Общинска държавна образователна институция "Средно училище № 11 на градския квартал, град Михайловка, Волгоградска област"
Кръг "Млад еколог"
Тема: "Влиянието на твърдата вода върху човешкото тяло и методи за пречистването му"
ученик от 10 клас.
Ръководител: Попова Татяна Василиевна
МКОУ "Средно училище № 11", учител по химия.
2015 година
аз Въведение
1. Уместност на изследването ________________________________________________ 3
2. Обект и място на изследване _______________________________________________ 3
3. Цел, задачи и методи на изследване _______________________________________ 4
3. Преглед на литературата по избраната тема _____________________________________ _ _4-5
3.1. Твърда вода, видове твърдост и нейният произход _________________________ _ 5
3.2 Връзка между твърдостта на водата и геоложката структура на територията на Михайловка _______ 5
3.3. Твърда вода и влиянието на солите на твърдостта върху човешкото тяло _______________ 6-7
3.4. Методи за пречистване на питейната вода _______________________________________ 7-8
II . Методология на изследването
1. Доказателство за твърдост на водата ._______________________________________________ 9
2. Сравнителен анализ на домакински филтри ___________________________________ 9-12
3.Анализ на методите за пречистване на водата и видовете филтри, използвани в семействата
ученици в нашето училище от 5 до 11 клас ._____________________________________ 12-14
4. Определяне на финансовите разходи за решаване на проблема с чистата вода
в начално училище ________________________________________________________________ 14-15
III ... заключение________________________________________________ ____ ______ 16
IV .Библиография ______________________________________________________17
Въведение
На урока на кръжок „Млад еколог“ изучаваме екологичните проблеми на нашия микрорайон: с. Себрово и с. Новостройка. Живея в с. Себрово, интересувах се от проблема с твърдостта на водата в училище и вкъщи (моята къща се намира до училището). Темата на моята изследователска работа е „Твърдата вода и нейното въздействие върху човешкия организъм”.
хипотеза,предложено от мен: водата е твърда по отношение на химичния си състав. Твърдата вода има отрицателен ефект върху човешкото тяло.
1. Актуалност на изследването
Водата е от съществено значение за човешкия живот, производството и селскостопанските нужди. Всеки от нас се нуждае от чиста вода. Тя е в основата на здравословния живот. За съжаление не можем да разчитаме на чистотата на водата направо от чешмата. Дори да е прозрачна на външен вид и да няма неприятна миризма, водата съдържа невидими с просто око примеси, които са заплаха за здравето ни. Повече от две хиляди различни замърсители в момента са изолирани от водата, която влиза в къщата ни през водопроводната система. Списъците включват пестициди, хербициди, олово, почистващи препарати и др. Чрез водата се разпространяват патогени на чревни инфекции (коремен тиф, дизентерия, холера и др.). До 30% от болестите на Земята възникват от лоша питейна вода и неправилно функционираща канализационна система.
2. Обект и място на изследване.
Обектът е подземна вода с. Себрово.
Предмет на тази изследователска работа е да се изследва ефективността на използването на различни филтри за намаляване на твърдостта на водата.
Място на изследване – с. Себрово. ул. Сибирская № 42 (това е домашният ми адрес),
ул. Байкальская № 26 (това е адресът на моето училище).
Дати: септември - октомври 2015г.
3. Цел, цели и методи на изследване.
Обективен: да се установи влиянието на твърдостта на водата върху човешкото тяло и да се оценят съществуващите методи за пречистване на водата.
В процеса на изследователска работа си поставих следното задачи:
Да се изследва влиянието на твърдостта на водата върху човешкото тяло.
Да се направи анализ на методите за пречистване на водата и видовете филтри, които се използват в семействата на ученици в нашето училище от 5 до 11 клас.
Вижте как се решава проблемът с твърдата вода в училището.
Изследователски методи:
1. Наблюдение.
3. Обобщение.
4. Статистически метод.
3. Преглед на литературата по избраната тема:
3.1. Твърда вода, видове твърдост и нейният произход.
В хода на работата бяха изследвани публикациите на местни и чуждестранни автори по проблемите на твърдостта на водата, свойствата на твърдата вода, както и влиянието на твърдата вода.
Какво е твърда вода.
Твърдостта е свойство на водата поради наличието в нея на разтворими калциеви и магнезиеви соли. Степента на твърдост зависи от наличието на калциеви и магнезиеви соли (соли на твърдостта) във водата и се измерва в милиграми – еквивалент на литър (meq/l). Според стандартите на GOST водата е повече от 7 mg - екв. l - се счита за твърд. Твърдостта може да създаде проблеми. Когато се къпете, миете чинии, пране или приготвяте храна, твърдата вода е много по-малко ефективна от меката. Ca и Mg катиони взаимодействат с аниони, образувайки съединения (соли на твърдостта), способни да се утаяват ( ок 2+ взаимодейства с HCO3 -, Mg 2+ + с SO4 2-) Твърдостта на водата до голяма степен определя пригодността на водата както за промишлена, така и за битова употреба.
Видове твърдост:
Карбонатна твърдост. Във водата присъстват както калций, така и магнезий хидрокарбонати. Елиминира се с вряща вода и затова се нарича временна твърдост. Некарбонатна твърдост. Присъстват калциеви и магнезиеви сулфати и хлориди. Не се елиминира чрез кипене (постоянна твърдост). Общата твърдост е сумата от карбонатна и некарбонатна твърдост.
Произходът на сковаността.
