Химические реагентные способы умягчения воды. Смягчитель воды. Заморозка

" и "Химические реагентные способы умягчения воды " раздела "Вода " и подраздела " " мы затронули тему борьбы с солями жёсткости и накипью. В предыдущих статьях мы рассмотрели собственно определение слова "умячгение воды" и рассмотрели, что бывает несколько способов умягчения — физический, химический, экстрасенсорный. А также затронули такие реагентные способы умягчения воды, как ионный обмен и дозировка антискалантов (антинакипеобразователей). В данной статье предлагаем вам два подраздела — немного про экстрасенсорные способыи чуть больше про физические способы умягчения воды.

Экстрасенсорные и физические способы умягчения воды не до конца изучены и поняты. Вероятно, поэтому очень часто экстрасенсорный способ борьбы с жёсткой водой путают с физическим способом борьбы. И, соответственно, теряют деньги, время и веру в людей. Как на покупку экстрасенсорных прибамбасов, так и на ремонт оборудования, которое они не защитили от накипи. Кстати, для хорошего понимания статьи рекомендуем сначала изучить материалы статей "Жёсткая вода " и " ", где даются основные определения, используемые в этой статье (как то умягчение воды, накипь, жёсткость, соли жёсткости и т.д.)

Экстрасенсорные способы умягчения воды.

Итак, экстрасенсорные способы легко спутать с физическими. Примерно так же, как эффект ганцфельд с магией. Так, например, обработка воды магнитным полем. Это и качественный способ борьбы с накипью, и бесполезный экстрасенсорный способ очистки и структуризации воды.

Отличаются физический и экстрасенсорный способы очень просто — если вещь стоит небольшие деньги (в среднем до 100 у.е.), а обещается, что она выполнит вагон задач (как то: очистит воду от всех веществ, уберёт накипь, оздоровит и подарит молодость, структурирует, ускорит рост растений и волос, снимет порчу и т.д.), то это экстрасенсорный способ очистки воды. Подробно на экстрасенсорных способах мы останавливаться не будем, они описаны в различных источниках (например, здесь), поскольку толку от них — разве что сотая часть от обещанного.

Кстати, в последнее время появилась тенденция по удорожанию подобных умягчающих структуризаторов. Так что можно нарваться на подделку весьма дорогостоящую, которая заявлена как защита от накипи. Однако, обычно приборы, которые действительно могут физически помочь с накипью, не имеют дополнительных структуризирующих функций.

Итак, если хочется заняться экстрасенсорной структуризацией, то нужно приобрести специальный прибор. Если нужно умягчать воду физически — нужно приобрести специальный прибор. Но не комплекс. Хотя… Как кому нравится 🙂 А мы перейдём к физическим способам борьбы с накипью.

Как уже говорилось ранее, существуют несколько определений термина "умягчение воды", в зависимости от того, на каком этапе идёт воздействие —

на этапе борьбы с причинами жёсткости воды или
на этапе борьбы с последствиями использования жёсткой воды.

Предыдущие способы — ионный обмен — направлены на борьбу с причинами жёсткости воды. То есть, либо из воды удаляются соли кальция и магния, что приводит к созданию мягкой воды.

Физические способы умягчения воды направлены на то, чтобы справиться с последствиями жёсткой воды — с накипью.

Соответственно, физические способы умягчения не предполагают мягкой воды в первом значении (вода вообще без солей жёсткости). Результат работы физического умягчения воды — это вода, которая сохранила все свои соли жёсткости, но не вредит трубам и котлам — то есть, не образует накипь. Однако, жёсткая вода после физической обработки меняет свои свойства — и, как следствие, перестаёт образовывать накипь. То есть, перестаёт быть жёсткой. И становится мягкой. Конечно, если бы мы занимались научными исследованиями, мы бы ввели разницу в терминах "мягкая вода", то есть, вода, в которой нет солей жёсткости в принципе, и "умягчённая вода", которая не образует накипи, но может содержать соли жёсткости. Однако, это терминологические нюансы, которые нам не интересны. Нам собственно физические способы умягчения воды.

Существуют такие основные физические способы борьбы с накипью:

Обработка воды магнитным полем.
Обработка воды электрическим полем.
Обработка воды ультразвуком.
Обработка воды с помощью малоточных токовых импульсов.
Термический способ умягчения (обычное кипячение воды).

И начнём постепенно характеризовать физические способы борьбы с жёсткой водой. Возможно, все сразу в одной статье мы не охватим, но серия статей точно будет включать в себя характеристики каждого из способов. Начнём с обработки воды магнитным полем, поскольку этот вид физической борьбы с накипью наиболее часто путают с экстрасенсорным умягчением воды.

Обработка воды магнитным полем — сложный и противоречивый вопрос. Не вдаваясь в детали, можно сказать, что эффективное физическое умягчение воды с помощью магнитного поля возможно лишь тогда, когдаудаётся одновременно учитывать огромное множество факторов. Это:

напряжённость магнитного поля,
скорость потока воды,
состав воды:
- ионный (включая наличие ионов железа и аллюминия, ухудшающих физическую обработку воды),
- молекулярный (включая крупные органические молекулы, особенно обладающие способностью образовывать комплексы),
- механические примеси (включая ржавчину),
- соотношение пара- и диамагнитных компонентов,
- растворённого кислорода и других газов,
- наличие неравновесных систем и др.
температура воды при обработке и после,
длительность обработки,
атмосферное давление,
давление воды,
и т.д.

Все эти и многие другие факторы влияют на эффективность магнитной обработки воды. Так, незначительное изменение состава воды должно компенсироваться изменениями указанных параметров (например, скорости воды и интенсивности магнитного поля). Все изменения должны отслеживаться и на них нужно реагировать немедленно, поскольку эффективность физического умягчения воды с помощью магнитного поля будет изменяться в неизвестную сторону.

Но это возможно, и магнитная обработка воды успешно применяется в многих котельных. В первую очередь это происходит потому, что в котельных соблюдается постоянство большинства из перечисленных факторов — и потока воды, и состава воды, и температуры воды, и давления и т.д.

