют по степени общей жёсткости:

• мягкая – до 2°Ж;
• средняя – 2-10 10°Ж;
• жёсткая – от 10°Ж.

Для чего необходимо определять жесткость воды

Чрезмерно жёсткая или очень мягкая вода представляет опасность для бытовой техники и нашего здоровья. Последняя способствует удалению из организма кальция, что ослабляет структуру костей и зубов. В мягкой воде ускоряется коррозия металлических деталей домашних бытовых приборов, для предотвращения которой применяют ингибитор.

Какой вред приносит жёсткая вода:

Не забывайте определять жесткость воды, получаемой из водопровода или другого источника. Чтобы значительно продлить срок службы ваших нагревателей, посудомоечной и стиральной машин, используйте доступные смягчители воды.

Перед покупкой дорогостоящих устройств и реагентов, узнайте, какие соли и сколько содержит вода из вашего крана. Следует отметить, что параметр общей жёсткости непостоянен и определяется числом осадков, таянием снега и прочими явлениями природы, которые меняют плотность солей. Для правильного выбора смягчителей сделайте предварительный анализ воды на жёсткость.

Для применения в быту (водных процедур, уборки, стирки) достаточно единожды определить этот показатель и при необходимости покупать нужные средства. При повышенной жесткости для приготовления еды лучше пользоваться качественной бутилированной водой и время от времени проверять её состояние простым портативным прибором на предмет общего содержания солей и карбонатов.

4 простых способа определить жесткость воды

1. Определить среднюю жёсткость воды в населённом пункте.

Данный способ подходит и для централизованного водопровода, и для скважин (но в случае с последними при выяснении мнения соседей следует учитывать глубину).

Как правило, жёсткость городской воды составляет менее 7 мг-экв/л, что имеет большое значение для горводоканала. При повышенном показателе быстро забивается накипью трубопровод горячей воды.

Данный способ прост, однако неточен, поскольку в городах чаще всего несколько источников воды. К тому же глубинная вода может очень разниться от дома к дому.

1. При помощи мыла.

Эта методика основана на слабой мылкости хозяйственного мыла в воде высокой жесткости. Известно, что мыльная пена образуется тогда, когда мыло связывает излишек солей магния и кальция.

Возьмите 1г мыла, измельчите и постепенно, чтобы не взбивалась пена, растворите его в малом количестве нагретой дистиллированной воды.

Теперь вылейте раствор в цилиндрический стакан и добавьте дистиллированную воду до высоты 6 см (при 60 % жирности мыла) или до 7см (при содержании жирных кислот 72 %). Эти цифры всегда указаны на куске мыла. На сантиметр полученного раствора приходится столько мыла, сколько потребуется для связывания солей жесткости, которых обычно вмещается 1dH на литр воды.

Затем возьмите литровую банку и заполните проверяемой водой наполовину. Постепенно вливайте туда мыльный раствор, непрерывно помешивая. Вначале появятся лишь темные хлопья, а после – цветные пузыри. Образование плотной белой пены указывает на то, что соли жесткости в тестируемой воде полностью связаны. Теперь осталось просчитать, какой уровень (количество сантиметров) из полученного раствора было вылито. Зная, что 1см связал в 0,5л воды объем солей равный 2dH, делаем следующий вывод: если для образования пены вы долили 4 см мыльного состава, значит, жесткость воды составляет 8dH.

Если вдруг раствор закончился, а пены не получилось, следовательно, жесткость воды больше 12dH. В этом случае для вычисления необходимого показателя повторите опыт, только тестируемую воду разбавьте дистиллированной водой вдвое. Показатель, полученный при повторном исследовании, умножьте на 2.

Как правило, стандартные стаканы имеют похожие параметры: высоту –10 см, емкость – 200-250 мл, верхний диаметр – 73 мм, диаметр дна – 55 мм и больше. Итак, средний диаметр сосуда равен 63мм. Максимально точно вы сможете определить жесткость воды при использовании химического стакана в форме цилиндра приблизительным диаметром 6 см. Можно взять и конусообразный стакан, но в этом случае погрешность увеличится.

Следует заметить, что стопроцентной точности измерения данным способом вы не получите, однако отклонения в пределах 1-2 dH достаточно, чтобы узнать о состоянии воды. Эта погрешность обусловлена различием ширины донышка и края сосуда, куда налит мыльный раствор. Кроме того, имеет значение качество мыла и дистиллированной воды, а также ваш опыт проведения подобного анализа.

