Keménység (Összes, Ca és Mg)

Mi a keménység?

A keménység a víz szappanfogyasztási kapacitásának mértékegysége. A kifejezés onnan ered, hogy mennyire „kemény” feladat a ruhákat kimosni a vízben. A kemény vízzel vegyített szappan esetében az ásványi anyagok reakcióba lépnek a szappannal, és szilárd kicsapódást képeznek. Ez csökkenti a szappan tisztítási hatékonyságát és üledék képződésével jár. Minél több szappant adunk hozzá, annál több kicsapódás képződik, egészen addig, míg az ásványi anyagok ki nem ürülnek. Ha már nincs jelen több ásványi anyag, a szappanból hab képződik, és tisztítószerként működik.

A szappannal reakcióba lépett ásványi anyagok polivalens fémek (például kalcium, magnézium, vas, mangán és cink) kationjaként jelennek meg. A természetes vizekben előforduló kalcium és magnézium koncentrációja általában messze meghaladja bármilyen más polivalens kation koncentrációját. Ezért a víz keménysége alatt általában a kalcium- és magnéziumionok vízben lévő koncentrációját értjük.

Karbonát és nemkarbonát keménység

A keménységet karbonát és nemkarbonát keménység szerint lehet csoportosítani. A karbonát keménység a kalcium- és magnézium-bikarbonátra vonatkozik. Néha ideiglenes keménységnek is nevezik, mivel forralással megszüntethető vagy csökkenthető. Amikor az ilyen bikarbonátokat melegítjük, szilárd karbonátok formájában kicsapódnak. Ez a vízmelegítőkben és kazánokban tapasztalható vízkőképződés elsődleges oka. A nemkarbonát keménységet elsősorban a kalcium- és magnézium-nitrátok, kloridok és szulfátok okozzák. A nemkarbonát keménységet néha állandó keménységnek is nevezik.

A karbonát és a nemkarbonát keménység mennyisége a lúgosság mérésével állapítható meg. Ha a lúgosság a keménységhez képest egyenlő vagy nagyobb, a keménység teljes egészében karbonát. Minden ezen felüli keménység nemkarbonát keménység. Az Egyesült Államokban a keménységet jellemzően mg/L-benCaCO 3-ként, vagy gpg-ben (szemcse/gallon) CaCO 3-ként adják meg. Mivel a lúgosság alapja szintén CaCO 3, a két teszt eredménye közvetlenül összevethető. Az összes keménység a vízben található karbonát és nemkarbonát kalcium- és magnéziumsók összege.

Miért kell mérni a keménységet?

Általában a kemény víz szilárd lerakódást képez, ami főleg kalcium- és magnéziumsóból áll, és károsíthatja a berendezéseket, míg a lágy víz maró hatású lehet, ezért fontos a felhasznált víz keménységi szintjének mérése és ismerete a, hogy fenntarthassa a vízkőképződés és a korrozivitás közötti kényes egyensúlyt.

Míg egyes vízminőségi alkalmazások esetén elfogadható egy bizonyos szintű keménység, mások megkövetelik a zéró keménységet a vízkőképződés és a berendezések károsodásának megelőzése érdekében. Ezért gyakran szükség lehet a vízlágyításra, akár kicsapódással, akár ioncserével, hogy megszüntethessük a keménységet. Ezen folyamatok optimalizálása érdekében néha fontos, hogy külön figyeljük meg a kalcium- és a magnéziumszintet, az összes keménységgel együtt.

Ezenfelül a magnézium megzavarhat más vízminőség-vizsgálatokat is, például a nitrogén és az ammónia-szalicilát módszereket. Az ammóniáról és nitrogénről további információt az azokhoz kapcsolódó paraméterek oldalain talál.

A Hach ® vállalatnál minden olyan tesztberendezést, erőforrást, képzést és szoftvert megtalál, mely ahhoz szükséges, hogy sikeresen felügyelhesse és kezelhesse a víz keménységét az adott alkalmazások során.

Kiemelt keménységmérő termékek

EZ Series Hardness Analysers

Az EZ sorozatú online elemzők többféle lehetőséget kínálnak a víz keménységének felügyeletére.

Vásárlás most

SL1000 hordozható párhuzamos elemzők

A Hach SL1000 hordozható párhuzamos elemzővel (PPA) kevesebb, mint feleannyi lépésben végezhetők el ugyanazok a tesztek, mint manuálisan.