Однако это практически НЕ возможно повторить в домашних условиях. И когда у вас появляется желание купить магнитик на трубу, чтобы спасти свой дом от накипи, то очень много раз подумайте, и прежде всего обдумайте, сможете ли вы организовать не только постоянство описанных выше показателей, но и найти их оптимальное сочетание путём экспериментов.

Если нет, то обработка воды с помощью магнитного поля в виде магнитиков — это не для вас, и вы ничего не получите, кроме как потери денег на покупку магнитика и на ремонт оборудования и труб. По-другому это можно сказать так: вероятность, что вам поможет натрубный магнитик составляет менее 10 %. То есть, в домашних условиях постоянное магнитное поле приближается к экстрасенсорному умягчению воды.

Для того, чтобы компенсировать изменчивость параметров воды при физической обработке, используются более современные методы физического умягчения — например, с помощью электронного умягчителя воды .

Таким образом, не путайте экстрасенсорные способы умягчения воды, физическое умягчение ограниченной области действия и современные физические способы умягчения воды.

О которых речь пойдёт в продолжении.

Кому-то словосочетание «жесткая вода» покажется литературным оксюмороном, но есть много людей, знакомых с этим качеством воды не понаслышке. Как определить степень жесткости и зачем умягчать воду - расскажем в данной статье.

Жесткая вода - причина образования отложений солей, камней в почках, сердечно-сосудистых заболеваний. 80% болезней человек выпивает с водой. 90% аварий водонагревателей и другой работающей с водой техники вызваны высокой жесткостью.

В чем суть процесса умягчения воды?

Жесткость воды - это совокупность ее физических и химических свойств, связанных с содержанием растворенных солей щелочноземельных металлов. В первую очередь к солям жесткости относятся кальций и магний. В природной среде они регулируют различные химические процессы. На жесткость воды главным образом влияет ее месторождение. Реки и озера пополняются из подземных источников, протекающих в известняковых пластах, и обогащают проходящую через них воду солями жесткости. В поверхностных водах содержится существенно меньше кальция и магния, чем в глубинных. Своего максимума жесткость воды в природных источниках достигает зимой, а минимума - весной, благодаря тающему снегу.

Существует три вида жесткости воды:

Общая. Это суммарная концентрация ионов магния и кальция.
Карбонатная. Ее второе название - временная, так как показатели зависят от содержания в воде карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния, которые практически полностью устраняются при кипячении.
Некарбонатная, наоборот, является постоянной величиной, потому что она обусловлена наличием магниевых и кальциевых солей, на которые изменение температуры никак не влияет.

В системе СИ жесткость воды измеряется в молях на кубический метр - моль/м³, но на практике также используются миллиграмм-эквиваленты на литр - мг-экв/л. По нормам СанПиНа жесткость питьевой воды должна быть не больше 7 мг-экв/л. Требуемая жесткость воды для производства пива - до 4 мг-экв/л, безалкогольных напитков - 0, 7 мг-экв/л.

Чрезмерно жесткая вода - одна из причин образования камней в почках, так как гидрокарбонаты кальция и магния затрудняют работу желудка и кишечника. Так называемые отложения солей в суставах тоже могут быть результатом употребления жесткой воды. Содержащиеся в ней соли жесткости активно взаимодействуют с мылом, шампунями, бальзамами и другими подобными средствами, образуя осадок и снижая их эффективность. Из-за разрушения естественной жировой защиты поры на коже человека забиваются новообразованиями, затрудняя ее дыхание. Это может привести к сухости, акне, перхоти, а также ломкости и выпадению волос. На приготовление пищи жесткая вода тоже влияет не лучшим образом, разрушая содержащиеся в ингредиентах полезные вещества.

Жесткая вода ощутимо сокращает срок службы бытовой техники: посудомоечных машин, бойлеров, чайников и т.д. Из-за кристаллизации соли образуется накипь, которая впоследствии приводит к коррозии и поломке. Как и в случае с шампунями, при стирке в жесткой воде часть «сил» порошка направляется на нейтрализацию ее эффекта, но здесь, помимо банального перерасхода моющих средств, увеличиваются шансы получить белье с пятнами или разводами. Они тоже возникают из-за накипи, образованной на «внутренностях» стиральной машинки.

В городской черте сильно жесткую воду сейчас почти не встретить, а вот в частных секторах и сельской местности ситуация иная. Обычно их жители пользуются водой из колодца или артезианской скважины, в которые поступают насыщенные кальцием и магнием грунтовые воды. Вдобавок вместе с солями жесткости туда могут попасть и другие вредные вещества. Для этого достаточно сильного дождя и находящейся в округе мусорной свалки.

Как нетрудно понять, умягчение воды - это снижение в ней концентрации солей жесткости. Самый простой вариант данного процесса - термический (он же - простое кипячение). Как уже сказано выше, при данном процессе гидрокарбонат кальция распадается на нерастворимый карбонат кальция, который выпадает в осадок, и углекислый газ. Концентрация сульфата кальция тоже несколько уменьшается. Данный способ считается самым простым, однако его производительность оставляет желать лучшего. Есть еще химический метод, когда в воду добавляются реактивы, превращающие растворимые соединения в нерастворимые. Главный минус в том, что пить такую жидкость все равно нельзя. Остальные способы требуют специального оборудования.

Оборудование для умягчения воды

Помимо налета на нагревательных элементах бытовой техники и разводов на постиранном белье, признаком жесткой воды являются плохо пенящиеся мыла и порошки, твердое даже после длительной варки мясо, отсутствие привычного аромата у чая и кофе, а также горьковатый вкус самой воды. Помимо этого жесткость воды можно определить по специальным тест-полоскам или измеряющему электропроводность жидкости прибору TDS-метру. Однако прежде чем приобретать фильтр для умягчения воды, рекомендуется отправить ее на исследование в лабораторию, чтобы специалисты поставили наиболее точный «диагноз». Например, проточный фильтр для умягчения воды будет актуален лишь для жидкости без критичного содержания железа, а в тяжелых случаях лучше использовать магистральный.

