روش های موثر برای از بین بردن سختی آب

سختی آب چیست؟

آب عامل حیات روی کره زمین است که در محیط‌های مختلف ترکیب متفاوتی دارد و حاوی املاح مختلفی است. به همین دلیل آب را می‌توان از نظر درجه سختی طبقه‌بندی کرد. در این مقاله ابتدا به تعریف مفهوم سختی آب و انواع آن می‌پردازیم. سپس روش‌ های حذف سختی آب را بررسی می‌کنیم.

سختی آب

سختی آب به دلیل وجود بی‌کربنات‌های محلول، کلریدها و سولفات‌های کلسیم و منیزیم است. به دلیل وجود این املاح آب سخت با صابون به‌خوبی کف نمی‌کند.

آب را می‌ توان به دو دسته آب سخت و آب نرم تقسیم کرد:

آب نرم

با صابون کف می‌کند. آب باران بدون املاح و آب نرم است. این آب برای مصارف خانگی مانند لباسشویی و نظافت مناسب است.

آب سخت

به دلیل وجود نمک‌های کلسیم و منیزیم به آب سخت معروف است. آب سخت با صابون کف نمی‌کند، بلکه رسوب تشکیل می‌دهد.

آب سخت حاوی مقادیر زیادی مواد معدنی است. سختی آب به مقدار کلسیم و منیزیم آن بستگی دارد. هرچقدر میزان این املاح و سایر مواد معدنی آب بیشتر باشد درجه سختی آب بالاتر می‌رود. سیستم‌های نرم‌کننده آب، غلظت این مواد معدنی را کاهش می‌دهند. آب نرم به‌جای سطح بالاتری از کلسیم و منیزیم، غلظت بالاتری از سدیم یا نمک دارد.

در زندگی روزمره، آب سخت می‌تواند به پوست و مو آسیب وارد کرده و باعث خشکی آن شود. مواد معدنی موجود در آب سخت می‌توانند تعادل pH پوست را تغییر دهد، و آن را به‌عنوان یک مانعی در برابر باکتری‌های مضر و عفونت تضعیف کند. افراد مبتلا به اگزما ممکن است به‌خصوص نسبت به تماس و شستشو با آب سخت، آسیب‌پذیر هستند.

آب سخت به دلیل رسوبات گچ و سنگ‌آهک که از کربنات‌های منیزیم و کلسیم تشکیل شده‌اند، برای دیگ بخار مشکل ایجاد می‌کند. سختی آب باعث کاهش راندمان انتقال حرارت در بویلر می‌شود.

مضرات سختی آب را می‌توان شامل هدررفت صابون، هدررفت سوخت و تشکیل رسوب بر دیواره بویلرهای فلزی دانست.

چگونه سختی آب را بگیریم؟

در پاسخ به این سوال باید ابتدا انواع سختی آب را بشناسیم. سختی آب را ممکن است از نوع سختی موقت یا سختی دائم باشد.

سختی موقت آب

املاح کربنات کلسیم و منیزیم باعث سختی موقت آب می‌شوند. یعنی سختی آب با جوشاندن از بین می‌رود. وقتی آب را می‌جوشانیم نمک‌های محلول Mg(HCO3)2 به Mg(OH)2 تبدیل می‌شود که نامحلول است و در نتیجه رسوب می‌کند و حذف می‌شود و پس از فیلتراسیون، آبی که به دست می‌آوریم، آب نرم است.

دو روش برای حذف سختی موقت آب وجود دارد:

از بین بردن سختی آب با جوشاندن

روش اول همان جوشاندن آب است که به آن اشاره شد و واکنش‌های مربوط به آن را در زیر مشاهده می‌کنید:

Ca(HCO3)2 → ΔCalo3↓ + H2O + CO2

 Mg(HCO3)2 → ΔMgCO3↓ + H2O + CO2 ⇒

روش دیگر “واکنش کلارک” نام دارد. در این واکنش از هیدروکسید کلسیم، برای حذف سختی آب و تبدیل بی‌کربنات‌ها به کربنات استفاده می‌شود.
واکنش کلارک:

CA (OH) 2 + CA (HCO3) 2 → 2Caco3 ↓ + 2H2O

سختی دائم آب

زمانی که نمک‌های محلول منیزیم و کلسیم به شکل کلرید و سولفید در آب باشند، سختی آب با جوشاندن از بین نمی‌رود. در نتیجه به آن سختی دائم می‌گوییم. سختی دائم آب را می‌توان با تصفیه آب از بین ببریم.

