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Agua dura

Agua dura es un tipo de agua eso tiene colmo mineral contenido (al contrario de agua suave). El agua dura consiste en sobre todo calcio (CA2+), y magnesio (Magnesio2+) metal cationes, y a veces otros compuestos disueltos por ejemplo bicarbonatos y sulfatos. El calcio entra en generalmente el agua como o carbonato de calcio (CaCO3), bajo la forma de piedra caliza y tiza, o sulfato de calcio (CaSO4), bajo la forma de otros depósitos mineral. La fuente predominante del magnesio es dolomía (CaMg (CO3)2). El agua dura no es generalmente dañosa.

La manera más simple de determinar la dureza del agua es la prueba de la espuma/de la espuma: jabón o crema dental, cuando está agitado, hace espuma fácilmente en agua suave pero no en agua dura. Medidas más exactas de la dureza se pueden obtener con un mojado titulación. El agua total “dureza” (ambos incluyendo CA2+ y magnesio2+ se leen los iones) como partes por millón o peso/volumen (mg/l) del carbonato de calcio (CaCO3) en el agua. Aunque la dureza del agua mide generalmente solamente las concentraciones totales del calcio y del magnesio (los dos más frecuentes, bivalente iones del metal), hierro, aluminio, y manganeso puede también estar presente en los niveles elevados en algunas localizaciones geográficas.

Contenido

Dureza

La dureza en agua se define como la presencia de polivalente cationes. La dureza en agua puede causar el agua a las escalas de forma y una resistencia al jabón. Puede también ser definido como agua que no produzca espuma con las soluciones jabonosas, pero produce el precipitado blanco (espuma). Ejemplo:

2C17H35COONa + CA++ → (C17H35COO)2CA + 2Na+

Tipos de agua dura

En los años 60, el científico Chris Gilby descubrió que el agua dura se puede categorizar por los iones encontrados en el agua. Una distinción también se hace entre “el agua dura temporal” y “permanente”.

Dureza temporal

La dureza temporal es causada por una combinación de los iones del calcio y de los iones del bicarbonato en el agua. Puede ser quitado hirviendo el agua o por la adición de cal (hidróxido de calcio). El hervir promueve la formación del carbonato del bicarbonato y precipita el carbonato de calcio fuera de la solución, saliendo del agua que es más suave sobre refrescarse.

Lo que sigue es la reacción del equilibrio cuando carbonato de calcio (CaCO3) se disuelve en agua:

CaCO3(s) + H2CO3(aq) ⇋ CA2+(aq) + 2HCO3-(aq)

Sobre la calefacción, menos CO2 puede disolver en el agua (véase Solubilidad). Puesto que no hay bastantes CO2 alrededor, la reacción no puede proceder de izquierda a derecha, y por lo tanto el CaCO3 no disolverá como rápidamente. En lugar, la reacción se fuerza a la izquierda (es decir. productos a los reactivo) para reestablecer equilibrio, y CaCO sólido3 se forma. Hervir el agua quitará dureza mientras el CaCO sólido3 ese se quitan los precipitados hacia fuera. Después de refrescarse, si bastante tiempo pasa el agua tomará el CO2 del aire y de la reacción procederá otra vez de izquierda a derecha, permitiendo el CaCO3 “redisuelva” en el agua.

Para más información sobre la solubilidad del carbonato de calcio en agua y cómo es afectada por el bióxido de carbono atmosférico, vea carbonato de calcio.

Dureza permanente

La dureza permanente es la dureza (contenido mineral) que no puede ser quitada hirviendo. Es causado generalmente por la presencia del calcio y los sulfatos y/o los cloruros del magnesio en el agua, que llegan a ser más solubles mientras que se levanta la temperatura. A pesar de el nombre, la dureza permanente se puede quitar usando a suavizador de agua o columna del intercambio de ion, donde los iones de calcio y de magnesio se intercambian por los iones del sodio en la columna.


El agua dura causa el escalamiento, que es los depósitos mineral del excedente de la izquierda que se forman después del agua dura se habían evaporado. Esto también se conoce como limescale. La escala puede estorbar las pipas, calentadores de agua de la ruina, cubrir los interiores de los potes del té y del café, y disminuir la vida de las unidades que limpian con un chorro de agua del tocador.