В каких установках происходит умягчение воды? Специалисты выделяют следующие категории фильтров:

Мембранные. Отсеивают до 98% примесей, делая воду фактически дистиллированной. Однако чтобы качество их работы не снижалось, необходимо поддерживать в водопроводе давление не меньше 3–4 атмосфер. Такое устройство стоит достаточно дорого, но и срок службы у него большой.
Полифосфатные. Представляют собой колбу с кристаллами полифосфатной соли. Проходящая через них вода насыщается полифосфатом натрия. Обычно крепятся перед бытовым оборудованием. Полифосфатные фильтры стоят недорого, но раз в полгода их необходимо менять. Пить умягченную с их помощью воду не рекомендуется.
Магнитные. Благодаря им на воду воздействует постоянное магнитное поле, которое меняет структуру солей жесткости. Молекулы перестают соединяться при нагревании и не образуют осадок, а также разрушают уже имеющуюся накипь. Концентрация солей при этом остается прежней, так что такие устройства в основном подходят для труб и насосного оборудования. В зависимости от разновидности магнитные фильтры могут работать от 5 до 25 лет, при этом не нуждаясь в обслуживании.
Электромагнитные. Работают на основе излучения электромагнитных волн необходимой частоты. Требуют подключения к сети, но много энергии не расходуют. Совместимы с любыми другими системами умягчения воды. Избыток солей при этом удаляется через отстойник в канализацию. Так же как и магнитные, дополнительно разрушают накипь, но стоят на порядок дороже.
Ионообменные фильтры для умягчения воды. Их явный плюс - высокая производительность и долговечность фильтрующего элемента. Представляют собой фильтр колонного или кабинетного типа, внутри которого находится ионообменная смола. Как и в случае с магнитными фильтрами, очищать с их помощью можно только холодную воду. Процесс фильтрации заключается в замене ионов кальция и магния на ионы натрия, которые не вредят человеческому организму и бытовой технике.

Несмотря на то, что после ионообменного метода умягчения воду можно пить, он считается реагентным, остальные относятся к категории безреагентных.

Обезжелезить - не значит умягчить

Понятие «жесткая вода» - не синоним «железной воде». Пресная вода также содержит железо, которое попадает в колодцы и скважины из разрушающихся каменных пород, а в трубы - из стареющих и имеющих коррозию чугунных и стальных водопроводов. Определить на глаз перенасыщенную железом воду нетрудно - она имеет характерный металлический запах и желтовато-мутный оттенок. При таких показателях белые вещи после стирки тоже становятся желтоватыми, а на сантехнике появляются коричневые пятна.

В нашей стране допустимое количество железа в воде не должно превышать 0,3 мг-экв/л. Норма общего потребления железа для взрослого человека - 25 миллиграмм в сутки.

«Передозировка» может привести к мочекаменной болезни, кишечным расстройствам, болезням желчного пузыря и проблемам с зубами, а также к дерматитам и развитию аллергии. Поэтому нет никакого смысла приобретать устройства умягчения воды, пренебрегая при этом оборудованием для обезжелезивания. Оно тоже бывает разным, как химическим, когда железо разрушают реагенты, так и механическим, когда железо распадается с помощью аэрации, коагуляции и описанного выше ионообменного метода. Более того, существуют установки «два в одном», работающие одновременно и на умягчение воды, и на ее обезжелезивание. Они в равной степени экономят место в доме, бюджет владельца и его время.

Технологии стремительно развиваются, и, может быть, когда-нибудь вся вода на Земле будет исключительно чистой. Но пока этого не произошло, наличие системы фильтрации воды - насущная необходимость, ведь от нее напрямую зависит человеческое здоровье. При этом тратить большие деньги на неэффективное оборудование совсем не хочется, поэтому к выбору фильтра для обезжелезивания и умягчения воды следует подойти тщательно.

Жесткую воду отличает высокое содержание минералов – чаще всего это магний и кальций. Они образуют отложения, которые впоследствии засоряют канализацию, оставляют налет на кафеле, не дают мылу нормально пениться. Угрозы для жизни и здоровья не несет, но определенные неудобства все-таки доставляет. В данной статье мы раскроем суть понятия жесткой воды и расскажем о способах ее умягчения.

Жесткой называют воду, которая содержит большое количество солей кальция и магния. Дополнительно в ней могут обнаруживаться силикаты, фосфаты, хлориды и прочие токсичные соединения. Некоторые из них при кипячении полностью разлагаются, другие способны сохраняться в неизменном виде в течение продолжительного времени.

Чем вредна жесткая вода для здоровья и для бытовой техники

Накипь в чайнике, характерный осадок на стенках стиральных машин и других бытовых приборов, потерявшая первоначальную яркость цвета одежда после стирки – доставляет современному человеку немало неудобств, поэтому он стремится ее умягчить. Не нравится такая жидкость и коже, волосам, внутренним органам – особенно страдают почки и печень.

Повышенная жесткость воды снижает вкусовые качества и усвояемость пищи, может вызывать развитие мочекаменной болезни, проблемы с печенью, даже сердцем. Но она никак не связана с наличием в организме глистов.

Оптимальная жесткость воды, как определить жёсткость воды в домашних условиях

Перед тем, как приступать к проведению мероприятий, направленных на смягчение слишком жесткой воды, самостоятельно, определите содержание солей и уровень жесткости жидкости. Сделать это можно в специальных службах, а затем сверить с текущими нормами. Не хотите никуда обращаться? В таком случае вас должна насторожить накипь на внутренних деталях бытовой техники, малое количество пены у мыла, сухость кожи и волос. Вкус может изменяться, но это не обязательное условие.

Как смягчить жесткую воду в домашних условиях: 8 верных способов

Основные способы смягчения жесткой воды:

Кипячение с последующим отстаиванием.
Добавление в стиральную машину соды либо извести. Более современная альтернатива – специальный порошок.
Смягчение аммиаком – учтите только, что в продаже представлены концентрированные неразведенные средства (читайте инструкцию!).
Применение фильтра-кувшина от Аквафор.
Установка угольного бытового фильтра на кран или водопровод.
Установка системы очистки Аквафор – она заменяет ионы магния и кальция на ионы натрия.
Монтаж на входе трубопровода специального механического очищающего приспособления.
Применение магнитного умягчителя.

