ИССЛЕДОВАНИЕ  ЭФФЕКТИВНОСТИ  БЫТОВЫХ  СРЕДСТВ,  НАПРАВЛЕННЫХ  НА  ПОНИЖЕНИЕ  КАРБОНАТНОЙ  ЖЕСТКОСТИ  ВОДЫ

Кочеткова  Анастасия  Александровна

студент  1  курса,  естественно-географический  факультет  ПГСГА  г.  Самара

E-mail: 

Молчатский  Сергей  Львович

научный  руководитель,  канд.  ф-м.  наук,  доцент  ПГСГА,  г.  Самара

Жесткость  воды  —  совокупность  различных  химических  свойств,  связанных  с  содержанием  солей  щелочноземельных  металлов,  в  первую  очередь  кальция  и  магния.  Жесткость  подразделяется  на  временную,  постоянную  и  общую.

Временная  (карбонатная)  жесткость  связана  с  присутствием  в  воде  наряду  с  кальцием,  магнием  и  железом  гидрокарбонатных  или  бикарбонатных  анионов  ().  При  кипячении  воды  гидрокарбонаты  разлагаются,  образуют  плохо  растворимый  карбонат  кальция,  который  выпадает  в  осадок  (именно  он  и  образует  так  называемую  «накипь»),  а  так  же  углекислый  газ  и  воду:

Постоянная  (некарбонатная)  жесткость  обусловлена  содержанием  в  воде  сульфатов,  хлоридов,  нитратов,  некоторых  солей  кальция  и  магния.  При  нагревании  они  в  осадок  не  выпадают  и,  следовательно,  удалить  такую  жесткость  кипячением  невозможно.  Именно  некарбонатная  жесткость  является  определяющей  и  влияет  на  пригодность  воды  для  жизни  в  ней  животных  и  растений  [3].

Такой  показатель  как  «жесткость  воды»  измеряется  в  различных  единицах.  В  России  Госстандартом  в  качестве  единицы  жесткости  воды  установлен  моль  на  кубический  метр  (моль/).  Жесткость  воды  классифицируют  таким  образом:

·       мягкая  вода  —  до  3  мг-экв/л;

·       вода  средней  жесткости  —  от  3  до  6  мг-экв/л;

·       жесткая  вода  —  более  6  мг-экв/л;

·       очень  жесткая  вода  —  более  9  мг-экв/л.

Интересно,  что  в  разных  странах  наблюдается  совершенно  различный  подход  к  показателям  жесткости  воды.  В  таблице  1  приведены  четыре  источника:  две  российских  классификации  —  из  справочника  «Гидрохимические  показатели  состояния  окружающей  среды»  и  учебника  для  вузов  «Водоподготовка».  И  две  иностранных:  нормы  жесткости  немецкого  института  стандартизации  (DIN  19643)  и  классификация,  принятая  Агентством  по  охране  окружающей  среды  США  (USEPA)  в  1986.

Таблица  1.

Сравнение  классификаций  показателей  жесткости  воды

Исходя  из  данных  таблицы,  можно  отметить  существенную  разницу  в  рассмотрении  данного  показателя.  Так,  в  РФ,  вода  с  жесткостью  от  3  до  6  мг-экв/л  считается  средней  жесткости,  а  в  США  вода  с  такими  же  показателями  —  жесткой.  Очень  жесткой  в  России  считается  вода  с  показателем  свыше  12  мг-экв.  А  по  нормам  немецкого  института  в  два  раза  ниже,  уже  с  6  мг-экв.

Чем  же  вызван  такой  интерес  к  жесткости  воды? 

Негативные  проявления  жесткой  воды  нам  широко  известны,  например:  накипь  на  утюге  и  чайнике,  белесые  пятна  на  раковине,  осадок  на  цветочных  горшках.  Жесткая  вода  образует  накипь  на  стенках  нагревательных  котлов  и  батареях,  чем  существенно  ухудшает  их  теплотехнические  характеристики. 

