سختی آب آشامیدنی چه اثراتی دارد؟

سختی آب به میزان املاح معدنی به‌ویژه کلسیم و منیزیم محلول در آب گفته می‌شود. اگر بعد از شست‌وشوی دست‌ها احساس لیزی کنید یا روی ظروف شیشه‌ای لکه و کدری ببینید، احتمالاً با آب سخت سروکار دارید. این نوع آب علاوه بر ایجاد رسوب و گرفتگی در لوله‌ها و لوازم خانگی مانند سماور، آبگرمکن و ماشین لباسشویی، می‌تواند بر سلامت انسان نیز تأثیر بگذارد. مصرف طولانی‌مدت آب دارای سختی بالا ممکن است باعث فشار بیشتر بر کلیه‌ها و افزایش احتمال تشکیل سنگ کلیه شود. همچنین، سختی زیاد باعث کاهش کف‌دهی صابون و شوینده‌ها و افزایش مصرف آن‌ها می‌گردد. با این حال، وجود مقدار متعادلی از املاح معدنی برای بدن مفید بوده و در استحکام استخوان‌ها نقش دارد. در این مقاله، علاوه بر تعریف سختی آب، به معایب، اثرات آن بر سلامتی و تجهیزات، مزایا و بهترین روش‌های کاهش سختی آب آشامیدنی برای بهبود کیفیت و طعم آن می‌پردازیم.

همچنین بخوانید:

♣ انواع آب شیرین کن ها | مقایسه، مزایا، معایب

♣ ضدعفونی کردن آب آشامیدنی و کنترل میکروبی مخازن آب

مفهوم سختی در آب چیست؟

سختی آب به مقدار املاح معدنی محلول مانند کلسیم، منیزیم و آهن در آب گفته می‌شود. این سختی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود:

• سختی کربناتی 

این نوع سختی به دلیل وجود بی‌کربنات‌ها و کربنات‌های کلسیم، منیزیم و گاهی آهن ایجاد می‌شود. این نوع سختی با حرارت دادن یا جوشاندن آب قابل کاهش است و به همین دلیل «سختی موقت» نیز نامیده می‌شود.

• سختی غیرکربناتی 

این سختی از نمک‌های محلول دیگری مانند سولفات‌ها، کلریدها و نیترات‌های کلسیم، منیزیم و آهن ناشی می‌شود. سختی غیرکربناتی با جوشاندن از بین نمی‌رود و برای حذف آن نیاز به روش‌هایی مانند سختی‌گیر رزینی، اسمز معکوس (RO) یا تبادل یونی است. در واقع، وجود یون‌های مثبت (کاتیون‌ها) مانند کلسیم، منیزیم و آهن که با یون‌های منفی (آنیون‌ها) مانند بی‌کربنات، کربنات، سولفات و نیترات ترکیب می‌شوند، شاخص اصلی سختی آب است. هرچه غلظت این ترکیبات بیشتر باشد، آب «سخت‌تر» می‌شود.

تفاوت سختی و سنگینی آب چیست؟

تفاوت اصلی بین این دو، در ترکیب آنها است. زیرا هر دو نوع آب به آبی با دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن در مولکول آب اشاره دارد. هنگامی که ترکیب مولکولی آب سنگین را در نظر می گیریم، حاوی اتم های دوتریوم بیشتری نسبت به اتم های هیدروژن است.

سنگینی آب چیست؟

سنگینی آب معمولاً به آب سنگین (Heavy Water) با فرمول D₂O گفته می‌شود. در آب سنگین، به جای اتم هیدروژن معمولی (H)، از دوتریوم (D) که یک ایزوتوپ سنگین هیدروژن است استفاده شده است. همین جایگزینی باعث افزایش جرم مولکولی آب می‌شود.

ویژگی‌های آب سنگین:

• جرم بیشتر نسبت به آب معمولی (H₂O)
• کاربرد در راکتورهای هسته‌ای و تحقیقات علمی
• در طبیعت بسیار کمیاب
• برای نوشیدن مناسب نیست و در دوزهای بالا می‌تواند سمی باش

آب سخت چه ویژگی هایی دارد؟

 شامل سختی موقت (سختی کربناته) و سختی دائم (سختی غیر کربناته) است. سختی موقت، در اثر جوشاندن آب ته نشین می شود و جرم داخل ظرف را تشکیل می دهد. سختی دائم به علت وجود کلرورها و سولفات منیزیم و کلسیم است که با جوشاندن ته نشین نمی شوند. نوع و میزان سختی شهرهای ایران بسیار متفاوت است. شهرهای مرکزی ایران که اغلب دارای سخت ترین آب ها هستند، همواره شاهد کاربرد آن در بخش های مختلف خانه همچون آشپزخانه و حمام هستند.

نقش آب در سیستم های شستشو

مواد به نسبت های مختلف در آب حل می شوند. بنابراین، خلوص آب کاهش می یابد. به همین دلیل کیفیت آب مصرفی باید از لحاظ فیزیکی و شیمیایی مورد بررسی قرار گیرد. برخی خواص آب، به شرح زیر است:

•  حلال برخی از مواد شیمیایی است.
• معلق و پراکنده کننده جرم ها و آلودگی ها است.
• عامل انتقال انرژی (حرارتی و مکانیکی) به جرم ها و آلودگی ها است.
• عامل تمیز کننده و گندزدا در سیستم شستشو است.