Вода для бытовых нужд

Эффективно нейтрализует соли кальцинированная и пищевая сода – очищенную данным способом воду можно применять в питьевых целях. Пищевая сода полностью безобидна, кожу не сушит, поэтому ее добавляют в воду для умывания. Кальцинированная разновидность более агрессивная и дает ярко выраженный отбеливающий эффект, поэтому может использоваться для стирки одежды.

Как смягчить жесткую воду в домашних условиях из скважины или колодца

Для умягчения воды из скважин и колодцев применяются те же методы, которые используются для умягчения обычной водопроводной жидкости:

термический (кипячение);
реагентный – с добавлением химических веществ разного происхождения, которые при взаимодействии с солями жесткости связывают их;
с применением фильтров (магнитные, мембранные, ионообменные, электромагнитные);
народными способами.

Каждый вариант имеет свои особенности, преимущества и недостатки. При выборе ориентируйтесь на текущие показатели жесткости, доступный бюджет и желаемую скорость обработки воды.

Способы очистки и умягчения воды дома

Если вы хотите не только смягчить, но и очистить воду, используйте любой из следующих вариантов:

фильтр-кувшин;
ионообменный фильтр;
мембранный фильтр;
магнитный фильтр-умягчитель;
электромагнитноволновой способ.

Также используются народные методы – отстаивание, насыщение кремнием, частичное замораживание, смешивание, добавление отвара льняных семян, трав или торфа.

Фильтры и их разновидности

В продаже можно встретить следующие виды фильтров:

Что лучше: обычное умягчение или полная фильтрация воды?

Фильтр умягчения не всегда дает нужные результаты – в ряде случаев требуется полная фильтрация. Система очистки удаляет элементы кальция и некоторых солей (частично), в то время как полная фильтрация позволяет избавляться от всех химических примесей и изменять металлической состав, удалить соли. При этом она может сопровождаться умягчением, минерализацией. Если все сделать правильно, водопроводная вода будет иметь хороший запах и приятный вкус.

Магнитный фильтр или специальные соли: выбираем альтернативу

Специальные соли дают неплохой эффект, но не забывайте о соблюдении дозировки для каждого вещества. Также вам придется обеспечивать их постоянное наличие и соответствующие условия для хранения – а это лишнее место, дополнительные расходы и хлопоты. При этом применять умягченную с помощью реагентов воду для приготовления пищи и питья можно не всегда.

Что собой представляет магнитный фильтр? Устройство из двух мощных магнитов, которые создают сильное поле – оно притягивает металлические частички. Вода при прохождении через такой элемент становится мягче. Химические препараты не применяются, но влияние заряженной магнитным полем воды на организм человека тоже пока что не изучено.

Как смягчить воду повышенной жесткости в аквариуме в домашних условиях?

Обязательного смягчения требует вода в аквариуме. В домашних условиях снизить жесткость можно следующими способами:

Прокипятить, охладить и залить в аквариум.
Продистиллировать, но помните, что дефицит полезных микроэлементов вреден не только для человека, но и для рыбок.
– перелейте воду в емкость и поставьте в морозилку. Когда половина жидкости замерзнет, вылейте ту часть, которая не замерзла, а лед вытащите из холодильника и растопите. Такая жидкость является идеальной для рыбок.
Очистить воду с применением фильтра обратного осмоса – он устанавливается в комнате и подключается к водопроводу напрямую.

Самый эффективный и дорогостоящий способ – обратный осмос. Его есть смысл применять для аквариумов большого объема.

Полезно знать

Смягчение воды приводит к заметной экономии моющих средств, потому что в мягкой они лучше пенятся. Речь идет не только о мыле, но и о стиральном порошке, зубной пасте, пр.
Потребление электричества тоже может сократиться, поскольку стирать и убирать вы будете реже.
Жизнь бытовых приборов и водопроводных труб мягкая вода тоже заметно продлит.
При этом применение любого способа умягчения требует определенных вложений, которые не всегда окупаются.

Как смягчить жесткую воду. Способы, советы, вред и польза, разные методы, особенности и допустимые показатели.

Все мы слышали о вреде жесткой воды – не только для кухонной техники и отопительного оборудования, но и для человеческого организма. Однако мало кто знает, что ее жесткость бывает разной по «происхождению», и к тому же не является абсолютным злом. Поэтому сегодня мы рассмотрим, как можно сделать наиболее эффективным смягчение воды для питья и бытовых нужд, чтобы получить от нее максимум пользы.

Особенности жесткой воды

Вода становится жесткой от растворенных солей – соединений кальция и/или магния (катионы последнего встречаются гораздо реже). Есть и другие элементы, присутствие которых может отразиться на конечных показателях жесткости, например, марганец, стронций, барий. Но их влияние настолько незначительно, что его просто не принимают во внимание.

Общий же показатель жесткости принято разделять в соответствии с составом солей:

Карбонатная или временная жесткость – определяет содержание в воде гидрокарбонатов Ca и Mg при уровне рН, превышающем 8,3 единицы. С ней можно легко справиться длительным кипячением – через час соли просто распадутся под действием высокой температуры и выпадут в осадок.
Некарбонатная жесткость носит название постоянной, поскольку от нее так просто не избавиться. Ее определяет содержание стабильных солей различных кислот, которые не распадаются и должны удаляться другими способами, например, обратным осмосом.

В сумме эти два показателя как раз и дают общую жесткость, хотя по отдельности вычислять их сложно и дорого. Обычно для определения фактической величины содержания солей используют специальные реагенты или полоски-индикаторы.