Vásárlás most

Spektrofotométerek

Kiváló minőségű Hach kémiai anyag egy egyszerűen használható tesztcsíkon. Egyszerűen mártsa bele a csíkot a mintába, és az érték meghatározásához hasonlítsa össze a kapott színt a palackon feltüntetett színekkel. A tesztcsíkok pontosak, hordozhatóak és költséghatékonyak.

Vásárlás most

Digitális térfogatelemző tesztkészletek

A Hach digitális titrátorai nagy pontosságú diszpenzációs berendezés és cserélhető titrálószer-kazetták alkalmazásával a legpontosabb eredményeket biztosítják mind a helyszíni, mind a laboratóriumi ellenőrzések során.

Vásárlás most

Titralab AT1000 & KF1000 Series

Minden egy csomagban, amire csak szüksége lehetaz összes keménység (Ca és Mg) titrálásához.

Vásárlás most

Tesztkészletek

Kiváló minőségű Hach kémiai anyag egy egyszerűen használható tesztcsíkon. A tesztcsíkok pontosak, hordozhatóak és gazdaságosak.

Vásárlás most

 

Mely folyamatoknál van szükség a keménység felügyeletére?

Ivóvízipar

Az elosztórendszerbe bocsátott kezelt víz túlzott keménysége vízkőlerakodást okozhat, ha pedig a víz túlságosan lágy, az a csővezetékek korróziójával járhat. Ilyenkor ólom és réz oldódhat ki, ami az ólom és réz szabály (LCR) megsértéséhez vezethet.

Egy pohár tiszta víz rámutat arra, hogy milyen fontos az emberi egészség szempontjából a vízminőség-ellenőrzés. A tisztaság megtévesztő lehet, a keménység felügyelete védelmet nyújt a vas és a réz korrodálása ellen.

Szennyvíz

Iszapbontás során a hatékonyság optimalizálása érdekében felügyelje a keménységet. A szappan biológiai lebomlására és az aktivált iszap oxigénfelvételére hatással van a magas keménységi koncentráció.

Levegőztetőmedence egy vízkezelő üzemben.

Medencék és fürdők vizének tesztelése

A túlságosan „kemény” víz vízkő képződését, kalcium-karbonát lerakódását okozhatja. A „lágy víz” korrodálja a medencében lévő csöveket és kalciumot és egyéb ásványi anyagokat tartalmazó felületeket (például a medencék vakolata).

Egy kisgyermek mosolyog a medence szélén. A medencék vizének keménysége károsíthatja a medence felületét és korrodálhatja a csővezetékeket.

Energiaipar

A víz keménysége vízkőlerakódást okozhat a vízmelegítők és kazánok csöveiben. Ezért létfontosságú az összes só felügyelete és eltávolítása, főleg azok esetében, melyek a víz keménységéért felelősek.

Az erőművekben a kazáncsövekre is hatással lehet a vízkőlerakódást okozó kemény víz.

Vegyi anyagok gyártása

Ellenőrizze a bejövő víz ásványianyag-tartalmát, hogy megfelelően beállíthassa a termék vízminőségét és az érzékszervi tényezőket. Ellenőrizze a vízlágyító rendszerek teljesítményét, hogy elkerülhesse a vízkőképződést ,és hogy megállapíthassa a fordított ozmózis rendszerek terhelését. A kazánvíz/hűtővíz (kondenzátort elhagyó) folyamatos ellenőrzése segít észlelni a az alacsony vagy ingadozó szintű keménységet is, ami idővel vízkőlerakódáshoz vezethet a csővezetékekben, kondenzátorokban és szárítókban. Ez lehetővé teszi a kezelők számára a keménységi szintek beállítását, megelőzve ezzel a károkat, és a leállások miatti bevételkiesést.

Egy vegyi anyagokat gyártó üzem.

Élelmiszergyártó iparág

Felügyelje és kezelje a teljes keménységet a kazánok és hűtőtornyok tápvizének optimalizálásához. Így kevesebb vegyszerre lesz szüksége, megelőzheti a korróziót, és megóvhatja az üzemben használt berendezéseket.

Az élelmiszergyártó üzem hűtőtornyai felügyelik a keménységet a tápvíz optimalizálásához.

