در این مقاله قصد داریم به تفاوت بین آب سخت و آب نرم بپردازیم. برای مطالعه قسمت های قبلی مقاله می توانید روی لینک مربوطه کلیک نمایید.

آب سخت چیست

اثرات آب سخت

اندازه گیری میزان سختی آب

از آنجایی که ترکیب دقیق مواد معدنی محلول در آب، همراه با pH و دمای آب است، که سختی آب را مشخص می‌کند، یک مقیاس تک عددی نمی‌تواند سختی آب را به خوبی تشریح کند. با این حال، بررسی سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده از دسته‌بندی زیر برای آب سخت و آب نرم استفاده می‌کند.

آب دریا به علت نمک های مختلف حل شده در آن بسیار سخت در نظر گرفته شده است. به طور معمول سختی آب دریا در محدوده 6630 ppm است. در مقابل، آب شیرین دارای سختی در محدوده  735-15  ppm است.

شاخص آب

برای توصیف رفتار کربنات کلسیم در مخلوط های آب، روغن یا گاز، از چندین شاخص استفاده می شود :

شاخص اشباع Langelier :

  این بخش، به هیچ منبعی استناد نمی کند. شاخص اشباع Langelier (گاهی اوقات شاخص پایداری Langelier) یک مقدار محاسبه شده است که برای پیش بینی میزان پایداری کربنات کلسیم آب استفاده می شود. این نشان می دهد که آیا آب رسوب خواهد کرد، حل می شود، یا در تعادل با کربنات کلسیم خواهد بود. در سال 1936، ویلفرد لانگلیر روشی برای برای پیش‌بینی pH آب پیدا کرد که در آن، آب از کربنات کلسیم اشباع شده است (pHs نامیده شده). LSI بصورت تفاوت بین سیستم واقعی pH و pH اشباع بیان می‌شود:   

LSI = pH (measured) − pHs

• برای LSI> 0، آب فوق اشباع است و تمایل به رسوب یک لایه پوسته CaCO₃  دارد.
• برای LSI = 0، آب (در حالت تعادل) با CaCO₃ اشباع شده است. یک لایه پوسته CaCO₃ نه رسوب کرده و نه حل می شود.
• برای LSI <0، آب زیر اشباع است و تمایل به حل کردن CaCO₃ جامد دارد.

اگر PH واقعی آب کمتر از pH اشباع محاسبه شده باشد، LSI  منفی است و آب دارای پتانسیل پوسته پوسته شدن بسیار محدودی است. اگر PH واقعی بیش از pHs باشد، LSI مثبت است، و در حالت فوق اشباع با CaCO₃ است، آب دارای تمایل به تشکیل پوسته است. در مقدار شاخص مثبت افزاینده، پتانسیل پوسته افزایش می‌یابد. در عمل، آب با LSI بین 0.5 + و 0.5- ، ویژگی های تشکیل دهنده مواد معدنی افزایش یافته را نشان نخواهد داد.

 آب با LSI زیر 0.5- به طور قابل ملاحظه ای توانایی نمایش انحلال افزایش یافته را دارد در حالی که آب با LSI بالای 0.5+ تمایل دارد ویژگی‌های تشکیل فزاینده پوسته را نشان دهد. LSI به دما حساس است. با افزایش دمای آب، LSI مثبت‌تر می‌شود. این در شرایطی که از آب چاه استفاده می شود، پیامدهای خاصی دارد. دمای آب وقتی از چاه خارج می‌شود بسیار پایین‌تر از دمای داخل ساختمانی است که بوسیله چاه به آن آبرسانی شده یا در آزمایشگاهی که اندازه‌گیری LSI انجام شده است. این افزایش دما می‌تواند باعث پوسته شدن، بخصوص در مواردی مثل هیترهای آب داغ شود. برعکس، سیستم‌هایی که دمای آب را کاهش می‌دهند پوسته کمتری خواهند داشت.

آنالیز آب:

pH = 7.5

TDS = 320 mg/L

Calcium = 150 mg/L (or ppm) as CaCO₃

Alkalinity = 34 mg/L (or ppm) as CaCO₃

فرمول LSI  :

LSI = pH - pHs

pHs = (9.3 + A + B) - (C + D) where:

A = (Log₁₀[TDS] - 1)/10 = 0.15

B = -13.12 x Log₁₀(°C + 273) + 34.55 = 2.09 at 25 °C and 1.09 at 82 °C

C = Log₁₀[Ca²⁺ as CaCO₃] - 0.4 = 1.78

(Ca²⁺ as CaCO₃ is also called Calcium Hardness and is calculated as=2.5(Ca²⁺))

(Ca₂+ بصورت CaCO₃ سختی کلسیم هم نامیده شده و بصوت  =2.5(Ca₂+)محاسبه شده است)

D = Log₁₀[alkalinity as CaCO₃] = 1.53

شاخص پایداری ریزنار (RSI)

• شاخص پایدار ریزنار (RSI) برای پیش بینی تأثیر شیمی آب، از یک پایگاه داده اندازه گیری ضخامت پوسته در سیستم های آب شهری استفاده می‌کند.
• شاخص اشباع ریزنار (RSI) از مشاهدات تجربی بدست آمده از نرخ خوردگی و تشکیل فیلم در شبکه‌های فولاد بدست آمده است، که بدین صورت تعریف می شود:   (اندازه گیری شده)RSI = 2 pHs – pH

• برای  RSI بین  ۶.۵  تا ۷ ، آب تقریبا در موازنه اشباع با کربنات کلسیم  در نظر گرفته می شود.

• برای RSI> 8 ، آب زیر اشباع است و، بنابراین، تمایل دارد هر جامد Caco3  موجود را حل کند.
• برای RSI <6.5، آب گرایش به تشکیل پوسته دارد.

مقیاس شاخص  Puckorius

مقیاس شاخص پوکوریوس PSI)  Puckorius) از پارامترهای کمی متفاوت برای تعیین کمیت رابطه بین حالت اشباع آب و مقدار رسوبات آهکی استفاده می‌کند.

شاخص‌های دیگر

شاخص های دیگر عبارتند از شاخص لارسون اسکولد Larson-Skold ، شاخص استیف دیویس Stiff-Davis ، و شاخص اودو- تامسون Oddo-Tomson.

اطلاعات منطقه ای

سختی منابع آب محلی به منبع آب بستگی دارد. آب در جریان رودخانه ها که بیشتر از سنگهای آتشفشانی (آذرین) هستند نرم خواهد بود، در حالی که آبی که از سنگ‌های متخلخل عبور می‌کند معمولا بسیار سخت است.

برای مطالعه ادامه مقاله که میزان سختی آب در کشورهای مختلف میپردازیم، روی لینک کلیک نمایید... 

**ن