Но о том, что в вашей системе жесткая вода, можно узнать и без лабораторных исследований. В процессе использования она доставляет немало проблем, которые просто невозможно не замечать:

Белые следы на постиранных вещах;
Слабое пенообразование моющих средств, и как следствие – их неэффективность;
Накипь на стенках чайника (а представьте, что происходит с ТЭНами бойлеров, стиральных и посудомоечных машин);
Постоянно появляющийся налет на смесителе и мойке.

Человеческому организму жесткая вода тоже наносит немалый вред. Ощущение сухости кожи после контакта с такой средой – не что иное как смывание защитной липидной пленки с ее поверхности. А употребление этой воды внутрь без предварительного умягчения способно спровоцировать мочекаменную болезнь.

Но это не значит, что смягчение воды должно быть тотальным, даже если она применяется для питья и приготовления пищи. Совершенно лишенная солей жидкость приводит к дефициту ионов кальция и магния в организме, что негативно отражается на работе сердечно-сосудистой системы. Вред и польза жесткости питьевой воды – один из медицинских парадоксов. Но разрешается он просто – соблюдением меры.

С точки зрения врачей, употребление слишком жесткой, как и излишне мягкой воды, недопустимо. Здесь нужно придерживаться золотой середины.

«Переумягченная» вода способна нанести вред и стальным трубам водопроводных и отопительных систем – из-за нее они в большей мере подвергаются коррозионному износу и служат меньше, чем трубопроводы, транспортирующие жесткие среды.

Народные способы умягчения

С проблемами жесткой воды сталкивались и наши бабушки, а о вреде ее употребления они как минимум догадывались. Поэтому простых и доступных способов умягчения в копилке народной мудрости хватает. Приведем самые популярные из них.

Кипячение (причем не в электрочайнике, а на плите, поскольку добиться нужного эффекта распада солей жесткости можно лишь при длительном нагреве). После этого жидкости нужно дать сутки отстояться, и только потом осторожно ее слить, не взмучивая осадок на дне.

Вымораживание – более щадящий способ, который позволит хотя бы частично сохранить в воде полезные вещества и не испортить вкус. Прозрачную емкость с водой нужно отправить в морозильную камеру и следить за ее замерзанием. Как только 75-80% общего объема превратится в лед, посудину достают и сливают жидкий остаток – в нем сконцентрированы соли, которые и дают высокую жесткость.

Отстаивание. Вам потребуется просто налить воду в любую емкость и убрать подальше от солнечных лучей на 3-6 дней. После этого нужно осторожно слить верхние слои, не потревожив осадок. Для питья такая вода не подойдет, но для использования в быту – вполне.

Добавление кремния или шунгита – минералов, буквально впитывающих в себя соли жесткости. Наши прадеды обкладывали кремниевой пластушкой колодцы для смягчения хранящейся в них воды. Нам же доступен более простой способ: нужно лишь опустить стерильные камни кремния или шунгита в емкость с питьевой водой. Природные абсорбенты впитают в себя соли и через 2-3 дня, хотя многие рекомендуют увеличивать этот срок до недели.

Омыление – один из способов подготовки воды для стирки. Нужно будет натереть 15-20 г хозяйственного или туалетного мыла и развести его в 0,5 л воды до полного растворения и появления пены. Этого количества хватит на ведро жидкости, после чего нужно все отстоять хотя бы ночь – мыло вступит в реакцию с солями и отправит их в осадок. Утром раствор аккуратно переливают в другую емкость и добавляют в него борную кислоту (2-3 ст. л).

Современные методы

Для нас, современных людей, есть и более простые способы, как смягчить жесткую воду. Для этого достаточно купить и врезать в систему подачи фильтры умягчения с ионообменными смолами. Они представляют собой сдвоенные резервуары и работают по такому принципу:

Жесткая вода попадает в отсек со смолой, которая «извлекает» из нее ионы кальция, магния и других щелочноземельных элементов.
Обедненная жидкость перетекает во второй резервуар с обычной поваренной солью, где обогащается ионами натрия – куда более полезными для организма.
Остатки с «вредными» элементами удаляются вместе со стоками.

На выходе получаем безопасную и вкусную умягченную воду нормализованной жесткости. Ее можно использовать как для бытовых нужд, так и для питья или приготовления пищи.

В разных странах действуют свои нормы жесткости. У нас максимальные показатели для питьевой воды установлены на уровне 7 мг-экв/л, для технической – не более 9 мг-экв/л.

Эффект умягчения получают и после прогонки воды через систему обратного осмоса. Она действует совершенно иначе: продавливает жидкость сквозь специальную мембрану с очень мелкими порами (размером 0,0001 микрона) и задерживает примеси на молекулярном уровне. Таким образом, вода освобождается не только от солей, но и от бактерий и прочих посторонних элементов, превращаясь практически в дистиллят.

Увы, постоянное употребление ее в пищу приносит больше вреда, чем пользы. Поэтому после очистки и умягчения такую воду желательно пропускать через систему минерализаторов, которые обогатят ее безопасными веществами и восстановят оптимальную жесткость. Впрочем, для бытовых нужд она вполне пригодна.

Также для защиты техники от жесткой воды, используют различные добавки:

Пищевую, кальцинированную соду;
Лимонную кислоту;
Уксус;
Любой смягчитель воды на основе полифосфатов (Calgon, Эонит, Sodasan и пр.).

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический Институт

Реферат

Методы осветления и умягчения воды.

Использование ингибитора ИОМС.

Руководитель ________________ Яковенко А.А

Студент ТЭ 06 - 03 ________________ Минаева Д.С

Красноярск 2009

Методы осветление воды.

Под осветлением воды понимают выделение из нее взвешенных веществ при непрерывном движении воды через специальные сооружения (отстойники, осветлители) с малыми скоростями. При малых скоростях движения воды содержащиеся в ней взвешенные вещества, удельный вес которых больше удельного веса воды, под действием силы тяжести осаждаются, образуя в отстойнике осадок.