Калциеви йони ок 2+ и магнезий Mg 2+ , както и други алкалоземни метали, които определят твърдостта, присъстват във всички солени води. Източникът им са естествени находища на варовик, гипс и доломит. CaCO 3 MgCO 3 . Калциевите и магнезиеви йони навлизат във водата в резултат на взаимодействието на разтворения въглероден диоксид с минерали и по време на други процеси на разтваряне и химическо изветряне на скалите. CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 О → Ca (HCO 3 ) 2 . . Като източник на тези йони могат да служат и микробиологични процеси, протичащи в почвите във водосборния басейн, в дънните утайки, както и отпадъчните води от различни предприятия. Като цяло твърдостта на повърхностните води обикновено е по-малка от твърдостта на подземните води. Твърдостта на повърхностните води е подложена на забележими сезонни колебания, като обикновено достига най-висока стойност в края на зимата и най-ниска през периода на наводненията, когато е обилно разредена с мека дъждовна и стопена вода.
3.2 Връзка между твърдостта на водата и геоложкия строеж на територията на Михайловка.
Системите за геодобив са повлияни от водоносни хоризонти с различна възраст. В рамките на Дон-Медведицкия набъбване условията за добив на варовик се влияят от водоносния средно-горен карбон (C2-3), при добива на креда - от водоносния албсеномански теригенен комплекс (K1 al-s) и локално водоносния Туронско-конякски креден комплекс (K2 tk) ... На тази територия се проследява най-голямата дълбочина на залягане на подземните води - повече от 20 м. ГТС на Волжката планина се намират в зоната на палеоген (P), неоген N2 1er (ергенин) и неоген-кватернерен теригенно-алувиален (N + Q) водоносни хоризонти. Тук дълбочината на подземните води е до 20 m.
3.3 Твърда вода и влиянието на солите на твърдостта върху човешкото тяло.
1. Оказва се, че колкото по-твърда е водата, толкова по-лошо се отразява на тялото. Твърдостта на водата се отразява неблагоприятно на кожата, причинявайки преждевременно стареене. Когато солите на твърдостта взаимодействат с детергентите, се образуват отлагания под формата на пяна, която след изсъхване остава под формата на микроскопична коричка върху човешката кожа и коса. Основният негативен ефект на тези утайки върху човека е, че те разрушават естествения мастен филм (който предпазва кожата от стареене и неблагоприятни климатични влияния), който винаги е покрит с нормална кожа. Поради това порите се запушват, появяват се сухота, лющене и пърхот. Кожата не само остарява рано, но става алергична и чувствителна към дразнене.
2. Високата ригидност има отрицателен ефект върху храносмилателната система. Солите на твърдостта, съчетавайки се с животинските протеини, намиращи се в храната ни, се утаяват по стените на хранопровода, стомаха, червата, пречат на перисталтиката, причинявайки дисбиоза, нарушавайки работата на ензимите и отравяйки организма. Постоянният прием на вода с повишена твърдост води до намаляване на стомашната подвижност, до натрупване на соли в организма.
3. Най-вече сърдечно-съдовата система страда от преливане на вода с калциеви и магнезиеви йони. (Ca контролира сърдечната честота, необходим е за свиване и отпускане, включително сърдечния мускул)
4. Постоянният прием на вода с повишена твърдост води до ставни заболявания (артрит, полиартрит). В човешкото тяло могат да се разграничат седем основни типа костни връзки, осигуряващи различни степени на тяхната подвижност. Между свързаните елементи има прозрачна жълта течност, наречена в медицината синовиална. Той действа като лубрикант, позволявайки на костите да се въртят лесно една спрямо друга в кръстовището. Ако вместо такава течност има неорганични минерали, доставяни с питейна вода, и отровни кристали, тогава всяко такова движение ще бъде дадено на човек с трудност, причинявайки болезнени усещания.
5. Смята се, че твърдостта на водата води до образуване на камъни в бъбреците и жлъчните пътища. Интересен факт е, че камъните в бъбреците се образуват поради липса на калций в храната. Научните експерименти доказват, че камъните не се образуват от усвоения от храната калций. Експерименти са проведени с използване на радиоактивни етикети върху калция в храната. Когато по-късно бяха изследвани камъни в бъбреците и шпори, те не съдържаха нито един радиоактивен калций. По този начин е доказано, че 100% от камъните в бъбреците и костните шипове са изградени от калций, излужен от костите, за да неутрализира киселинността на телесните течности. От друга страна, Mg е Ca антагонист в метаболитните процеси. При излишък от Mg, отделянето на Ca от тялото се увеличава, тоест Mg започва да измества Ca от тъканите и костите, което води до нарушаване на нормалното образуване на кости.
3.4. Методи за пречистване на питейната вода
Кипене
Варенето е най-достъпният начин за ефективно пречистване на питейната вода у дома. Водата трябва да се вари около 15 минути, което ще ви помогне да предпазите себе си и близките от патогени на сериозни заболявания. Кипенето ви позволява да направите водата по-мека и да я очистите от соли, които се утаяват по стените и дъното на съда. След завиране се препоръчва да се източи водата на дъното.
Преди употреба преварената вода трябва да се утаи малко, можете да я държите в затворен съд, за да избегнете навлизането на прах и патогени. Тъй като микробите се развиват много бързо в преварена вода, тя не трябва да се съхранява дълго време. Недостатъкът на този метод за пречистване на питейната вода е, че под въздействието на хлор и високи температури се увеличава съдържанието на вредни органични примеси, които не добавят здраве към тялото ни.
Поддържане . Методът на утаяване ще помогне за осигуряване на питейна вода у дома.Оставете филтрираната вода от кладенеца (или водата от водоснабдителната система) да се утаи за 5-6 часа. Долната част на съдовете ще събира вода, обогатена с вещества с високо специфично тегло (калциев карбонат, някои тежки метали и др.). Тази част от течността (около 1/3 част) трябва да се източи (внимателно, за да не се разбърква течността, поставяме там тънък гумен маркуч, издърпваме въздуха, както правят автомобилистите или акваристите и източваме).