Данный метод весьма прост и помогает установить жесткость воды самостоятельно, поэтому из-за незначительной погрешности при её нахождении не стоит отказываться от столь удобного способа.

1. Определить жесткость воды по толщине накипи.

Как известно, при нагревании соли жёсткости превращаются в накипь. Когда температура воды повышается, внутри трубопроводов и на нагревательных элементах (спирали, тэны) появляется устойчивый налёт – накипь. Она забивает сеточки, лейки душей и аэраторы кранов.

Способ подобен проверке с мылом, только проводится дольше и требует большего объема воды, поскольку накипь собирается медленнее. К примеру, если по истечении месяца засоряются аэраторы кранов, вероятнее всего жёсткость воды составляет более 10 мг-экв/л.

1. С использованием реагентов.

Элементарный и сравнительно дешевый способ. Где брать реагенты? В торговых точках, где продают товары для аквариумов.

Как сделать тест? У каждого производителя свой метод тестирования, поэтому инструкции различаются.

Еще 6 вариантов, как определить качество воды в домашних условиях

Как же определить жесткость воды в домашних условиях? Известны шесть простых способов:

Как определить постоянную жесткость воды и временную

Временная жесткость воды, называемая карбонатной, встречается почти в каждом из случаев. Чтобы точно подтвердить её наличие, пользуются специальными методами.

Временная жесткость воды возникает из-за содержания в ней катионов кальция, железа и магния, а также анионов гидро- и бикарбонатов (II). Данный показатель устанавливают так: при нагревании воды гидрокарбонаты распадаются с образованием слаборастворимого карбонатного осадка, углекислого газа и воды.

Чтобы определить постоянную жесткость воды, нужно найти в ней концентрацию солей магния и кальция – фосфатов, сульфатов и хлоридов, полностью растворяемых в воде без осадка при кипячении. Их можно удалить при помощи фильтров с ионообменной смолой, путем электродиализа или обратного осмоса. Для вычисления общей жесткости воды складывают коэффициенты постоянной и временной жесткости.

Как определить жесткость воды с помощью специальных приборов и тестов

Разумеется, любая вода должна обладать оптимальной жесткостью, иначе она будет вредна для человека из-за абсолютного отсутствия солей. Так, при минимальном содержании карбонатных солей возникают болезни сердечнососудистой системы.

С точки зрения резервуаров для нагревания мягкая вода провоцирует коррозию. Поэтому в теплоэнергетике после работы на мягкой воде поверхность оборудования обрабатывается специальным раствором, замедляющим данный процесс.

Вода из любого источника имеет определенный индекс жесткости. При этом хорошо, если он средний по величине, потому что излишек солей, подобно их нехватке, вызывает нежелательные последствия.

Как определить жесткость воды? Сегодня это несложно. Можно купить специальные приборы для контроля этого показателя на производстве и в быту. Самый подходящий вариант – прибор TDS-3, который встречается на прилавках под разными названиями.

Можно применять другой, сравнительно дешевый аппарат – электролизер, который тоже позволяет оценивать жесткость воды. 

Он не сможет просчитать степень жесткости в цифрах, зато окрасит воду в конкретный цвет с учетом содержания в ней соли. Путем электролиза по цвету воды вы определите, какие именно примеси в ней присутствуют.

Максимально точный метод нахождения жесткости —лабораторный. Сдайте воду на анализ, к примеру, в санэпидстанцию. Там не только проверят скопление солей жесткости, но и измерят долю нитратов, пестицидов, железа, сероводорода, примесей органики и прочих веществ, характерных для грунтовых вод. При выборе очистной системы для коттеджа анализ воды крайне необходим. 

Для оценки жесткости воды можно использовать тестовые полоски. Их предлагают в зоомагазинах, салонах по продаже кофемашин, а иногда — в крупных сетях бытовой техники. Этот тест позволит приблизительно определить жесткость воды. На бумаге имеется реагент, который меняет цвет при реакции с водой. Полоска погружается в воду на недолгое время, а яркость её окраса зависит от концентрации солей в воде.

Из недостатков этого метода можно назвать неточность и сложности с толкованием результатов теста. Вначале нужно примерно установить интенсивность окраса в сравнении с «палитрой» предлагаемых оттенков. Затем перевести указанные на палитре индексы жесткости из зарубежных градусов в российские, поскольку качественные тестовые полоски в основном производят в Европе.