Технологические схемы обработки воды определяются в каждом конкретном случае в зависимости от предъявляемых требований и включают следующие этапы работы:

технологические исследования и предварительные лабораторные испытания применяемых реагентов;

подбор и расчет оборудования для дозирования и смешивания реагентов;

выбор оборудования для тонкослойного осветления и уплотнения взвеси;

выбор и расчет скорых фильтров с зернистой загрузкой, как напорного, так и открытого типа;

выбор технологии и оборудования для обезвоживания шлама с последующей утилизацией;

выбор оборудования по обеззараживанию путем дозирования раствора хлорреагента (гипохлорит натрия) и контролю качества обработанной воды.

В зависимости от направления движения воды отстойники разделяют на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальный отстойник (рис. 1) представляет собой резервуар прямоугольного сечения, продольная (более длинная) ось которого направлена по движению воды. Осветляемая вода по трубе 1 направляется в распределительный желоб 2, имеющий ряд отверстий, служащих для более равномерного распределения потока воды по сечению отстойника. Скорость движения воды в этих отверстиях не должна превышать 0,4 м/сек. Осветленная вода поступает в другой желоб 3 и из него по трубе 4 отводится на фильтры. Осевшие частицы (шлам) скапливаются на дне, которое должно иметь уклон, обратный движению воды.

Время отстаивания для горизонтальных отстойников принимают обычно для коагулированной смеси не более 4 ч. Горизонтальные отстойники для осветления больших количеств воды могут разделяться по высоте на несколько параллельно включенных отделений (этажей). Преимущества этажных отстойников (предложение проф. П. И. Пискунова) - малая площадь застройки и меньший расход бетона. Такой отстойник построен на одной из крупнейших очистных станций Советского Союза.

Рис. 1. Схема горизонтального отстойника: 1 - лоток; 2 - приемная камера; 3 - приемный желоб; 4 - на фильтр; 5 - для удаления осадка

Рис. 2. Схема вертикального отстойника 1 - центральная труба; 2-лоток; 3- отводящая труба; 4 - трубопровод для удаления осадка

Вертикальные отстойники (рис. 2) представляют собой круглый в плане, иногда квадратный, резервуар с коническим днищем и центральной трубой, в которую подается осветляемая вода из камеры хлопье образования.

По выходе из центральной трубы в отстойник вода движется вверх с малой скоростью и сливается уже осветленной через борт концентрически расположенного желоба, откуда отводится на фильтр. Выпадающий на дно отстойника осадок периодически удаляется.

Скорость протекания воды в центральной трубе принимается от 30 до 75 мм/сек. Время отстаивания воды в отстойнике Т = 2 ч. Скорость восходящего движения воды составляет 0,5-0,6 мм/сек.

Диаметр отстойника не должен превышать 12 м, а отношение диаметра к высоте отстойника обычно принимают не более 1,5.

Радиальные отстойники представляют собой круглые резервуары с малоконическим дном. Вода поступает в центральную трубу и из нее направляется в радиальном направлении к сборному лотку по периферии отстойника. Отстойники имеют небольшую глубину, осадок удаляют механизированным способом без нарушения работы отстойника. Радиальные отстойники сооружают диаметром от 10 л* и более при глубине от 1,5-2,5 ж (у стенки отстойника) до З-5 м (в центре).

Выбор типа отстойника зависит от суточной производительности станции, общей ее компоновки, рельефа местности, характера грунтов и т. д. Вертикальные отстойники рекомендуется применять при суточной производительности до 3000 м3. Горизонтальные Отстойники применяют при производительности станции более 30 000 м3/сут как в случае коагулирования воды, так и без него.

Радиальные отстойники целесообразны при больших расходах воды (более 40 000 м3/сут). Преимуществом этих отстойников по сравнению с прямоугольными горизонтальными является механизированное удаление осадка без прекращения работы отстойника. Их применяют при большой мутности речной воды (с коагулированием и без него) в основном для осветления производственной воды.

Осветлители со взвешенным осадком. Процесс осветления протекает значительно интенсивнее, если осветляемая вода после коагулирования пропускается через массу ранее образованного осадка, поддерживаемого во взвешенном состоянии током

Рис. 3. Осветлители: а - первоначальной конструкции; б - коридорного типа: 1 - распределительные трубы; 2 - желоба с затопленными отверстиями; 3 - рабочая часть осветлителя; 4- защитная зона; 5 - лоток отвода; 6 - труба для подсоса осадка; 7 - осадкоприемные окна; 8-уплотнитель осадка; 9 - трубы для сброса осадка) 10 - труба для отвода осветленной воды

Такие осветлители дают более высокий эффект осветления воды, чем в обычных отстойниках, что объясняется более быстрым укрупнением и задержанием взвеси при прохождении коагулированной воды через взвешенный осадок.

Применение осветлителя со взвешенным остатком дает возможность по сравнению с обычным отстойником снизить расход коагулянта, уменьшить размеры сооружений и получить более высокий эффект осветления воды.

Осветлитель первоначальной конструкции представляет собой цилиндрический резервуар с шламоуплотнителем в центральной его части (рис. 3, а). Здесь вода с реагентом поступает в воздухоотделитель, затем проходит вниз в дырчатые распределительные трубы 1, а далее- в отверстия дырчатого дна 2.

Вода, проходя через слой взвешенного осадка 3, выходит в зону осветления 4 и переливается в отводные желоба. В шламонакопитель 5 поступает излишек взвешенного осадка, откуда его периодически удаляют в канализацию.

Осветлитель коридорного типа (см. рис. 3, б) представляет собой прямоугольный резервуар. Коагулированная вода поступает в осветлитель по трубе 1 и через дырчатые трубы 2 распределяется в нижней (рабочей) части 3 осветлителя. Скорость движения воды в рабочей части должна быть такой, чтобы хлопья коагулянта находились во взвешенном состоянии. Этот слой способствует задержанию взвешенных частиц. Степень осветления воды при этом значительно выше, чем в обычном отстойнике.

Над рабочей частью находится защитная зона 4, где взвешенного слоя нет. Осветленная вода отводится лотком 5 и трубами 10 для последующей обработки. Избыточное количество осадка посредством отсоса в трубу 6 отводится через окна 7 в осадкоуплотнитель 8, где осадок уплотняется и периодически сбрасывается в канализацию по трубам 9.

