簡介
水硬度,又稱地下水硬度,英文:hardnessofgroundwater,指水中Ca2+、Mg2+離子的含量(標準術語中已不再採用)。水硬度最初是指水中鈣、鎂離子沉澱肥皂水化液的能力。
水的總硬度指水中鈣、鎂離子的總濃度,其中包括碳酸鹽硬度(即通過加熱能以碳酸鹽形式沉澱下來的鈣、鎂離子,故又叫暫時硬度)和非碳酸鹽硬度(即加熱後不能沉澱下來的那部分鈣、鎂離子,又稱永久硬度)。
表示方法
硬度的表示方法尚未統一,中國使用較多的表示方法有兩種:
一種是將所測得的鈣、鎂折算成CaO的質量,即每升水中含有CaO的毫克數表示,單位為mg·L-1;
另一種以度計:1硬度單位表示10萬份水中含1份CaO(即每升水中含10mgCaO),1°=10ppmCaO。這種硬度的表示方法稱作德國度。
各國表示方法
德國度(d):1L水中含有相當於10mg的CaO,其硬度即為1個德國度(ld)。
美國度(mg/L):1L水中含有相當於lmg的CaCO3,其硬度即為1個美國度。mmol/L:1L水中含有相當於100mg的CaCO3,稱其為lmmol/L的硬度。
法國度(f):1L水中含有相當於l0mg的CaCO3,其硬度即為1個法國度(1f)。
英國度(e):1L水中含有相當於14.28mg的CaCO3,其硬度即為1個英國度(le)。水的硬度通用單位為mmol/L,也可用德國度(d)表示。其換算關係為:1mmol/L=2.804德國度(d)國家飲用水衛生標準規定450mmol/L為合格標準。
中國採用的表示方法與德國相同。
分類
水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。
碳酸鹽硬度
碳酸鹽硬度:主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度,還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經加熱之後分解成沉澱物從水中除去,故亦稱為暫時硬度。
非碳酸鹽硬度
非碳酸鹽硬度:主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去,故也稱為永久硬度,如CaSO4、MgSO4、CaCL2、MgCL2、CA(NO3)2、Mg(NO3)2等。
碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度;水中Ca2+的含量稱為鈣硬度;水中Mg2+的含量稱為鎂硬度;當水的總硬度小於總鹼度時,它們之差,稱為負硬度。
危害
1、水的硬度對生活及工業用水影響極大。過硬的水煮食不易熟,洗滌時肥皂起沫少。
2、硬水用於蒸汽鍋爐,易生沉澱結成鍋垢,不僅浪費燃料,又易引起爆炸。
3、長期飲用高硬度的水,會引起心血管、神經、泌尿造血等系統的病變。
4、燒開的水口感差,且常常造成壺底結垢。嚴重影響飯菜的味道和質量。
5、沐浴時,頭髮、皮膚常有乾澀、發緊的感覺,傷害皮膚加速衰老。
6、洗滌衣物時,浪費洗滌劑,且衣物不易洗淨,洗後的衣物發脆發硬,並殘存有洗滌劑的味道。
7、餐具、潔具上常常會出現水漬、斑點,需要經常清洗,水池甚至牆壁上出現水垢等。
8、熱水器隨著使用時間的增加而熱效率降低,這也是因為積存的水垢增加了,不僅浪費能源還形成了不安全隱患。
減小方法
在生活中,通常用煮沸的方法。在實驗室中,用蒸餾的方法。不過,蒸餾效果更好。
硬度標準
世界衛生組織推薦的生活飲用水硬度不超過:100mg/L。
中國1959年生活飲用水硬度標準為250mg/L,現行國家標準為450mg/L,新國標總硬度提高了80%。
檢測方法
測試步驟:在一份水樣中加入pH=10.0的氨性緩衝溶液和少許鉻黑T指示劑,溶液呈紅色;用EDTA標準溶液滴定時,EDTA先與游離的Ca2+配位,再與Mg2+配位;在計量點時,EDTA從MgIn-中奪取Mg2+,從而使指示劑游離出來,溶液的顏色由紅變為純藍,即為終點。
當水樣中Mg2+極少時,由於CaIn-比MgIn-的顯色靈敏度要差很多,往往得不到敏銳的終點。為了提高終點變色的敏銳性,可在EDTA標準溶液中加入適量的Mg2+(在EDTA標定前加入,這樣就不影響EDTA與被測離子之間的滴定定量關係),或在緩衝溶液中加入一定量的Mg—EDTA鹽。
水的總硬度可由EDTA標準溶液的濃度cEDTA和消耗體積V1(ml)來計算。以CaO計,單位為mg/L。
水的總硬度有些廠家已經採用離子選擇性電極法直接測量,測量方法簡單,測值準確。
檢測要點
測定總硬度時用氨性緩衝溶液調節pH值。
注意加入掩蔽劑掩蔽干擾離子,掩蔽劑要在指示劑之前加入。
測定總硬度的時候在臨近終點時應慢滴多搖。
測定時要是水溫過低應將水樣加熱到30~40º;C再進行測定。
相關事件
一、2013年1月8日,北京市水務局相關負責人做客北京人民廣播電台《城市零距離》,介紹了2012年第四季度指標數據出廠水部分指標,其中硝酸鹽測出最大9.7毫克/升,最小0.7毫克/升。低於10毫克/升的國家標準。
北京市水務局供水處處長鬍波介紹了2012年第四季自來水出廠水部分指標,在硬度方面,國家標準為450毫克/升,而北京自來水最大為378毫克/升,最小177毫克/升。
這是不同水源造成的,以地下水為水源時,硝酸鹽含量就會高,以地表水為水源時,硝酸鹽含量會低,但是不論高低都在國家標準內,是可以放心飲用的。
硝酸鹽在水中經常被檢出,含量過高可引起各種疾病,但是國家標準比致病含量低得多。而有相關材料顯示,水硬度過高、過低都容易引起疾病。此次公布的數據表明,北京的自來水飲用是安全的。
二、2013年1月22日北京市政協委員、市水務局局長程靜在北京兩會上詳細解讀了北京市的自來水水質信息:北京水硬並不是結石發病原因,而且北京水質硬度遠低於國家標準。
有些市民就誤以為北京市水質硬,飲用後容易得結石等疾病。北京市水質硬度約在320,而國家標準是450,本市水質硬度不僅符合國家標準,而且還遠遠低於國標。從衛生部門的研究來看,水質硬度和罹患結石類疾病並無因果關係。社會上傳言北京市水質硬,飲用後容易得結石的說法並不科學。