Semejantemente, los residuos insolubles de la sal que permanecen en pelo después de shampooing con agua dura tienden para salir del pelo más áspero y más duro desenredar. [1]

En ajustes industriales, la dureza del agua se debe supervisar constantemente para evitar interrupciones costosas adentro calderas, torres que se refrescan, y el otro equipo que entra en contacto con el agua. La dureza es controlada por la adición de productos químicos y por ablandar en grande con zeolita y intercambio de ion resinas.

Medida

Es posible medir el nivel del agua dura obteniendo un kit de prueba del agua libre. Éstos son proveídos por la mayoría de las compañías el ablandar de agua. Hay varias diversas escalas usadas para describir la dureza del agua en diversos contextos.

  • mmol/L (millimoles por litro)
  • equivalente del carbonato de calcio del mg/l
  • granos/gallon (gpg)
    1 gr/U.S. galón = 17.11 mg/l
  • Partes por millón de peso/volumen (PPM W/v o PPM m/v)
  • Vario haga anticuado los “grados”:
    • Clark grados de los grados (°Clark) /English (°E)
      conversión al calcio del mg/l: divídase por 0.175
      Un grado Clark corresponde a uno grano del carbonato de calcio en un galón imperial del agua que es equivalente a 14.28 porciones de carbonato de calcio en 1.000.000 porciones de agua.
    • Deutsche Härte (dureza alemana) (°dH)
      conversión al calcio del mg/l: divídase por 0.14
      Un alemán del grado corresponde a óxido de calcio de una porción en 100.000 porciones de agua.
    • Grados franceses (°f) (letra que se escribirá en minúsculas para evitar la confusión con el grado Fahrenheit - adherido no siempre)
      conversión al calcio del mg/l: divídase por 0.25
      Un francés del grado corresponde a una porción de carbonato de calcio en 100.000 porciones de agua.
    • Grados americanos
      Un americano del grado corresponde a una porción de carbonato de calcio en 1.000.000 porciones de agua (1 mg/l o 1 PPM)
    • Grados de dureza general (dGH)
      Un grado de dureza general corresponde al magnesio 10 del óxido de calcio o del óxido del magnesio por el litro de agua

Porque es la mezcla exacta de los minerales disueltos en el agua, junto con el agua pH y la temperatura, de que determina el comportamiento de la dureza, una escala single-number no describe adecuadamente dureza. Las descripciones de la dureza corresponden áspero con las gamas de concentraciones mineral:

  • Suave: 0-20 mg/l como calcio
  • Moderado suavemente: 20-40 mg/l como calcio
  • Levemente difícilmente: 40-60 mg/l como calcio
  • Moderado difícilmente: 60-80 mg/l como calcio
  • Difícilmente: 80-120 mg/l como calcio
  • 120 mg/l >muy duros como calcio

Índices

Varios índices se utilizan para describir el comportamiento del carbonato de calcio en agua, aceite, o mezclas del gas.[2]

Índice de la saturación de Langelier (LSI)

El índice de la saturación de Langelier (a veces índice de la estabilidad de Langelier) es un número calculado usado para predecir la estabilidad del carbonato de calcio del agua. Indica si el agua se precipitará, disuelve, o esté en equilibrio con carbonato de calcio. Langelier desarrolló un método para predecir el pH en el cual el agua se satura en el carbonato de calcio (llamado los pHs). La LSI se expresa como la diferencia entre el sistema real pH y la saturación pH.

LSI = pH - pHs

Si el pH real del agua está debajo de la saturación calculada pH, la LSI es negativa y el agua tiene un potencial muy limitado del escalamiento. Si el pH real excede pHs, la LSI es positiva, y siendo sobresaturada con CaC03, el agua tiene una tendencia a la escala de forma. En el aumento de valores de índice positivos, el potencial del escalamiento aumenta.