Как самому создать прибор, чтобы определить жесткость воды

Устройство для определения жесткости воды можно сделать своими руками. Для этого потребуется:

• нержавеющая сталь размером 50×50см;
• прозрачная трубка;
• очищающий фильтр для воды;
• контейнер из пластика вместимостью 1,5 литра;
• обратный клапан для жидкости;
• гайки и шайбы;
• болты М6×150;
• штуцеры.

 

Основанием будущего электролизера станет лист нержавейки. Для этого отлично подойдет импортная сталь AISI 316L или отечественная марки 03Х16Н15М3.

Металл размечают и нарезают на 16 равных квадратов, у каждого из которых отсекают один угол и делают отверстие в противоположном углу. Оно пригодится позднее. Принцип работы прибора состоит в направленном потоке электричества между противоположно заряженными пластинами, который вызывает распад молекулы воды на водород и кислород.

Чтобы улучшить движение тока, пластины подключают попеременно: вначале положительный заряд, потом отрицательный. Трубку использует в целях изоляции. От нее отрезают кольцо и делают разрез для получения полоски шириной 1 мм.

Пластины закрепляют при помощи шайб. Сначала на болт прикручивают шайбу, затем туда же надевают пластину, потом три шайбы и опять пластину и т.д. Для каждого заряда потребуется по 8 пластин. Все операции следует выполнять аккуратно во избежание контакта спилов с электродами.

Далее для создания прибора, позволяющего определить качество воды, стягивают гайки и изоляцию пластин. Полученную конструкцию помещают в пластиковый контейнер соответствующего размера.

В точках соприкосновения болтов со стенками бокса просверливают два отверстия. Если болты не входят в ёмкость, их укорачивают и затягивают гайками для герметичности соединения. Затем проделывают отверстия для штуцеров в крышке. Чтобы обеспечить герметичность шва, его промазывают силиконовым герметиком.

Перед тем как измерять жесткость воды данным устройством, не лишним будет проверить его работоспособность. Прибор включают в сеть, наполняют водой на уровень болтов, закрывают крышкой. К штуцеру подключают трубку, второй конец которой опускают в воду. Возникновение тока можно наблюдать визуально.

Теперь постепенно повышают ток. Очищенная дистиллированная вода имеет плохую электропроводность, поэтому для получения электролита туда добавляют щелочь, к примеру, гидроксид натрия (NaOH), который имеется в составах для очищения труб типа «Крот» или др. Обратный клапан исключает избыточное скопление газов. Итак, вы собственноручно собрали прибор, который в поможет определить жесткость воды.

5 способов, как смягчить жесткую воду

Способ 1. Высокие температуры

Как известно, кипячение уничтожает микробы, а примеси преобразует в углекислый газ и осадок. Для этой процедуры электрочайник не годится. Необходима кастрюля соответствующего объема: если её применяют для готовки еды или чая, подойдет 5-ти или 10-литровая емкость. Сосуды вместимостью 20 л и более подойдут для купания или стирки. Однако ежедневное кипячение такого количества воды довольно утомительно, а ежемесячный платеж за электроэнергию поднимется в разы.

Чтобы сделать мягче питьевую воду, можно налить её в металлический чайник или кастрюлю и поставить на сильный или средний огонь, а после закипания убавить нагрев до минимального. Оставить воду на огне минут на 45-50, затем снять и остудить. На отстаивание потребуется примерно сутки или более, пока металлы выпадут в осадок. Очищенную воду осторожно сливают, не смешивая с твердыми частицами, которые осели на дне кастрюли.

Похожим способом снижают жесткость воды в электрочайнике. Жидкость, оставшуюся после приготовления чая, аккуратно переливают в стеклянную емкость и убирают её от солнечного света. Через 12 часов вредные металлы осядут, и вода станет подходящей для питья.

Процесс кипячения имеет два серьёзных недостатка:

Не порадует вас и вкус термически обработанной жидкости.

Способ 2. Холодный способ

При экстремально низких температурах магний и остальные соли замерзают. В этом случае законы физики могут послужить для очистки и смягчения воды. Нужно просто налить её в стеклянную банку (можно плоскую кастрюлю) и поставить в морозилку. В зимнее время функции холодильника отлично выполнит балкон.