در ادامه به انواع روش‌ های سختی دائم آب می‌ پردازیم

روش پرموتیت گان

در این روش از سدیم آلومینیوم ارتو سیلیکات، معروف به “permutit“ یا زئولیت برای حذف سختی دائمی آب استفاده می‌شود.

Na2 Al2 Si2 O8.KH2O + Ca++→ 2Na+ + Ca Al2 Si2 O8.xH2O

روش کالگون

در این روش از سدیم هگزا متا فسفات معروف به Calgon استفاده می‌شود. سختی آب با جذب یون‌های Ca++ و Mg++ حذف می‌شود.

به‌طورکلی پلی فسفات‌ها مانند هگزامتافسفات سدیم (SHMP) به‌عنوان عوامل نرم‌کننده آب استفاده می‌شوند؛ زیرا این ترکیبات با یون‌های فلزی کلسیم و منیزیم که عامل سختی آب هستند، کمپلکس محلول بسیار پایدار تشکیل می‌دهند و امکان رسوب نمک این یون‌های فلزی یا برهم‌کنش آن‌ها با سایر ترکیبات موجود در سیستم را از بین می‌برند. پس می‌توان گفت سختی آب حذف می‌شود.

روش رزین تبادل یونی

در این روش سختی دائمی آب با استفاده از رزین‌ها حذف می‌شود. یون‌های Ca++/Mg++ با Cl– و یون‌های SO4-2 با رزین تبادل آنیونی (RNH2OH) مبادله می‌شوند. در نتیجه یون‌های عامل سختی دائمی آب حذف شده و آب غیرمعدنی در این فرایند تشکیل می‌شود.

2RCOOH + Ca++ → (RCOO)2Ca + 2H+ ⇒

 RNH2OH + Cl– → RNH2Cl + OH– ⇒

H+ + OH– → H2O ⇒

سیستم رزین تبادل یونی با حذف آلاینده‌های یونی محلول از آب کار می‌کند. این سیستم، یون‌ها را با یون‌های بهتری تعویض می‌کند که کیفیت آب را کاهش نمی‌دهند. رزین تبادل یونی به سایر سیستم‌های نرم‌کننده آب بسیار شبیه است؛ زیرا هر دو سیستم می‌توانند یون‌های منیزیم و کلسیم را از آب حذف کنند.

در بیان تفاوت جزئی مکانیسم عملکرد این دو سیستم باید گفت که مبدل‌های یونی از اصل تبادل یونی برای حذف مواد معدنی مضر از آب استفاده می‌کنند. نرم‌کننده‌های آب‌نمک‌های رسوب ساز مانند سولفات کلسیم و بی‌کربنات منیزیم را به نمک‌های محلول و غیر رسوب ساز که حاوی سدیم هستند تبدیل می‌کنند.

نتیجه‌ گیری برای بهترین روش سختی گیری آب

نمک یون‌های کلسیم و منیزیم عامل سختی موقت یا دائم آب هستند. سختی آب علاوه بر زندگی روزمره در فرایندهای صنعتی نیز می‌تواند مشکلاتی ایجاد کرده و باعث افزایش هزینه‌های انرژی و نگهداری تجهیزات شود.

از بین روش‌های متنوع حذف سختی آب، ساده‌ترین روش جوشاندن آب است و برای حذف سختی دائم آب از رزین‌های تبادل یونی یا ترکیبات شیمیایی نرم‌کننده آب مانند SHMP می‌توان بهره برد.

می‌توانید انواع مواد شیمیایی سختی‌گیر و دیگر مواد شیمیایی تصفیه آب را در فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال در بخش “مواد شیمیایی صنعتی” مشاهده کنید.