Такая  вода  мало  пригодна  для  стирки,  т.  к.  ухудшает  моющие  свойства  мыла.  Катионы    и  реагируют  с  жирными  кислотами  мыла,  образуя  малорастворимые  соли,  которые  создают  пленки  и  осадки,  в  итоге  снижая  качество  стирки  и  повышая  расход  моющего  средства.  Так  же  происходит  образование  «мыльных  шлаков»  в  виде  пены.  Такая  пена  после  высыхания  остается  в  виде  налета  белье,  на  частях  стиральной  машины,  на  волосах  и  человеческой  коже.  Главным  отрицательным  воздействием  этих  шлаков  на  человека  является  их  способность  разрушать  естественную  жировую  пленку,  которая  всегда  покрывает  нормальную  кожу  [2].

  Во  время  стирки  в  стиральной  машине  жесткая  вода  мешает  «полосканию»  белья,  таким  образом,  остатки  моющих  средств  остаются  на  ткани,  что  может  вызвать  различные  кожные  реакции. 

Для  борьбы  с  этими  негативными  явлениями  зарубежная  и  отечественная  химические  промышленности  выпускают  специализированные  средства.  Многие  из  них  широко  разрекламированы  и  находятся  на  полках  магазинов.  И  если  верить  производителям,  то  именно  их  средство  является  «спасением»  от  всех  этих  последствий.

Поэтому  решено  было  проанализировать  эффективность  средств  для  предотвращения  накипи,  имеющиеся  на  полках  магазинов.  Для  анализа  были  выбраны  пять  широкодоступных  и  известных  бытовых  средств:  Calgon,  Nast,  Чистолан,  Tygon  и  кальцинированная  сода. 

Для  анализа  использовалась  стандартная  методика  определения  карбонатной  жесткости  воды:  титрование  100  мл  воды  0,1Н  раствором  хлороводородной  кислоты  в  присутствии  индикатора  метилового  красного.  Масса  бытового  средства  в  пробе  определялась  исходя  из  указаний  по  расчету  оптимальной  концентрации  на  упаковке. 

В  процессе  работы  было  выявлено,  что  компоненты  самих  бытовых  средств  взаимодействуют  с  HCl,  поэтому  в  методику  определения  жесткости  было  внесено  дополнительное  испытание:  определение  количества  кислоты,  расходуемой  на  сопутствующие  компоненты  средств.  Для  этого  мы  провели  титрование  каждого  из  средств,  растворенных  в  дистиллированной  воде  [1,  с.  22].

Таблица  2.

Объем  кислоты,  расходуемой  на  сопутствующие  компоненты

По  данным  таблицы  2  видно,  что  современные  средства  содержат  побочные  вещества  в  значительном  количестве,  что  необходимо  учитывать  при  оценке  опыта.

Для  наглядности  нами  были  дополнительно  проведены  испытания,  в  которых  участвовало  и  «народное»  средство  для  понижения  карбонатной  жесткости  воды  —  кипячение. 

В  результате  исследования  с  использованием  вышеуказанной  методики  были  получены  следующие  результаты: 

Таблица  3.

Эффективность  бытовых  средств,  направленных  на  понижение

карбонатной  жесткости  воды

Таким  образом,  наиболее  выгодное  средство  исходя  из  затрат  по  массе  —  Tygon,  а  исходя  из  цены  и  эффективности  —  Calgon.  Что  же  касается  кипячения,  то  эффективность  составляет  28  %,  что  выше  показателя  некоторых  средств  приведенных  в  таблице  3. 

Из  результатов  исследования  видно,  что  помимо  обещанного  эффекта  средства  имеют  и  побочные  свойства:  образование  обильной  пены,  осадка  различной  концентрации.  Делая  вывод  из  предварительных  наблюдений,  целесообразность  применения  этих  средств  остается  под  вопросом,  что  подтверждается  консультациями  со  специалистами  по  обслуживанию  и  ремонту  стиральных  машин.

Список  литературы: 

1.Дорожко  Г.Р.  Геоэкология:  учеб.  пособие.  Ставрополь:  Параграф,  2011.  —  79  с.

2.Ковалев  В.К.  Определение  временной,  или  карбонатной  жесткости  воды  //  Гидрохимия.  —  2001.  [Электронный  ресурс]  —  режим  доступа.  —  URL:  http://www.vitawater.ru/aqua/hydro/kh.shtml  (дата  обращения  12.09.13).

3.Харлампович  Г.Д.  и  др.  Многоликая  химия.  М.:  Просвещение,  1992.  —  159  с.