При этом придется контролировать ход заморозки, поскольку 75-90 % воды должны превратиться в лед, а остальные 10-25 % – остаться жидкостью. Именно в этом малом остатке присутствуют соли, которые нужно вылить в раковину. Полученный кусок льда оттаивают естественным образом и используют по назначению. В этой воде остается кислород и часть полезных элементов, она вполне годится для полива комнатных растений, ежедневного питья, умывания и приготовления еды.

Как смягчить колодезную или скважинную воду для купания и стирки? Если в вашем хозяйстве имеется металлическая ванна или пластмассовые бочки, их убирают под навес либо в затененное место. В них наливают воду и отстаивают 3-6 дней, пока не появится осадок. Затем осторожно сливают (вычерпывают) верхнюю часть воды, а осадок с примесями выливают вдали от огорода и сада. Точно так же очищают дождевую воду, однако это не обеспечит 100 %-й результат.

Способ 3. Кремний

Этот минерал снижает концентрацию солей. В старину внутреннюю часть колодцев покрывали кремнием и несколько слоев выкладывали на дно. Даже сегодня в городских квартирах можно встретить кремниевые пластины. Для смягчения питьевой воды её наливают в бутыль или кастрюлю и кладут туда кусочки хорошо промытого минерала. Оставляют отстаиваться на 2-3 дня, в идеале ждут неделю, пока пластины впитают соли. При этом вода становится вкуснее и мягче. Кремний не только очищает жидкость, но и насыщает её полезными элементами. Кремниевая вода применяется в народной медицине для профилактики и лечения ряда заболеваний.

Способ годится для небольшого объема воды, которого хватит для приготовления пищи, чая или питья в «сыром» виде.

Способ 4. Подручные средства для бытовых нужд

Знаете ли вы, что обычная пищевая сода тоже способна нейтрализовать соли? Она более безобидна и не подсушивает кожу, поэтому часто используется как смягчитель воды для умывания. Как это делается? В холодную или теплую воду (250-500 мл) добавляют ¼ чайной ложки соды и перемешивают до окончательного растворения. Через 10-15 минут можно принимать водные процедуры.

Что касается кальцинированной соды, она более агрессивна и имеет отбеливающие свойства. Эту добавку используют при стирке белья из расчета 1-2 чайные ложки на 10-15 л воды. Можно предварительно смешать её с моющим средством, чтобы получить больше пены и удалить сложные пятна.

Кальцинированная сода защищает от накипи внутреннюю поверхность стиральной машины, ею можно чистить электрочайники. Но употреблять воду с содой для питья все же не стоит.

Если водопроводная вода сушит кожу, можно наливать нужное количество в отдельную посуду и разбавлять фруктовыми (можно овощными) соками. Пропорция следующая: на стакан (250 мл) воды – 50-100 мл натурального сока. Хорошо перемешать. Если нет сока, возьмите немного капустного или огуречного рассола. Имеющиеся в нем кислоты реагируют с солями жесткости и уменьшают их концентрацию.

В связи с этим хорошие отзывы и о миндальных отрубях. Ореховые семена прессуют и выжимают масло, а из сухого жмыха формируют толстые плиты, отправляемые на мельницу. Там их измельчают, после чего с успехом добавляют в косметические препараты. Полученный миндальный порошок размешивают с водой в пропорции 1 столовая ложка на стакан. Ореховый состав годится также для умывания и прочих водных процедур.

Чтобы уменьшить жесткость воды для купания или стирки, используют мыльную стружку. В первом случае подойдет косметическое мыло (какое вам нравится), во втором – хозяйственное. От брусочка отрезают небольшой кусок и трут на терке для образования 15-20г стружки (примерно столовая ложка с горкой). Затем добавляют тертое мыло в банку (0,5л) и мешают до растворения и получения пенки. В большой сосуд на 10-12л наливают водопроводную или скважинную воду и мыльный раствор. При избытке пены добавляют немного чистой воды.

Раствор настаивают до утра или оставляют на сутки. Этого достаточно, чтобы мыло прореагировало с солями тяжелых металлов, отправляя их на дно в виде осадка. Утром осторожно сливают чистую воду и добавляют в неё борную кислоту (две-три ложки). Все! Раствор для стирки приготовлен.

Хозяйственное мыло хорошо защищает от накипи стиральную машину-автомат. Нужно отрезать ¼ бруска (можно меньше), завернуть его в кусок ткани (мешочек) и поместить в барабан. Теперь осталось положить белье, добавить необходимую дозу порошка и включить режим стирки.