Восходящую скорость потока в рабочей части осветлителя принимают равной 1-1,2 мм/сек.

Методы умягчения воды.

Устранение из воды солей жесткости, т. е. умягчение ее, необходимо производить для питания котельных установок, причем жесткость воды для котлов среднего и низкого давления должна быть не более 0,3 мг.экв/л. Умягчать воду требуется также для таких производств, как текстильное, бумажное, химическое, где вода должна иметь жесткость не более 0,7-1,0 мг.экв/л. Умягчение воды для хозяйственно-питьевых целей также целесообразно, особенно в случае, если она превышает 7 мг.экв/л.

Применяют следующие основные методы умягчения воды:

1) реагентный метод.- путем введения реагентов, способствующих образованию малорастворимых соединений кальция и магния и выпадению их в осадок;

2) катионитовый метод, при котором умягчаемая вода фильтруется через вещества, обладающие способностью обменивать содержащиеся в них катионы (натрия или водорода) на катионы кальция и магния, растворенных в воде солей. В результате обмена Задерживаются ионы кальция и магния и образуются натриевые соли, не придающие воде жесткость;

3) термический метод, заключающийся в нагревании воды до температуры выше 100°, при этом почти полностью удаляются соли карбонатной жесткости.

Часто методы умягчения применяют комбинированно. Например, часть солей жесткости удаляют реагентным способом, а оставшуюся часть - с помощью катионного обмена.

Из реагентных методов содово-известковый способ умягчения является наиболее распространенным. Сущность его сводится к получению вместо растворенных в воде солей Са Mg нерастворимых солей СаС0 3 и Mg(OH) 2 , выпадающих в осадок.

Оба реагента - соду Na 2 C0 3 и известь Са(ОН) 2 -вводят в умягчаемую воду одновременно или поочередно.

Соли карбонатной, временной жесткости удаляют известью, не карбонатной, постоянной жесткости - содой. Химические реакции при удалении карбонатной жесткости протекают следующим образом:

Са (НС0 3) 2 + Са (ОН) 2 = 2 СаС0 3 + 2Н 2 0.

При этом карбонат кальция СаС03 выпадает в осадок. При удалении бикарбоната магния Mg(HC0 3) 2 реакция идет так:

Mg (НСОа)2 + 2Са (ОН) 2 = Mg (ОН) 2 + 2СаС0 3 + 2Н 2 0.

Гидрат окиси магния Mg(OH) 2 коагулирует и выпадает в осадок. Для устранения некарбонатной жесткости в умягчаемую воду вводят Na 2 C0 3 . Химические реакции при удалении некарбонатной жесткости следующие:

Na 2 C0 8 + CaS0 4 = CaCO 8 +Na 2 S0 4 ;

Na 2 CO 3 + CaCl 2 = CaC0 3 + 2NaCl.

В результате реакции получается углекислый кальций, который выпадает в осадок.

Для глубокого умягчения применяют такие вспомогательные мероприятия, как подогревание обрабатываемой воды примерно до 90, при этом остаточная жесткость может быть доведена до 0,2- 0,4 мг.экв/л.

Без подогрева обработка воды проводится большими избыточными дозами извести с последующим удалением этих избытков путем продувки воды углекислотой. Последний процесс называется рекарбонизацией.

На рис. 4 представлена схема реагентной водоумягчительной установки, в состав которой входят устройство для приготовления и дозирования растворов реагентов, смесители, камеры реакции, осветлители, фильтры.

Для умягчения равномерно подаваемой воды, поступающей непрерывно, применяют те же дозаторы растворов соды и извести, что и при коагулировании. Если же расход умягчаемой воды имеет колебания, применяют так называемые пропорциональные дозаторы.

Рис. 4. Схема реагентного умягчения воды:1 -камера реакций (вихревой реактор); 2 - осветлитель; 3 - кварцевый фильтр; 4 -смеситель; 5, 6 и 7 - дозаторы растворов реагентов; 8, 9 и 10 - баки для растворения коагулянтов и соды для приготовления известкового молока; 11 - бак; 12 - насос; 13 - воздухоотделитель.

Содово-известковый способ пригоден для умягчения воды с любым соотношением карбонатной и некарбонатной жесткости.

Недостатки содово-известкового способа умягчения заключаются в следующем: 1) вода не умягчается полностью; 2) установки для умягчения громоздки; 3) необходима тщательная дозировка соды и извести, чего трудно достичь из-за непостоянства состава умягчаемой воды и реагентов.

Катионитовый способ умягчения основан на способности веществ, называемых катеонитами, обменивать содержащиеся в них катионы натрия Na+ или водорода Н+ на катионы кальция или магния, растворенных в воде. В соответствии с этим различают натрий-катионитовый и водород-натрий: катионитовый методы умягчения воды.

При помощи катионитов вода умягчается на установке, состоящей из нескольких металлических напорных резервуаров, загруженных катионитом (рис. 5).

Необработанная вода поступает в фильтр по трубам А, Б и В; выпуск умягченной воды происходит по трубе Г При работе фильтра задвижки 2 и 5 открыты, а остальные {1, 3, 4 и 6) закрыты. Перед регенерацией фильтр промывают.

Для промывки фильтра вода из бака Д подается по трубе Е и проходит по дренам снизу вверх. Продолжительность промывки 20-30 мин, интенсивность 4-6 л/сек на 1 м2. Промывная вода с фильтров отводится по трубам В, Б, Ж, причем задвижки 4 и 3 открыты, а остальные закрыты.

Регенерирующий раствор катионита при регенерации подается по трубе В, проходит фильтр сверху вниз и сбрасывается по трубе. В этом случае задвижки 1 и 6 открыты, остальные (2-5) закрыты; продолжительность регенерации около 30-60 мин, а отмывки от регенерирующего раствора 40-60 мин.