Замразяване . Пречистването на питейната вода у дома може да се извърши с помощта на частичното й замразяване. Трябва да се отбележи, че първо по-чистата и прясна вода замръзва, след това кристализира водата, съдържаща различни примеси и соли. За извършване на такава операция се взема утаена вода, която се излива в контейнер и се поставя във фризер. Много е важно да се изчисли времето, така че водата да замръзне около половината, това е замразената част, която впоследствие се използва за пиене и готвене. Трябва да се отбележи, че стопената вода претърпява някои структурни промени, които създават определен лечебен ефект. През зимния сезон питейната вода може да бъде пречистена с помощта на природни сили чрез замразяване на чист въздух. Такава вода запазва лечебните си свойства известно време след размразяването.
II . Методология на изследването
1. Доказателство за твърдост на водата.
Цел:доказват, че водата на територията на селото. Себрово е трудно.
напредък:
за 2 месеца варих вода в един съд без да добавям сода за хляб. При визуален преглед се наблюдава голямо количество котлен камък, което показва високо съдържание на калциеви и магнезиеви бикарбонати.
Заключение: подземни води с. Себрово е трудно.
2. Сравнителен анализ на битови филтри.
Цел: да се сравнят битовите филтри по степен на пречистване на водата и да се дадат препоръки за ефективността на тяхното използване.
Име и външен вид
Принцип на действие
Сложност на инсталацията
Предимства
Недостатъци
Поточни филтри с двойна колба
Тази опция използва две касети. Тя може да бъде или механика и въглища, или механика и йонообменна смола. Изборът на патрон зависи от това дали трябва да омекотите водата (с помощта на йонообменна смола) или да премахнете хлора (въглерод) Омекотяването на водата с йонообменна смола се осъществява поради отстраняването на калциеви и магнезиеви йони от течността, както и соли, които причиняват твърдост на водата. Йонообменният патрон може да се саморегенерира у дома след края на ресурса си.
Задължително
специалист
грозно замърсяване;
Поточни филтри с три колби
Активният въглен премахва хлора, хлорорганичните съединения, филтъра и вече пречистената вода от микроорганизмите; Слой компресиран активен кокосов въглен почиства водата на последния етап от всички остатъци от вредни вещества, включително частици от филтърни елементи. Йонообменната смола намалява твърдостта и минерализацията на водата, отстранява от нея цветни и тежки метали, железни съединения и радионуклиди; Порестите полипропиленови влакна отстраняват механичните примеси от водата, задържат частици от филтърни елементи; Полимерният сорбционен материал премахва органичните съединения, които придават на водата жълт цвят, също така премахва остатъчното желязо и алуминий; Смес от активен въглен с добавка на сребросъдържащ компонент премахва остатъците от хлор, органични съединения и желязо. Подобрява вкуса и мириса на пречистената вода и гарантира микробиологичната стабилност на пречистената течност;
Задължително
Ако изберете правилния патрон с три колби, ще бъде възможно да се отстранят 99% хлор, миризма и органохлор, диоксини, също 80% твърдост на водата, 75% желязо и 60% органична материя от водата.
Директно свързан към водоснабдяването; Няма ограничение за количеството чиста вода, което може да се получи; Отделен удобен кран, който винаги ще се вписва в интериора Естетичен вид. Филтърът е инсталиран под мивката и просто не се вижда; проточен филтър дава по-висока степен на пречистване на водата. Големи ресурси на касетата.
Трудна смяна на касетата, по време на монтаж изисква допълнителен монтаж, позволява вируси, бактерии и т.н. грозно замърсяване;
Висока цена.
Настолни проточни филтри
O почиства водата от примеси, хлор, неразтворими примеси, омекотява водата, коригира съдържанието на желязо и тежки метали и намалява степента на минерализация. Касетата е предназначена за почистване на 1000-2000 литра
Не е задължително
Не изисква допълнителна инсталация. Просто трябва да бъде свързан към кран за питейна вода.
Размери.
Кани за филтриране
Скоростта на филтриране на "каните" е от 0,05 до 0,25 литра в минута .
Cassette BARRIER-6 (Hardness) съдържа висококачествена йонообменна смола, която ефективно намалява съдържанието на калциеви и магнезиеви йони във водата, като намалява нейната твърдост и по този начин ефективно омекотява водата.
Не е задължително
Ниска цена: стилна филтърна кана струва около 400 рубли, а касета - от 100 до 300 рубли.
Един патрон почиства - 100-400 литра
заключение:със сравнителните характеристики на различни домакински филтри - най-голям брой предимства има филтър - кана с касета "Бариера", която е достъпна за по-голямата част от населението и не изисква инсталация.
3. Анализ на методите за пречистване на водата и видовете филтри, които се използват в семействата на ученици в нашето училище от 5 до 11 клас.
А. Цел:провежда статистически анализ сред учениците от 5 до 11 клас по следните въпроси:
1) информираност на учениците за въздействието на твърдата вода върху човешкото тяло;
2) използването на различни методи за почистване у дома;
напредък:
Сред учениците от 5 до 11 клас бяха проведени въпросници, резултатите от обработката на които са дадени по-долу:
Общо в класа
Имайте информация за въздействието на твърдата вода върху човешкото здраве
Нямат информация за въздействието на твърдата вода върху човешкото здраве
Използва се за намаляване на твърдостта на водата:
Кипене
бутилиро-
вода в банята
Други методи
(вносна вода от градски помпи)
заключение:информираността на учениците за влиянието на твърдата вода върху човешкото тяло се увеличава с възрастта, зависи от информацията, която се получава в уроците по екология и химия. Предпочитаните методи за пречистване на водата са различни филтри.
Б. Цел:идентифицирайте предпочитаните типове филтри, използвани от семействата на ученици от 8 до 11 клас.