Bányászati iparág

A fémiparban és a bányászati műveletek során elengedhetetlen a víz, de maga az iparág ritkán egyedüli felhasználója a víznek a kitermelési vagy feldolgozási területeken. A forrásvizek ellenőrzésével és kezelésével a bányaipari vállalatok nemcsak a saját minőségi normáikat biztosíthatják, de folyamat során hozzájárulhatnak a közösségek egészségéhez, segíthetik a mezőgazdasági erőforrások és a vadon élő állatok ökoszisztémáját. Akár talajvízből, a csapadékból, az óceánokból, a tavakból, a folyókból vagy a patakokból, az ipari vagy lakossági vízellátásból nyerik, a bányászat során felhasznált víz kapcsolódik a teljes régió vízkörforgásához.

Egy rézbánya vizet használ a műveleteihez. A bányászati szennyvizet tározótavakban gyűjtik, melyek gyakran telítettek vízkeménységet okozó ásványokkal

Cellulóz- és papíripar

Felügyelje a vízkészletek teljes keménységét, hogy védekezhessen az üzemen belüli korrózió és/vagy vízkőlerakódások ellen, illetve hogy a termékminőséget ne befolyásolhassa a magas keménység.

A papírgyáraknak ellenőrizniük kell a befolyó oldalon a víz keménységét, hogy megelőzhessék a korróziót.

Italgyártás

Az italgyártás során a víz keménysége hatással lehet a termék érzékszervi tulajdonságaira.

Üvegpalackok, amint egy italgyártó üzemen haladnak keresztül. A víz keménységének ellenőrzése fontos a termékminőség biztosítása szempontjából.

Hogyan mérhető a vízkeménység?


Hach összes keménységet mérő tesztkészlet
Hach manuális titrátor

Titrálás

A keménységet általában kolorimetriás titrálással mérik egy EDTA-oldat segítségével. A titrálás során indikátort adunk hozzá a vízhez, majd titrálóoldatot kis lépésekben, amíg a minta színe meg nem változik. Az összes keménységre büretta vagy vízkeménységet mérő tesztkészlet használatával titrálhatjuk a mintát. Más indikátorok és a pH beállítása után a kalcium és a magnézium keménysége egymástól függetlenül is mérhető.

Cseppszámláló tesztkészletek

Ez a keménységmérő teszt az EDTA-oldatot egy cseppentő segítségével adja hozzá a mintához, a cseppszám pedig arányos a vízkeménységgel. A HA-71A teljes keménységet mérő tesztkészlet ManVer ® indikátort használ és a legjobban természetes vízmintákhoz használható, főleg akkor, ha vas vagy mangán is jelen van, vagy ha magas a lúgosság. Az 5-B, 5-EP, és 5-EP/MG-L tesztkészletmodellek, melyek UniVer ® reagenst használnak, a legjobban olyan ipari mintákhoz használhatók, amelyek nagy koncentrációban tartalmaznak fémeket, például rezet. Egyéb tesztkészletek is rendelkezésre állnak a kalcium és magnézium által okozott keménység külön történő mérésére.

Összes keménység, 5-B modell

Összes keménység, 5-EP modell

Összes keménység, HA-71A modell

Digitális titrátor

A digitális titrátort használó készletek pontosabban képesek mérni a keménységet, mint a cseppszámláló titrálókészletek. Ez azért lehetséges, mert a digitális titrátor nagyon kis léptékben, nagyobb pontossággal adagolja az EDTA-oldatot. A digitális titrátort használó keménységet mérő készletek a ManVer ®indikátort használják.

Keménység (összes és Ca), HAC-DT modell

Keménység (Kalcium és összes szekvenciális) LR reagenskészlet

Keménység (Kalcium és össze szekvenciális) HR reagenskészlet


Tesztcsíkok

Tesztcsíkok

Amikor a vízkeménységet mérő tesztcsíkot vízmintába mártják, a csík új színt vesz fel, amit aztán egy táblázathoz lehet illeszteni. A táblázat külön színnel jelöli a 0, 25, 50, 120, 250 és 425 ppm-es, vagy 1, 1,5, 3,7, 15 és 25 gpg-s koncentrációt. A tesztcsíkot akkor használja, ha az általános keménységi tartomány megállapítása elegendő. A tesztcsík nem alkalmazható akkor, ha pontos keménységi értékre van szüksége.

