آب سخت نباید با آب سنگین اشتباه گرفته شود. آب سخت بر خلاف آب نرم، آبی است که دارای مواد معدنی بالایی است. آب سخت که عمدتا از کربنات کلسیم و منیزیم تشکیل شده، زمانی شکل می گیرد که آب از طریق رسوبات سنگ آهک و گچ نفوذ کند. آب آشامیدنی سخت می‌تواند مزایای محدودی برای سلامتی داشته باشد، اما می‌تواند مشکلات اساسی را در زمینه‌های صنعتی تحمیل کند، سختی آب باعث خرابی‌های هزینه‌بر در دیگ های بخار، برج‌های خنک کننده و سایر تجهیزات آبی می شود.
در زمینه خانگی، رسوبات و آلاینده های موجود در آب سخت برای لوازمی مانند لباسشویی، ظرفشویی، آبگرمکن، پکیج، رادیاتور، شیرآلات ، سیستم های تاسیساتی و... مشکل ایجاد می کنند و کیفیت کار آنها را کاهش دهند. همچنین رسوبات آهک، در دیواره های سیستم هایی که با آب داغ کار می کنند، ته نشین شده و باعث کاهش قطر لوله های داخلی دستگاه ها و موجب افت فشار آب داخل دستگاه می شوند. تصویر روبرو یک شیر آب وان حمام که بخاطر آب سخت، رسوب آهکی روی آن تشکیل شده است را نشان می دهد.
رسوبات موجود در آب سخت روی المنت های حرارتی تشکیل شده، به عنوان عایق عمل کرده و باعث بالا رفتن مصرف انرژی در وسایل گرمایشی می شوند. در زمینه خانگی، آب سخت اغلب با عدم تشکیل کف به هنگام تماس صابون با آب و با شکل‌گیری پوسته آهک در کتری‌ها و هیترهای آب تشخیص داده می‌شود. هرجا که سختی آب مد نظر باشد، معمولا سختی‌گیری آب برای کاهش اثرات معکوس آب سخت استفاده می‌شود.
منابع سختی آب
سختی آب توسط غلظت کاتیونهای چند ظرفیتی در آب تعیین می‌شود. کاتیونهای چند ظرفیتی ترکیبات فلزی دارای بار مثبت با بار بزرگتر از ۱+ هستند. معمولا کاتیون‌ها دارای بار ۲+ هستند. کاتیونهای متداول موجود در آب سخت شامل Ca2+ و Mg2+ هستند. این یون ها از آبشویی مواد معدنی، وارد منبع آب مصرفی می شوند.
مواد معدنی معمول حاوی کلسیم، کلسیت و سنگ گچ هستند. یک ماده معدنی منیزیمی رایج، دولومیت است (که کلسیم هم دارد). آب باران و آب مقطر نرم هستند ، زیرا آنها یون‌های کمی دارند. واکنش موازنه زیر، حل شدن و شکل‌گیری کربنات کلسیم را توصیف می‌کند:
(CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇋ Ca2+ (aq) + 2HCO3− (aq
این واکنش دو طرفه است. باران حاوی دی اکسید کربن محلول، می‌تواند با کربنات کلسیم واکنش داده و یون‌های کلسیم را از آن دور کند. وقتی کلسیت همانند دی اکسید کربن در اتمسفر از دست می رود، کربنات کلسیم می‌تواند دوباره رسوب کرده، استالاکتیت و استالاگمیت تشکیل دهد. یون‌های کلسیم و منیزیم را گاهی می‌توان با سختی‌گیر آب برطرف کرد.
سختی موقت آب
سختی موقت یک نوع از سختی آب ناشی از حضور مواد معدنی محلول بی کربنات (بی کربنات کلسیم و بی کربنات منیزیم) است. این مواد معدنی به هنگام حل شدن منجر به کاتیونهای کلسیم و منیزیم (Ca2+, Mg2+) و آنیون‌های کربنات و بی‌کربنات (CO32−, HCO3−) می‌شوند. وجود کاتیونهای فلزی باعث سختی آب می شود.
با این حال، بر خلاف سختی دائمی آب که ناشی از ترکیبات سولفات و کلرید است، سختی موقت آب را می توان بوسیله جوشاندن آب یا افزودن آهک (هیدروکسید کلسیم) از طریق فرآیند سختی گیری آهک کاهش داد. جوشیدن آب باعث تشکیل کربنات از بی کربنات شده و کربنات کلسیم را از محلول خارج می کند و آب را پس از خنک شدن نرم تر می کند.
سختی دائم آب
سختی دائم آب سختی (محتوای مواد معدنی) است که با جوشیدن از بین نمی‌رود. در این مورد، علت معمولا وجود سولفات کلسیم و یا سولفات منیزیم در آب است که به دلیل افزایش دما رسوب نمی‌کند. یون‌هایی که باعث سختی دائمی آب می‌شوند را می‌توان با سختی‌گیر آب یا ستون تبادل یون برطرف کرد.
سختی منیزیم+ سختی کلسیم = سختی دائمی کلی
سختی کلسیم و منیزیم، غلظت یون‌های کلسیم و منیزیم است که بصورت معادل کربنات کلسیم نشان داده می‌شود. سختی آب دائمی کل که بصورت معادل CaCO3 نشان داده می‌شود را می‌توان با فرمول زیر محاسبه کرد:
(CaCO3) = 2.5(Ca2+) + 4.1(Mg2+) سختی دائمی کل
برای مشاهده مشکلاتی که در اثر سختی آب به وجود می آید می توانید روی لینک اثرات آب سخت کلیک نمایید.
برای مطالعه مقاله اندازه گیری میزان سختی آب روی لینک کلیک نمایید.
برای مطالعه مقاله مقایسه آب سخت و آب نرم روی لینک کلیک نمایید.
برای مطالعه مقاله میزان سختی آب در کشورهای مختلف روی لینک کلیک نمایید.
**ن