Общо филтри
Поточни филтри с две и три колби
Настолни проточни филтри
Филтри - кани с касета "Бариера".
заключение:най-малкият брой използване на проточни филтри с две и три колби и най-големият брой филтри за кана се свързва със сложността на инсталацията и цената на продукта.
4. Определяне на финансови разходи за решаване на проблема с чистата вода в началните училища.
Цел:определят разходите на ученик на година при използване на бутилирана вода в началните училища.
напредък:
Всички класове в началното училище купуват бутилирана вода от Spring in the Sands. Взех 3 часа за изчисляване:
Брой ученици
Колко време се използва
Цена на 1 бутилка
Сума на ученик на месец
Сума на студент за учебна година
(закръгля до рубли)
19 рубли 20 копейки
17 рубли 14 копейки
155 рубли
18 рубли 46 копейки
167 рубли
заключение: изчисленията показаха, че разходите забутилирана вода "Извор в пясъците" през годината са незначителни и не е възможно да се съпоставят здравето и количеството изразходвано за чиста вода.
Естествената питейна вода от завода за производство на минерални води Кумилженска се добива от кладенец с дълбочина 140 m в района на село Кумилженская, Волгоградска област. Тоест в екологично чист район, разположен на територията на природния парк "Нижнехопперски", в трите реки Дон, Хопра и Медведица. Технология на обработка. В село Кумилженская, Волгоградска област, има съоръжение за производство на вода. Производството е завод с отделни цехове за бутилиране 18,9 литра. и 5 литра. контейнери, топли складове. Общата производствена площ е 300 000 кв.м. Цялото производство е механизирано. Местните пясъчни скали са отличен естествен филтър, така че водата от завода за производство на минерални води в Кумилженск е толкова чиста, че нейното третиране се състои само в механична обработка. Неговият химичен състав не претърпява ни най-малка промяна. Пълненето се извършва на високопроизводително американско оборудване Cap Snap, използва се палетно товарене на продукти. Фирмата работи от 2002 г., като поддържа качеството на своите продукти. Качеството, според експерти, химическият състав на водата е много подобен на най-чистата вода на езерото Байкал ...
III. Заключение
Въз основа на проведеното изследване направих следните изводи:
Според резултатите от проучването водата в микрорайон Новостройка е твърда.
Твърдата вода има отрицателно въздействие върху човешкото здраве (въз основа на проучената литература).
Сковаността може да има отрицателен ефект върху минералния баланс в човешкото тяло, оказвайки отрицателно въздействие върху храносмилателната система. Влияе негативно на храносмилателната система, ставите.
Твърдата вода се отстранява чрез кипене.
За премахване на твърдостта на питейната вода трябва да се използват битови филтри.
Най-ценното за човека е здравето. Затова нашите родители и ние трябва да направим всичко необходимо, за да го запазим. Проблемът с чистата вода е много важен. Почти всяко семейство може да избере метода за пречистване на водата, който е достъпен. За резултатите от работата си тя разказа на среща на кръжок „Млад еколог”. Подготвих книжка на тема: „Чистата вода е гаранция за човешкото здраве” (Приложение 1) и проведох работа сред ученици от 7-9 клас по темата на моята работа.
В бъдеще смятам да продължа да популяризирам използването на чиста вода сред възрастното население на родителски срещи.
Библиография
1. Доклад за състоянието на околната среда на Волгоградска област през 2009 г. - М.: Глобус, 2010 .-- 304 с. 4.
2. Журин А.А. "Лабораторни експерименти и практическа работа по химия" (учебник) - М., "Аквариум", 1997 г.
3. Лурие Ю. Ю. Аналитична химия на промишлени отпадъчни води. М., 1984. В. А. Гладков.
4. Ръководство за химичен анализ на повърхностните води на сушата, изд. A.D.Semenova. Л., 1977 5. Единни методи за изследване на качеството на водата. Част 1. Методи за химичен анализ на водите. Книга 1, 2, 3 изд.. М., 1977 г
6. Шевченкова Т.Ф. "Геология на Брянска област" Брянск, 1992 г. 7. Интернет http: //
http://nsportal.ru/sites/default/files/2014/05/20/zagryaznenie_vody.docx
7.Енциклопедия по екология. - М., Аванта плюс, 2003г.
- твърдНаречен вода с високо съдържание на сол,
- меканиско съдържание
- временна (карбонатна) твърдост, - поради калциев и магнезиев бикарбонат Ca (HCO 3) 2; Mg (HCO 3) 2,
- постоянна (некарбонатна) твърдост - причинено от наличието на други соли, които не се отделят при кипене на вода: основно сулфатии хлориди Ca и Mg (CaSO 4, CaCl 2, MgSO 4, MgCl 2).
Стандарти за твърдост на водата - в 99,99% от случаите говорим за временна твърдост, според VST:
|
Твърдост на водата, приета в Руската федерация |
Твърдост на водата според американските стандарти |
||||||||
|
° W = |
ppm = mg / l |
gpg |
° W = |
ppm = mg / l |
gpg |
||||
|
1. Мека вода |
< 5,608 °dGH |
Мека вода = Мека вода |
< 3,361 °dGH |
||||||
|
2. Вода със средна твърдост |
5,608 - 28,04 ° dGH |
Вода с умерена твърдост |
3,361 - 6,724 ° dGH |
||||||
|
3. Твърда вода |
Твърда вода = вода с твърда твърдост |
6,724-10,085° dGH |
|||||||
|
Вода с много твърда твърдост |
> 10,085 ° dGH |
||||||||
Сравнение на приетите стандарти за твърдост на водата в Руската федерация и Европа (Германия), данни от Ecoline:
Твърдостта на водата в някои градове по света- MVK данни - с неизвестна надеждност :)
| Твърдост, °F | Калций, mg/l | Магнезий, mg/l | |
|---|---|---|---|
| Москва | 2,0-5,5 | 46 | 11 |
| Париж | 5,0-6,0 | 90 | 6 |
| Берлин | 5,0-8,8 | 121 | 12 |
| Ню Йорк | 0,3-0,4 | 6 | 1 |
| Сидни | 0,2-1,3 | 15 | 4 |
- Насоки на Световната здравна организация (СЗО) за питейна вода:
- калций - 20-80 mg / l; магнезий - 10-30 mg / l. Не се препоръчва препоръчителна стойност за твърдост. Московската питейна вода според тези показатели отговаря на препоръките на СЗО.