Összes keménység, 0-425 mg/L

5 az 1-ben tesztcsíkok


Kolorimetriás módszer

Kolorimetria vagy spektrofotometria

A szélsőségesen lágy víz keménységének méréséhez használjon kolorimétert vagy spektrofotométert, amikor a várt koncentráció alacsonyabb a 4 mg/L -es CaCO 3 -koncentrációnál (kalmagitos módszer).

Asztali/hordozható:

Kalmagit reagenskészlet

A víz rendkívül alacsony keménységének méréséhez használjon spektrofotométert, amikor a várt koncentráció alacsonyabb az 1 mg/L -es CaCO 3 -koncentrációnál (klorofoszfonazo módszer).

Asztali:

Klorofoszfonazo reagenskészlet, nagy mennyiségű oldat

Klorofoszfonazo reagenskészlet, oldatpárnák

A nagyobb koncentrációjú összes, Ca és Mg keménység méréséhez használjon spektrofotométert.


AT1000

Elektróda

A kalcium ionszelektív elektródával is mérhető, ilyen a Radiometer ISE25Ca vagy a 9660C kalcium ionszelektív elektróda (ISE). Az elektróda a legjobb módszer, ha a minta színe vagy zavarossága befolyásolja a kolorimetriás titrálást, vagy a spektrofotometriás módszert.

Asztali:

AT1000

AT1000 Titrációs alkalmazáscsomag, Ca és Mg keménység

AT1000 Titrációs alkalmazáscsomag pH/lúgosság és keménység mérésére


EZ sorozat, keménység

Online elemzés

Az online elemzők lehetővé teszik a keménység folyamatos felügyeletét. Ezek a műszerek riasztások aktiválására vagy vegyészeti tápszivattyúk vezérlésére alkalmasak, amikor a keménység koncentrációja eléri a megadott szintet.

EZ sorozatú keménységelemzők

Vízlágyítás

A nemkívánatos keménység csökkentése érdekében a vizet lágyítani kell. A lágyítási módszerek jellemzően két fő kategóriába sorolhatók:

Ioncserés lágyítási eljárás

Ez a folyamat a keménységet okozó kationokat cseréli nem keménységet okozó kationokra, jellemzően nátriumra, természetes vagy szintetikus ioncserélő mátrix, például gyanta felhasználásával. Például a természetben előforduló mátrixok közé tartozik a zöldhomok és a zeolitok. A különböző ioncserélő gyanták (vagy mátrixok) különféle tulajdonságokkal bírnak. A szintetikus anyagoknak jellemzően magasabb a cserélési kapacitása, így alkalmasabbak a magas koncentrációjú keménység megszüntetésére. A kationként hidrogént használó gyantákat általában ásványmentesítőnek nevezik, és jellemzően kationcserélő gyantából és anioncserélő gyantából állnak, hogy semleges pH-t tartsanak fenn. Egészségügyi okokból fontos megjegyezni, hogy a nátriumalapú gyanta növeli a nátrium szintjét a kezelt vízben. Ez interferenciát okozhat egyes szélsőségesen alacsony keménységi szintet mérő módszerek alkalmazása esetén.

A legtöbb gyanta regenerálható, miután a cserélési kapacitása kimerült, ezért fontos ellenőrizni a kimeneti víz keménységét annak meghatározására, hogy az oszlop mikor igényel regenerációt. Ebben a kétlépcsős eljárásban először átöblítik az egységet az üledék eltávolítása érdekében, majd adott körülmények közt sóoldatot áramoltatnak át a gyantán, hogy a felhalmozódott kalcium- és magnéziumionokat az eredetileg lágyításra használt kationokra cseréljék.

Előnyök

  • A módszer nem befolyásolja észrevehetően a víz egyéb tulajdonságait, például a pH-értékét.
  • A magnéziumon és a kalciumon kívüli keménységet okozó kationok is eltávolításra kerülnek ezzel a folyamattal.
  • Ezzel a folyamattal közel nullára csökkenthető a keménység.

Hátrányok

  • A vízben lévő magas szintű vas vagy magnézium szennyezheti az ioncserélő gyantát.
  • A nátriumgyanták a kezelt vízben megemelhetik a nátriumszintet, ez interferenciát okozhat egyes szélsőségesen alacsony keménységi szintet ellenőrző módszerek alkalmazása esetén.
  • Magas koncentrációjú szilárd anyagok elszennyezhetik a gyantaágyakat, ami további költségekkel jár.