در ادامه، اطلاعاتی درمورد کیفیت آب و عوامل موثر در آن بیان می شود.

برای مطالعه بیشتر بخوانید:

♣ در مصرف آب صرفه جویی کنیم

♣ راهنمای جامع کنترل‌کردن تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب

میزان TDS آب آشامیدنی

مجموع ناخالصی های جامد موجود در آب را TDS (Total Dissolved Solids) می نامند. یکی از فاکتورهای سختی است و واحد اندازه گیری این مواد mg/lit است. میزان سخت بودن آب آشامیدنی، توسط درجه سختی تعریف می شود که در واقع، مقدار کربنات کلسیم در هر لیتر از آب (mg/lit) است. یک درجه سختی برابر ۱ میلی گرم کربنات کلسیم است. اما در کشورهای مختلف، مقدار آن با هم تفاوت دارد.

طبقه بندی آب ها از نظر میزان سختی

معمولا بسته به میزان سختی، آب ها را به چهار گروه تقسیم می کنند:

1. آبهای سبک (Soft water):

میزان سختی بین 0 تا 75 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم

2. آبهای نیمه سخت (Moderately hard water):

میزان سختی بین 75تا 150 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم

3. آبهای سخت (Hard water):

میزان سختی بین 150 تا 300 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم

4. آبهای بسیار سخت (Very hard water):

میزان سختی بیش از 300 میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم

استاندارد سختی در آب آشامیدنی

طبق استاندارد شماره ۱۰۵۳ موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران (ویرایش ۵ مورخه ۱۳۸۸/۱۲/۱۱)، میزان حد مجاز سختی، ۲۰۰ میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم و حداکثر مجاز آن ۵۰۰ میلی گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم می باشد.

مضرات سختی آب آشامیدنی

سختی ها دارای معایب متعددی در بخش های مختلف است که در زیر به چند مورد از آن ها اشاره می کنیم:

• بر روی بهره وری و کیفیت شستشو و تمیز کردن تاثیر می گذارد.
• برخی از مواد افزودنی موجود در مواد شیمیایی شستشو ممکن است با سختی در آب به جای جرم موجود در سطوح تجهیزات واکنش دهند و جذب شوند.
• از طرفی کاتیون های کلسیم و منیزیم با شوینده ها واکنش می دهد و این یون ها جایگزین سدیم موجود در شوینده ها می گردد و از کف کردن صابون و سایر شوینده ها در آب جلوگیری می کنند. لذا از قدرت پاک کنندگی صابون می کاهند.
• سخت بودن می تواند موجب ایجاد مشکلاتی همچون پدیدار شدن لکه روی ظروف یا لباس ها شود. همچنین بعد از استحمام با با درجه سختی بالا، احساس تمیزی کمتری می کنیم.
• سختی در آب آشامیدنی و آب تسویه نشده در دراز مدت ممکن است موجب انسداد مجاری ادراری و تشکیل سنگ کلیه شود.

به طور کلی، مضرات سختی آب در بخش های مختلف به شرح زیر است:

چگونه سختی را از آب بگیریم؟

بر اساس نوع سختی، که به دو شکل موقت و دائمی است، کاهش سختی از روش های زیر انجام می شود:

1) حذف سختی موقت:

سختی موقت را می توان با فرآیندهای زیر حذف کرد:

الف) جوشاندن : فرآیند گرم کردن هر ماده در دمای جوش آن.

ب) روش کلارکز: در این روش، آب با آهک تصفیه می شوند.

2) حذف سختی دائمی:

سختی دائمی را می توان با فرآیندهای زیر حذف کرد:

الف) روش Gan’s Permutit: در این روش سختی با استفاده از Permutit یا Zeolites حذف می شود.

ب) فرآیند کالگون: در این روش تشکیل کلگون صورت می گیرد که به یونیزه شدن آنیون های پیچیده از آب کمک می کند.

ج) روش رزین تبادل یونی: در این روش یون های سدیم برای پوشش دادن یک محیط مبادله در نرم کننده به منظور حذف سختی از آب استفاده می شود.

کلام آخر:

سختی آب آشامیدنی شاید چندان مضر نباشد، اما می تواند آزاردهنده باشد. آب سخت می تواند باعث تجمع مواد معدنی در لوله کشی، وسایل، آبگرمکن ها و عملکرد ضعیف صابون ها و مواد شوینده شود. تجمع رسوبات حاصل از آبهای سخت و معدنی می تواند خسارات جبران ناپذیری به تاسیسات وارد کند. آرال شیمی محصولات رسوب زدا و دیسکلر صنعتی را برای از بین بردن این رسوبات معدنی در دستگاه های مختلف نیروگاه ها و تاسیسات ارائه می کند. سه محصول دسکالین، دسکالین 201 و دسکالین 202 برای از بین بردن رسوبات در بویلرها، مبدلهای حرارتی، کولینگ تاورها (برج های خنک کننده) و غیره قابل استفاده است.