- Руските регулаторни документи (SanPiN 2.1.4.1074-01 и GN 2.1.5.1315-03) за питейната вода регулират:
- калций - стандартът не е установен; магнезий - не повече от 50 mg / l; твърдост - не повече от 7 ° J.
- Стандартът за физиологична полезност на бутилирана вода (SanPiN 2.1.4.1116-02):
- калций - 25-130 mg / l; магнезий - 5-65 mg / l; твърдост - 1,5-7 ° J.
- По отношение на съдържанието на калций и магнезий бутилираната вода от най-висока категория официално не е по-добра от чешмяната вода
Преобразуване на единици и степени на твърдост на водата - в 99,99% от случаите говорим за временна твърдост:
| °F = 1 mEq / l |
mmol/L | ppm, mg/L | dGH, ° dH | gpg | ° д, ° Кларк | ° fH | |
| 1 руски ° W = 1 mg-eq / l е: | 1 | 0,5 | 50,05 | 2,804 | 2,924 | 3,511 | 5,005 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 mmol / L = mmol / L е: | 2 | 1 | 100.1 | 5.608 | 5.847 | 7.022 | 10.01 |
| 1 американски ° ppm w = mg / L = американски градус: | 0,01998 | 0.009991 | 1 | 0.05603 | 0.05842 | 0.07016 | 0.1 |
| 1 немски ° dGH, ° dH е: | 0,3566 | 0.1783 | 17.85 | 1 | 1.043 | 1.252 | 1.785 |
| 1 популярно американско ястие gpg е: |
0,342 | 0.171 | 17.12 | 0.9591 | 1 | 1.201 | 1.712 |
| 1 английски ° e, ° Clark е: | 0,2848 | 0.1424 | 14.25 | 0.7986 | 0.8327 | 1 | 1.425 |
| 1 френски ° fH е: | 0,1998 | 0.09991 | 10 | 0.5603 | 0.5842 | 0.7016 | 1 |
| Пример: 1 ° W = 50,05 ppm | |||||||
- Американски степени на твърдост на водата, внимание тук са две точки:
- gpg = зърна на галон: 1 (0,0648 g) CaCO3 в 1 (3,785 L) вода. Разделяйки грамовете на литри, получаваме: 17,12 mg / l CaCO 3 не е "американска степен", а много често срещана стойност на твърдостта на водата в щатите.
- Американска степен = w = mg / L = Американска степен: 1 част CaCO 3 в 1 000 000 части вода 1 mg / l CaCO 3
- Английски градуси на твърдост на водата = ° e = ° Кларк: 1 (0,0648 g) в 1 (4,546) L вода = 14,254 mg / L CaCO 3
- Френски степени на твърдост на водата (° fH или ° f)(fh): 1 част CaCO 3 в 100 000 части вода или 10 mg / l CaCO 3
- Немски степени на твърдост на водата = ° dH (deutsche Härte = "немска твърдост" може да бъде ° dGH (обща твърдост) или ° dKH (за карбонатна твърдост)): 1 част калциев оксид - CaO в 100 000 части вода или 0,719 части магнезиев оксид - MgO в 100 000 части вода, което дава 10 mg / L CaO или 7,194 mg / L MgO
- Руска (RF) степен на твърдост на водата ° W = 1 mg-eq / l:съответства на концентрацията на алкалоземен елемент, числено равна на 1/2 от милимола му на литър, което дава 50,05 mg / l CaCO 3 или 20,04 mg / l Ca2 +
- mmol / L = mmol / L: съответства на концентрация на алкалоземен елемент, числено равна на 100,09 mg / l CaCO 3 или 40,08 mg / l Ca2 +
Методи за премахване на твърдостта на водата
- Термично омекотяване... Въз основа на вряща вода, в резултат на това термично нестабилните калциеви и магнезиеви бикарбонати се разлагат с образуването на котлен камък:
- Ca (HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + CO 2 + H 2 O.
- Кипенето премахва само временната (карбонатна) твърдост. Използва се в ежедневието.
- Омекотяване на реагента... Методът се основава на добавяне на калцинирана сода Na2CO3 или гасена вар Ca (OH) 2 към вода. В този случай калциевите и магнезиевите соли преминават в неразтворими съединения и в резултат на това се утаяват. Например, добавянето на гасена вар води до превръщането на калциевите соли в неразтворим карбонат:
- Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O
- Най-добрият реагент за елиминиране на общата твърдост на водата е натриевият ортофосфат Na3PO4, който е част от повечето домакински и промишлени препарати:
- 3Ca (HCO 3) 2 + 2Na 3 PO4 → Ca 3 (PO4) 2 ↓ + 6NaHCO 3
- 3MgSO 4 + 2Na 3 PO 4 → Mg 3 (PO 4) 2 ↓ + 3Na 2 SO 4
- Калциевите и магнезиевите ортофосфати са много слабо разтворими във вода, поради което лесно се отделят чрез механична филтрация. Този метод е оправдан при относително висока консумация на вода, тъй като е свързан с решаването на редица специфични проблеми: филтриране на утайката, точна дозировка на реагента.