Сегодня магазины бытовой химии предлагают смягчающие соли, выпускаемые в таблетированном виде. Их добавляют в посудомоечные машины для профилактики скопления накипи на нагревательных элементах.

Жесткая вода вредит и комнатным растениям. Для полива можно подготовить смесь с древесной золой, которая очистит воду от примесей, а растения защитит от гниения и насекомых. На литр воды потребуется 3 г натуральной золы и некоторое время на отстаивание. Раствор можно процедить, но это необязательно, иногда растения поливают вместе с частицами золы.

Еще один вариант – это торф, которого на 1 литр воды потребуется всего 10 г. Раствор хорошо вымешивают и увлажняют почву в цветочных горшках.

Способ 5. Фильтры и их разновидности

Любители самостоятельной очистки пробуют избавиться от чрезмерной жесткости воды, используя соду, буру или нашатырный спирт. Однако эти способы бессильны перед множеством вредных примесей. Самый современный и оптимальный вариант для пользователя – это бытовые фильтры.

Симпатичные кувшины завоевали популярность благодаря красивому дизайну, эффектно дополняющему кухонный интерьер, и лояльности цены. Внутри сосуда находится сменный картридж. Фильтрующие пластины удерживают молекулы солей, очищая воду. Подобные кувшины полезны и практичны, однако картридж нужно будет менять раз в 1,5-2 месяца в зависимости от состава примесей в воде.

• Ионообменные и магнитные варианты.

Этот прибор состоит их пары сильных магнитов, которые образуют мощное поле и притягивают молекулы металлов. Проходя через этот фильтр, вода смягчается. При этом не используются химические составы, однако воздействие данного способа на организм до конца не изучено. Похожие устройства обычно применяют в котельных для очищения воды, передаваемой в систему отопления.

Смягчители-ионообменники предполагают два резервуара: первый наполняется особенной смолой, второй – раствором соли. Вода смягчается в два этапа. Попадая в сосуд со смолой, она избавляется от солей жесткости, частиц железа и других примесей. В солевом растворе вода обогащается натрием и становится гораздо мягче. Она пригодна для питья, гигиенических процедур и стирки.

• Технология обратного осмоса.

Конечно, фильтр для обратного осмоса стоит дорого, но именно он – самый лучший вариант для городской квартиры и собственного коттеджа. Он подходит для уменьшения жесткости питьевой и аквариумной воды. Чаще всего прибор устанавливают на кухне и подключают к водопроводу.

Вода подается в первый резервуар с концентрированным раствором, где она освобождается от соединений тяжелых металлов. Затем под действием высокого давления она проходит во вторую часть фильтра, где концентрация раствора меньше. Данный состав утяжеляет элементы вредных примесей, чтобы они задерживались в полупроницаемых мембранах.

На выходе из фильтра вода похожа на дистиллированную. Этот принцип имеет единственный недостаток – ликвидация и вредных, и полезных минералов. В дальнейшем приходится восстанавливать её структуру, чтобы сделать подходящей для питья. Метод обратного осмоса годится для очищения технической воды, рассчитанной на купание, стирку и бытовые нужды.

• Фильтр для стиральной машинки.

Все знают, что современная стиральная машина защищена от накипи при помощи магнитного мяча, а «посудомойка» – смягчающими солями. Внутри этого мяча находится наконечник, притягивающий микрочастицы металлов. Благодаря магнитному полю вредные примеси не могут оседать на трубах. Вдобавок электромагниты очищают технику от слоя затвердевших отложений.

Молекулы магния и железа будто бы соскребают налет, который удаляется сливной водой. Если применять полезный мячик при каждой стирке, вы увеличите срок службы своей машины и сэкономите на ремонтех. К тому же, мягкая вода требует меньше порошка, а при стирке потребляется мало электричества, потому что чистый тэн греется быстрее.

Если качество воды оставляет желать лучшего…

Проблему воды в доме можно частично решить, установив качественный фильтр, но постепенно может возникнуть необходимость замены комплектующих в таких системах, ведь от этого напрямую зависит качество очистки воды для питья.

В то же время остается нерешенным вопрос: как добиться того, чтобы вода наилучшего качества была на нашем рабочем месте или у ребенка в школе? Решением будет купить воду с доставкой.