Nước cứng là gì ?

Nước cứng là nước chứa ion có hoá trị 2 như Ca2+, Mg2+, … Cụ thể nước tự nhiên được coi là cứng nếu chứa trên ba mili đương lượng gam cation canxi (Ca2+) và magie (Mg2+) trong một lít.

Nước nhiều Mg2+ có vị đắng. Tổng hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đặc trưng cho tính chất cứng của nước.

Ngày nay, người ta còn tính cả ion Fe2+ và Na+ vào độ cứng. Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng lớn ở nước ngầm

Các loại nước cứng và ảnh hưởng của nước cứng :

Nước cứng tạm thời : có mặt của muối cacbonat và bicacbonat Ca, Mg. Loại nước này khi đun sôi sẽ tạo ra muối kết tủa CaCO3 và MgCO3.

Độ cứng vĩnh cữu của nước do các loại muối sunfat hoặc clorua Ca, Mg tạo ra. Loại muối này thường khó xử lý.

Ngày nay, người ta còn tính cả ion Fe2+ và Na+ vào độ cứng. Độ cứng của nước thiên nhiên dao động rất nhiều và đặc trưng lớn ở nước ngầm may loc nuoc

2. Độ cứng của nước trong tự nhiên:

Trong tự nhiên có rất nhiều nguồn nước có độ cứng thấp, ví dụ như nước mưa – độ cứng của nước mưa gần như bằng 0. Ngoài ra, độ cứng của nước sông, và phần lớn ao hồ ở đồng bằng cũng rất thấp vì nguồn nước của chúng là nước mưa (có lẽ đó cũng là nguyên nhân làm cho phần lớn sinh vật thủy sinh kém thích nghi với nước cứng). Ngược lại suối và ao hồ ở những vùng núi đá vôi lại có độ cứng khá cao. Hầu như tất cả nước ngầm đều có độ cứng rất cao.

Nước máy ở Hà nội có độ cứng tạm thời từ 250-320 ppm, tức là 5-6,4 mgdl/l hay 14-18 dH

Nước giếng khoan (chưa xử lý) ở HN có độ cứng tạm thời từ 250-450 ppm, , tức là 5-9 mgdl/l hay 14-25 dH

3. Tác hại của nước cứng:

Độ cứng vĩnh viễn của nước ít ảnh hưởng đến sinh vật trừ phi nó quá cao, ngược lại, độ cứng tạm thời (ĐCTT) lại có ảnh hưởng rất lớn. Nguyên nhân là vì thành phần chính tạo ra ĐCTT là các muối bicarbonat Ca và Mg: Ca(HCO3)2 và Mg(HCO3)2, chúng là các muối hòa tan hoàn toàn nhưng không ổn định, không bền. Chúng dễ dàng bị phân hủy thành CaCO3, MgCO3 là các muối kết tủa:

Ca(HCO3)2 => CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 => MgCO3 + H2O + CO2

Khi phản ứng phân hủy xảy ra trong cơ thể sinh vật, các muối này kết tủa trong cơ thể sinh vật sẽ gây hại không nhỏ. Ở con người, chúng là nguyên nhân gây ra sỏi thận và 1 trong các nguyên nhân gây tắc động mạch do đóng cặn vôi ở thành trong của động mạch. Lưu ý là các muối CaCO3 và MgCO3 là các muối kết tủa và chúng không thấm qua niêm mạc hệ tiêu hóa của chúng ta được, chỉ các muối hòa ta mới thấm được thôi. Vì vậy nước cứng chỉ có tác hại do các muối bicarbonat.

4. Cách xử lý nước cứng :

4.1.    Phương pháp nhiệt

Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dùng nhiệt để bốc hơi khí cacbonic hòa tan trong nước. Trạng thái cân bằng của các hợp chất cacbonic sẽ chuyển dịch theo phương trình phản ứng sau:

2HCO3- → CO32- + H2O + CO2 ­

Ca2+ + CO32- → CaCO3  ↓

Nên        Ca(HCO3)2 → CaCO3  ↓ + CO2 ­ + H2O

Tuy nhiên, khi đun nóng nước chỉ khử được hết khí CO2 và giảm độ cứng cacbonat của nước, còn lượng CaCO3 hòa tan vẫn còn tồn tại trong nước.

4.2.    Phương pháp hóa chất

Trong thực tế áp dụng hàng loạt phương pháp xử lý nước bằng may loc nuoc hóa chất với mục đích kệt hợp các ion Ca2+ và  Mg2+ hòa tan trong nước thành các hợp chất không tan dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để làm mềm nước là vôi, sođa Na2CO3, xút NaOH, hyđrôxit bari Ba(OH)2, photphat natri Na3PO4.

Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử photphat…

Ngoài ra trong mỗi trường hợp cụ thể phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phương pháp, đặc biệt là với phương pháp làm mềm bằng cationit.

Chưng cất nước: về nguyên tắc, nước cất có thể coi là H2O tinh khiết hoàn toàn.

Loc RO (thẩm thấu ngược): công nghệ lọc RO cho phép loại bỏ gần như tất cả các chất hòa tan và không hòa tan ra khỏi nước, nước lọc RO có thể coi là H2O tinh khiết (tuy không bằng nước cất)

4.3    Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi

Khử độ cứng cacbonat của nước bằng vôi có thể áp dụng trong trường hợp ngoài yêu cầu giảm độ cứng cần phải giảm cả độ kiềm của nước.

4.4.     Làm mềm nước bằng vôi và sođa (Na2CO3)

Làm mềm nước bằng vôi và sođa là phương pháp có hiệu quả đối với thành phần ion bất kỳ của nước. Khi cho vôi vào nước khử được độ cứng canxi và magiê ở mức tương đương với hàm lượng của ion hyđrôcacbonat trong nước.

4.5 Bằng quá trình lọc thẩm thấu RO

Ngoài những phương pháp trên thì vào những năm 50 của thế kỷ trước con người đã phát minh ra công nghệ may loc nuoc ricon bằng quá trình lọc thẩm thấu máy lọc nước RO cho ra được nước tinh khiết và loại bỏ được hoàn toàn các muối  chứa canxi và magie có trong nước

4.5 Bằng các lõi lọc NaNo

Về mặt kĩ thuật, để sản xuất được màng lọc có kích thước nano đó là một bước tiến lớn về mặt công nghệ. Với mắt sàng chỉ với kích thước 1/tỷ mét, kết quả lọc sẽ là rất tốt. Không một loại vi khuẩn hay vi rút nào có thể xâm nhập qua màng này.