- Катионизация... Методът се основава на използването на йонообменно гранулирано натоварване (най-често йонообменни смоли). Това натоварване при контакт с вода абсорбира солевите катиони на твърдостта (калций и магнезий, желязо и манган). В замяна, в зависимост от йонната форма, той се отказва от натриеви или водородни йони. Тези методи се наричат съответно Na-катионизация и Н-катионизация.
- При правилно избрано йонообменно натоварване твърдостта на водата намалява с едноетапна натриева катионизация до 0,05-0,1 ° F, с двустепенна - до 0,01 ° F.
- В промишлеността, използвайки йонообменни филтри, калциевите и магнезиеви йони се заменят с натриеви и калиеви йони, което води до мека вода.
- Обратна осмоза... Методът се основава на преминаването на вода през полупропускливи мембрани (обикновено полиамидни). Повечето от другите соли се отстраняват заедно със солите на твърдостта. Ефективността на почистване може да достигне 99,9%.
- Правете разлика между нанофилтрация (номиналният диаметър на отворите на мембраната е равен на единици нанометри) и пикофилтрация (номиналният диаметър на отворите на мембраната е равен на единици пикометри).
- Трябва да се отбележат недостатъците на този метод:
- - необходимостта от предварителна обработка на водата, подадена към мембраната за обратна осмоза;
- - относително висока цена на 1 литър произведена вода (скъпо оборудване, скъпи мембрани);
- - ниска соленост на получената вода (особено при пикофилтрация). Водата става практически дестилирана.
- Електродиализа... Основава се на отстраняването на соли от водата под действието на електрическо поле. Отстраняването на йони от разтворени вещества се осъществява благодарение на специални мембрани. Както при технологията за обратна осмоза, солите, различни от йоните на твърдостта, също се отстраняват.
- дестилация:Можете напълно да пречистите водата от соли за твърдост дестилация.
Един от най-често задаваните въпроси от жителите на град Москва е въпросът за количеството твърдост на питейната вода. Това се дължи на широкото използване на съдомиялни и перални машини в ежедневието, за които изчисляването на зареждането на перилни препарати се основава на действителната стойност на твърдостта на използваната вода.
Можете да разберете стойността на твърдостта на водата на вашия адрес, като използвате нашата електронна услуга
В Русия твърдостта се измерва в "градуси на твърдост", а световните производители използват мерните единици, приети в техните страни. Ето защо, за удобство на жителите, е създаден "калкулатор на твърдост", с помощта на който е възможно да се превеждат стойностите на твърдостта от една измервателна система в друга, за да се настроят правилно своите домакински уреди.
| Индекс на твърдост | Текуща единица | Задължителна единица | Резултатът от изчисляването на индикатора | |
|---|---|---|---|---|
| = |
Твърдостта е съвкупността от свойства на водата, свързани със съдържанието на разтворени в нея соли, главно калций и магнезий („соли на твърдостта“). Общата твърдост е сбор от временни и постоянни. Временната твърдост може да се елиминира чрез кипене на вода, което се дължи на свойството на някои соли да се утаяват, образувайки т.нар.
Основният фактор, влияещ върху стойността на твърдостта, е разтварянето на скали, съдържащи калций и магнезий (варовик, доломит), когато естествената вода преминава през тях. Повърхностните води обикновено са по-меки от подземните води. Твърдостта на повърхностните води е подложена на значителни сезонни колебания, достигайки максимум през зимата. Минималните стойности на твърдост са типични за периоди на наводнение или наводнение, когато има интензивен приток на мека стопилка или дъждовна вода във водоснабдителните източници.
Единици за твърдост
В Русия твърдостта се измерва в "градуси на твърдост" (1 ° W = 1 mg-eq / l = 1/2 mol / m3). Други единици за измерване на твърдостта на водата са възприети в чужбина.
Единици за твърдост
1 ° W = 20,04 mg Ca 2 + или 12,15 Mg 2 + в 1 dm 3 вода;
1 ° DH = 10 mg CaO в 1 dm 3 вода;
1° Clark = 10 mg CaCO 3 в 0,7 dm 3 вода;
1 °F = 10 mg CaCO 3 в 1 dm 3 вода;
1 ppm = 1 mg CaCO 3 в 1 dm 3 вода.
Твърдостта на водата в някои градове по света
Насоки на Световната здравна организация (СЗО) за питейна вода:
калций - 20-80 mg / l; магнезий - 10-30 mg / l. Не се препоръчва препоръчителна стойност за твърдост. Московската питейна вода според тези показатели отговаря на препоръките на СЗО.
Руските регулаторни документи (SanPiN 2.1.4.1074-01 и GN 2.1.5.1315-03) за питейната вода регулират:
калций - стандартът не е установен; магнезий - не повече от 50 mg / l; твърдост - не повече от 7 ° J.
Това е вода, в която има големи количества разтворени соли на алкалоземни метали. По принцип твърдостта на водата се влияе от калция и магнезия, чиито съединения са основните соли на твърдостта.
Твърдостта определя не само възможността, но и използването му в битови или промишлени нужди.
Вкуствърдата вода се различава много лесно - тя е изключително горчива. Срещаният понякога горчив вкус на изворната вода се дължи именно на наличието на соли за твърдост.
На външен видможе да се разпознае след кипене. В този случай се утаяват соли, които лесно се виждат на дъното на всеки съд.
Класификация на водата по твърдост
В Русия твърдостта на водата се измерва в градуси на твърдост, но може да се изрази и в обемна част или масово число.
Официално приетата мерна единица, използвана в системата SI ( международна система от единици) - мол на кубичен метър. Но на практика изброените мерни единици не се използват, като се предпочита милиеквивалентността на литър (meq / l).