Kicsapódásos lágyítási folyamat

A kicsapódás jellemzően a mész-szóda folyamattal érhető el. Amikor meszet adnak a kemény vízhez, az reakcióba lép a jelenlévő karbonát keménységgel, olyan szilárd anyagokat hagyva hátra, melyeket aztán el kell távolítani a vízből. Mész és nyers szóda együttes használatával mind a karbonát, mind a nemkarbonát keménység eltávolítható. A kalcium-kicsapódáshoz képest a magnézium-kicsapódás kétszer annyi kémiai adalékot igényel, és kétszer annyi eltávolítandó iszapot termel. A felesleges szén-dioxidot a lágyítás előtt el kell távolítani, mert ez akadályozhatja a meszes kicsapódást.

Előnyök

  • Ezzel a módszerrel a felesleges vas és fluorid is eltávolítható.
  • A magas pH-érték miatt a baktériumok és vírusok eltávolíthatók ezzel a folyamattal.
  • Megfelelő ellenőrzés mellett a korrózió és a vízkőképződés szabályozható ezzel a módszerrel.

Hátrányok

  • Jelentős mennyiségű iszap képződik, amit el kell távolítani.
  • Magas működési és vegyi anyag költségek.
  • A nyers szóda hozzáadása befolyásolhatja a víz nátriumszintjét.
  • Újrakarbonizálásra vagy szén-dioxid ismételt hozzáadására van szükség az alacsonyabb pH-ra történő vízlágyítást követően, hogy a felesleges meszet eltávolíthassuk és elősegítsük a kalcium-karbonát kicsapódását.
  • Ezzel az eljárással nem csökkenthető nullára a keménység.
  • A folyamathoz magas fokon képzett kezelő szükséges.

Gyakran ismétlődő kérdések

Mi a különbség a keménység a lúgosság között?

A keménység az oldatban lévő multivalens fémionok összessége, általában főleg az oldatban lévő kalcium és magnézium, míg a lúgosság az oldat savsemlegesítési képességének az értéke (a hidroxid, karbonát és bikarbonát ionok összessége). A természetes vízrendszerekben általában megtalálható a kalcium-karbonát, és a víz különböző jellemzőiért felelős. A keménység és a lúgosság a CaCO 3 koncentrációjaként van kifejezve, ami lehetővé teszi több vegyi anyag egyetlen számmal való kifejezését, másrészt megkönnyíti az oldat karbonát- és nemkarbonát-keménységének kiszámítását.

Milyen keménységkoncentráció számít keménynek vagy lágynak?

Nincs egyetemes megállapodás arról, hogy pontosan milyen koncentrációkat tekintünk keménynek vagy lágynak. Az alábbi információkat az Egyesült Államok Belügyi és Vízminőségi Főosztályától vettük át (más szervezetek kissé eltérő besorolásokat használhatnak):

Besorolás

mg/L

gpg (szemcse/gallon)

Lágy

0 - 17 

0 - 1 

Enyhén kemény

17 - 60 

1 - 3.5 

Mérsékelten kemény

60 - 120 

3.5 - 7.0 

Kemény

120 - 180

7.0 - 10.5 

Nagyon kemény

>180 

>10.5 

Mi az ideiglenes vagy az állandó keménység?

Az ideiglenes és állandó keménység olyan kifejezések, amelyek különbséget tesznek a víz forralásával eltávolítható (ideiglenes) keménység és a forralással el nem távolítható (állandó) keménység között. Az ideiglenes keménység egyet jelent a karbonát keménységgel. Az állandó keménység egyet jelent a nemkarbonát keménységgel.

Hogyan számolható ki a karbonát és nemkarbonát keménység?

A karbonát és a nemkarbonát keménység akkor számítható ki, ha az összes keménység és az összes lúgosság értékei ismertek:

A keménység és a lúgosság kapcsolata

Nemkarbonát keménység, mg/l as CaCO 3

Karbonát keménység, mg/l as CaCO 3

Összes keménység ≤
Összes lúgosság

= Összes keménység

Összes keménység ≥
Összes lúgosság

= Összes lúgosság

= Összes keménység - Összes lúgosság