Рис. 5. Схема катионитовой водоумягчительной установки

Преимущества катионитового способа заключаются в следующем: 1) вода умягчается почти полностью; 2) дозировать нужно только раствор поваренной соли или серной кислоты; 3) фильтры изготовляют заводским способом. К числу недостатков этого способа следует отнести необходимость предварительного осветления воды, так как коллоидные и органические вещества обволакивают зерна катионитов и уменьшают их обменную способность.

Реагенты, применяемые при обработке воды, вводят, в воду в следующих местах:

а) хлор (при предварительном хлорировании) - во всасывающие трубопроводы насосной станции первого подъема или в водоводы, подающие воду на станцию очистки;

б) коагулянт - в трубопровод перед смесителем или в смеситель;

в) известь для подщелачивания при коагулировании - одновременно с коагулянтом;

г) активированный уголь для удаления запахов и привкусов в воде до 5 мг/л - перед фильтрами. При больших дозах уголь следует вводить на насосный станции первого подъема или одновременно с коагулянтом в смеситель водоочистной станции, но не ранее чем через 10 мин после введения хлора;

д) хлор и аммиак для обеззараживания воды вводят до очистных сооружений и в фильтрованную воду. При наличии в воде фенолов аммиак следует вводить как при предварительном, так и при окончательном хлорировании.

Раствор коагулянта приготовляют в растворных баках; откуда его надлежит выпускать или перекачивать в расходные баки. Для подачи в воду заданного количества раствора коагулянта следует предусматривать установку дозаторов.

При использовании автоматических дозаторов, основанных на принципе изменения электропроводности воды в зависимости от примесей, известь для подщелачивания следует вводить после отбора коагулированной воды, идущей к дозатору.

К специальным видам очистки и обработки воды относятся: опреснение, обессоливание, обезжелезивание, удаление из воды растворенных газов и стабилизация.

Механизм действия ингибиторов ИОМС.

При нагреве воды в процессе работы системы отопления происходит термический распад присутствующих в ней гидрокарбонат-ионов с образованием карбонат-ионов. Карбонат-ионы, взаимодействуя с присутствующими в избытке ионами кальция, образуют зародыши кристаллов карбоната кальция. На поверхности зародышей осаждаются все новые карбонат-ионы и ионы кальция, вследствие чего образуются кристаллы карбоната кальция, в котором часто присутствует карбонат магния в виде твердого раствора замещения. Осаждаясь на стенках теплотехнического оборудования, эти кристаллы срастаются, образуя накипь (рис. 6, а).

Основным компонентом, обеспечивающим противонакипную активность всех рассматриваемых ингибиторов, являются органофосфонаты - соли органических фосфоновых кислот. При введении органофосфонатов в воду, содержащую ионы кальция, магния и других металлов они образуют весьма прочные химические соединения - комплексы. (Во многие современные ингибиторы органофосфонаты входят уже в виде комплексов с переходными металлами, главным образом с цинком.) Так как в одном литре природной или технической воды содержится 1020–1021 ионов кальция и магния, а органофосфонаты вводят в количестве всего лишь 1018–1019 молекул на литр воды, все молекулы органофосфонатов образуют комплексы с ионами металлов, а комплексоны как таковые в воде не присутствуют. Комплексы органофосфонатов адсорбируются (осаждаются) на поверхности зародышей кристаллов карбоната кальция, препятствуя дальнейшей кристаллизации карбоната кальция. Поэтому при введении в воду 1–10 г/м3 органофосфонатов накипь не образуется даже при нагревании очень жесткой воды (рис. 6, б).

Комплексы органофосфонатов способны адсорбироваться не только на поверхности зародышей кристаллов, но и на металлических поверхностях. Образующаяся тонкая пленка затрудняет доступ кислорода к поверхности металла, вследствие чего скорость коррозии металла снижается. Однако наиболее эффективную защиту металла от коррозии обеспечивают ингибиторы на основе комплексов органических фосфоновых кислот с цинком и некоторыми другими металлами, которые были разработаны и внедрены в практику профессором Ю.И. Кузнецовым. В приповерхностном слое металла эти соединения способны распадаться с образованием нерастворимых соединений гидроксида цинка, а также комплексов сложной структуры, в которых участвует много атомов цинка и железа. В результате этого образуется тонкая, плотная, прочно сцепленная с металлом пленка, защищающая металл от коррозии. Степень защиты металла от коррозии при использовании таких ингибиторов может достигать 98%.

Современные препараты на основе органофосфонатов не только ингибируют солеотложения и коррозию, но и постепенно разрушают застарелые отложения накипи и продуктов коррозии. Это объясняется образованием в порах накипи поверхностных адсорбционных слоев органофосфонатов, структура и свойства (например, коэффициент температурного расширения) которых отличаются от структуры кристаллов накипи. Возникающие при эксплуатации системы отопления колебания и градиенты температуры приводят к расклиниванию кристаллических сростков накипи. В результате накипь разрушается, превращаясь в тонкую взвесь, легко удаляемую из системы. Поэтому при введении препаратов, содержащих органофосфонаты, в системы отопления с большим количеством застарелых отложений накипи и продуктов коррозии, необходимо регулярно спускать отстой из фильтров и грязевиков, установленных в нижних точках системы. Спуск отстоя следует производить, в зависимости от количества отложений, 1–2 раза в сутки, из расчета подпитки системы чистой, обработанной ингибитором, водой в количестве 0,25–1% водного объема системы в час. Необходимо отметить, что при повышении концентрации ингибитора свыше 10–20 г/м3 накипь разрушается с образованием весьма грубых взвесей, способных забить узкие места системы отопления. Поэтому передозировка ингибитора в этом случае грозит засорением системы. Наиболее эффективная и безопасная очистка систем отопления от застарелых отложений накипи и продуктов коррозии достигается при использовании препаратов, содержащих поверхностно-активные вещества, например, композиции «ККФ».

а) б)

Рис. 6. Разрез внутриквартального 89 мм трубопровода горячего водоснабжения:

а - по истечении двух лет работы на воде жeсткостью 8–12 мг-экв/дм3;

б - через шесть месяцев после начала обработки воды ингибитором ИОМС-1.