Според нивото на твърдост водата се разделя на четири вида:
- Мека вода (по-малко от 2 милиеквивалента на литър);
- Нормална вода (2 до 4 милиеквивалента на литър);
- Твърда вода (4 до 6 милиеквивалента на литър);
- Много твърда вода (6 милиеквивалента или повече на литър).
Тази класификация се нарича американска и най-често се използва при оценка на твърдостта на водата.
Има подобна класификация в степени на твърдост, но представлява само 3 вида вода:
- Мека вода (по-малко от 2 градуса твърдост);
- Вода със средна твърдост (от 2 до 10 градуса твърдост);
- Изключително твърда вода (от 10 градуса твърдост и повече).
Стандарти за твърдост на водата
Стандартите за твърдост на водата в Русия и в света са много различни един от друг. В Русия е разрешена вода, чиято твърдост не надвишава прага 7 милиеквивалента на литър, това е, не е забранено снабдяването на населението с много твърда вода.
Същите цифри в Европа не могат да бъдат повече 1,2 милиеквиваленти на литър. Това означава, че европейците пият мека вода, чиято твърдост е почти шест пъти по-ниска от установената в Русия.
Видове твърдост на водата според податливостта на термична обработка.
Първият вид е временна скованост, когато освен калций и магнезий, водата съдържа хидрокарбонатни аниони... Нарича се още карбонат. Лесно се отстранява с вряща вода и не влияе по никакъв начин на човешкия организъм.
Вторият вид е постоянна скованост, също наричан некарбонатнитвърдост. Дължи се на наличието на калциеви и магнезиеви съединения, образувани в резултат на взаимодействие със силни киселини, като сярна или азотна. Тази твърдост не се отстранява с вряща вода, тъй като несолите от този тип не се разлагат под въздействието на температурата.
Пълна твърдостводата се изчислява чрез сумиране на стойностите на карбонатната и некарбонатната твърдост.
Най-високите стойности на твърдост поради изобилието от разтворени соли се определят в морската и океанската вода. Твърдостта на повърхностните води обикновено е няколко пъти по-малка от подземните води и влагата от подземни източници.
Увреждане на твърда вода
Нека разгледаме негативното въздействие на прекалено твърдата вода върху човешкото тяло, домакински уреди и комуникации. Колкото по-висок е параметърът на твърдост, толкова по-силна ще бъде стойността на всеки вид вредно въздействие.
Вреда за човешкото здраве и домашни любимци
- Високата твърдост допринася за растеж на пикочните камънии развитието на уролитиаза. Това се дължи на натрупването на соли, които просто нямат време да се отделят от тялото.
- При измиване с твърда вода изсушава кожата... Това се дължи на появата на "сапунени шлаки", образувани от сапун, който не може да се пени и да се разтваря в твърда вода. Тези сапунени шлаки запушват порите, като им пречат да дишат свободно, в резултат на което могат да се развият кожни възпаления, сърбеж и парене на кожата не могат да почиват.
- Образуването на тънка коричка върху косата разрушава естествения мастен филм. Това се случва по същия начин, както на кожата на ръцете - "шлаки от сапун"не се отмиват и постепенно се натрупват. Това може да причини сърбящ скалп, пърхот и дори косопад.
- Ефектът на силно твърдата вода върху здравето на животните не се различава от ефекта върху човешкото тяло. Има висок риск от развитие на уролитиаза. При домашни любимци, които ядат суха храна, този риск се увеличава няколко пъти. Проблеми с косата и кожата могат да възникнат както при кучета, така и при котки при редовно къпане.
- Процесът на готвене се забавя, поради многобройните соли, месото не се вари добре. Това води до лошо усвояване на протеини и може да причини стомашно-чревни заболявания.
Вреди, причинени от твърда вода на оборудване и битови предмети
- Сапунените продукти, поради наличието на голямо количество соли във водата, са изключително пени се лошо и отмива мръсотията... Следователно количеството прахове, препарати за миене на съдове и други домакински химикали ще трябва да се увеличи драстично.
- В допълнение към лошото разпенване на сапунените продукти, поради контакт на твърда вода с тях образуват се ивици и твърди отлаганиявърху водопроводните инсталации и повърхността на съдовете, тъй като утайката от сол изпада. Такава плака се отмива силно от съдовете, а също така се отразява негативно на водопровода, като постепенно унищожава повърхностите му.
- В процеса на нагряване на водата в електрически уреди солите не просто се утаяват, но кристализират и изпадат под формата на мащаб... Именно котлен камък е основната причина за бързото разпадане на бойлерите.
- Твърда вода листа петна, ивици и мръсни отлаганияпри прясно изпрани предмети цветът избледнява, отпечатъците и рисунките стават сиви. Много е трудно да се отървете от тях и това, отново, изисква повишени разходи за перилни препарати. Тъканта, изпрана в твърда вода, става груба и нееластична, тъй като солите запушват цялото свободно пространство в нея. Силата на облеклото и бельото намалява.
Вредното въздействие на водата с повишена твърдост върху комуникациите
- Солите на твърдостта са същите като при домакинските уреди, утаяват или кристализират, образуващи се на повърхността на комуникационни пътища и големи устройства и инсталации мащаб... Мащабът изтънява стените на комуникациите, като впоследствие напълно ги унищожава.
- Изобилие от соли на твърдостта, утаяване или накип, води до чести провалголеми водонагревателни инсталации, като бойлери.
- В системите за рециклиране на водоснабдяване се образуват отлагания от котлен камък, водни камъни и утайки от соли намаляване на способността за преминаване през странататръби, докато топлопреминаването намалява. Налягането на водата пада, количеството вода в радиаторите намалява, входовете и изходите на вода от къщите са запушени, което може да доведе до пълно блокиране на комуникационните мрежи. Всичко това увеличава консумацията на енергия..
У дома най-рационалният начин за намаляване на твърдостта на водата е да почистите водата за пиене и готвене от излишните соли. В идеалния случай водата за всяка употреба в дома трябва да бъде филтрирана.
Но в същото време не трябва да забравяме, че индикаторът за твърдост трябва да бъде равен на определена средна стойност. Прекалено меката вода също не е полезна. Повишава риска от развитие на сърдечно-съдови заболявания при хората, изхвърля солите от тялото, причинявайки бързо развитие на рахит и изтъняване на костите. В комуналните системи меката вода корозира металните тръби.
Твърдостта е свойство на водата поради наличието в нея на разтворими калциеви и магнезиеви соли.
Твърдостта на водата- това е един от основните критерии за качество на водата.
Химия на твърдостта
Концепция твърдост на водатаобичайно е да се свързва с калциеви катиони (Ca 2+) и в по-малка степен с магнезий (Mg 2+). Всъщност всички двувалентни катиони влияят на твърдостта в една или друга степен. Те взаимодействат с аниони, за да образуват съединения (соли на твърдостта), които могат да се утаят. Едновалентните катиони (например натриев Na+) нямат това свойство.
Тази таблица изброява основните метални катиони, които причиняват твърдост и основните аниони, с които са свързани.
На практика стронций, желязо и манган имат толкова малък ефект върху твърдостта, че обикновено се пренебрегват. Алуминият (Al 3+) и фери желязото (Fe 3+) също влияят на твърдостта, но при нива на pH, открити в естествените води, тяхната разтворимост и съответно „приносът“ към твърдостта е незначителен. По същия начин не се взема предвид незначителното влияние на бария (Ba 2+).
Видове скованост.
Има следните видове твърдост.
Обща твърдост.Определя се от общата концентрация на калциеви и магнезиеви йони. Това е сумата от карбонатна (временна) и некарбонатна (постоянна) твърдост.
Таблицата ясно илюстрира много по-„твърд“ подход към проблема с „тяхната“ твърдост. Има причини за това, които са разгледани по-долу.
Обикновено при нискоминерализирани води преобладава твърдостта, дължаща се на калциеви йони (до 70% -80%) (въпреки че в някои редки случаи твърдостта на магнезия може да достигне 50-60%). С увеличаване на степента на минерализация на водата, съдържанието на калциеви йони (Ca 2+) намалява бързо и рядко надвишава 1 g / l. Съдържанието на магнезиеви йони (Mg 2+) в силно минерализираните води може да достигне няколко грама, а в солените езера - десетки грама на литър вода.
Като цяло твърдостта на повърхностните води обикновено е по-малка от твърдостта на подземните води. Твърдостта на повърхностните води е подложена на забележими сезонни колебания, като обикновено достига най-висока стойност в края на зимата и най-ниска през периода на наводненията, когато е обилно разредена с мека дъждовна и стопена вода. Морската и океанската вода имат много висока твърдост (десетки и стотици meq/dm 3).
Влияние на твърдостта върху качеството на водата.
От гледна точка на използването на водата за питейни нужди, нейната приемливост по отношение на степента на твърдост може да варира значително в зависимост от местните условия. Прагът на вкуса за калциев йон е (по отношение на mg еквивалент) в диапазона от 2-6 meq/L, в зависимост от съответния анион, а прагът на вкус за магнезий е дори по-нисък. В някои случаи водата с твърдост по-висока от 10 mg-eq / l е приемлива за потребителите. Високата твърдост влошава органолептичните свойства на водата, като й придава горчив вкус и оказва негативно влияние върху храносмилателните органи.
Световната здравна организация не предлага никаква препоръчителна стойност на тежестта за здравни индикации. В материалите на СЗО се казва, че въпреки че редица проучвания разкриват статистически обратна връзка между твърдостта на питейната вода и сърдечно-съдовите заболявания, наличните данни не са достатъчни, за да се направи заключение за причинно-следствената природа на тази връзка. По същия начин не е еднозначно доказано, че меката вода има отрицателен ефект върху минералния баланс в човешкото тяло.
В същото време, в зависимост от pH и алкалността, водата с твърдост по-висока от 4 mEq / l може да причини отлагане на шлаки и котлен камък (калциев карбонат) в разпределителната система, особено при нагряване. Ето защо нормите на Котлонадзор въвеждат много строги изисквания за стойността на твърдостта на водата, използвана за захранване на котли (0,05-0,1 mg-eq / l).
Освен това, когато солите на твърдостта взаимодействат с детергентите (сапун, прахове за пране, шампоани), се образуват "сапунени шлаки" под формата на пяна. Това води не само до значителна загуба на перилни препарати. След изсушаване такава пяна остава под формата на плака върху водопроводни инсталации, бельо, човешка кожа, върху косата (неприятното усещане за "груба" коса е добре известно на мнозина). Основният негативен ефект на тези токсини върху хората е, че те разрушават естествения мастен филм, който винаги е покрит с нормална кожа и запушват порите й. Признак за такъв негативен ефект е характерното "скърцане" на чисто измита кожа или коса. Оказва се, че дразнещото усещане за "сапуненост" след използване на мека вода, предизвикващо известно дразнене, е знак, че защитният мастен филм върху кожата е непокътнат. Тя е тази, която се плъзга. В противен случай трябва да харчите пари за лосиони, омекотяващи и овлажняващи кремове и други трикове за възстановяване на защитата на кожата, която майката природа вече ни е предоставила.
В същото време е необходимо да се спомене и другата страна на монетата. Мека водас твърдост под 2 meq/l има нисък буферен капацитет (алкалност) и може, в зависимост от нивото на pH и редица други фактори, да има повишен корозивен ефект върху водопроводните тръби. Поради това в редица приложения (особено в топлотехниката) понякога е необходимо да се извърши специална обработка на водата, за да се постигне оптимален баланс между твърдостта на водата и нейната корозивност.
Индустриални методи