Se define el índice de la saturación de Langelier como:

pHs de la LSI = del pH (medido) -


  • Para la LSI > 0, agua es haber saturado estupenda y tiende para precipitar una capa de la escala de CaC03
  • Para la LSI = 0, agua se satura (en equilibrio) con CaC03. Una capa de la escala de CaC03 ni se precipita ni se disuelve
  • Para la LSI < 0, agua está debajo de saturado y tiende para disolver el CaC03 sólido

En la práctica, el agua con una LSI entre -0.5 y +0.5 no exhibirá el mineral realzado que disuelve ni escalará la formación de características. El agua con una LSI debajo de -0.5 tiende para exhibir capacidades que disuelven perceptiblemente crecientes mientras que el agua con una LSI sobre +0.5 tiende para exhibir la escala perceptiblemente creciente que forma características.

Es también digno de mención que la LSI es termosensible. La LSI llega a ser más positiva mientras que la temperatura del agua aumenta. Esto tiene implicaciones particulares en las situaciones donde se utiliza el agua bien. La temperatura del agua cuando primero sale del pozo es a menudo perceptiblemente más baja que la temperatura dentro del edificio servido por el pozo o en el laboratorio en donde se hace la medida de la LSI.

Índice de la estabilidad de Ryznar (RSI)

El índice de la estabilidad de Ryznar (RSI) utiliza una base de datos de las medidas del grueso de la escala en sistemas municipales del agua para predecir el efecto de la química del agua.

El índice de la saturación de Ryznar (RSI) fue desarrollado de observaciones empíricas de las tarifas de la corrosión y de la formación de la película en las cañerías de acero.

Se define el índice de la saturación de Ryznar como:

RSI = 2 pHs - pH (medido)

  • Para 6.5 < RSI < el agua 7 se considera estar aproximadamente en el equilibrio de la saturación con carbonato de calcio
  • Para RSI > el agua 8 está debajo de saturado y, por lo tanto, tendería para disolver cualquier CaC03 sólido existente
  • Para RSI < el agua 6.5 tiende para ser formación de la escala

Índice del escalamiento de Puckorius (PSI)

El índice del escalamiento de Puckorius (PSI) utiliza parámetros levemente diversos para cuantificar la relación entre el estado de la saturación del agua y la cantidad de limescale depositada.

Otros índices

Otros índices incluyen el índice de Larson-Skold[3], el índice de Tieso-Davis[4], y el índice de Oddo-Tomson[5].

Consideraciones de la salud

Organización Mundial de la Salud dice, “no aparece ser ninguna evidencia convincente que la dureza del agua cause efectos de salud adversos en seres humanos.”[6]

Algunos estudios han demostrado una relación inversa débil entre la dureza del agua y enfermedad cardiovascular en hombres, hasta un nivel del carbonato de calcio del magnesio 170 por el litro de agua. Organización Mundial de la Salud ha repasado la evidencia y concluido los datos eran inadecuado tener en cuenta una recomendación para un nivel de la dureza.[6]

En una revisión de František Kožíšek, M.D., Ph.D. El instituto nacional de la salud pública, república checa allí es una buena descripción del asunto, y desemejante del WHO, de sistemas algunas recomendaciones para los niveles máximos y mínimos del calcio (40-80 mg/l) y del magnesio (20-30 mg/l) en agua potable, y de una dureza total expresada como la suma de las concentraciones del calcio y del magnesio de 2-4 Mmol/L.[7]

Otros estudios han demostrado correlaciones débiles entre la salud cardiovascular y riegan dureza.[8][9][10]

Poder muy suave del agua corroa el metal pipas en cuál se lleva y consecuentemente el agua puede contener niveles elevados de cadmio, cobre, plomo y cinc [6].

El ablandar

Es a menudo deseable ablandar el agua dura, pues no forma fácilmente espuma con el jabón. Se pierde el jabón al intentar formar espuma, y en el proceso, formas de la espuma. El agua dura se puede tratar para reducir los efectos del escalamiento y para hacerlos más convenientes para el lavadero y bañarse.

Proceso

A suavizador de agua, como un suavizador de la tela, trabaja en el principio de catión o intercambio de ion en para qué iones de los minerales de la dureza se intercambian sodio o potasio iones, con eficacia reducción concentración de los minerales de la dureza a los niveles tolerables y así a hacer el agua más suave y le da una sensación más lisa.[11]

La manera más económica de ablandar el agua de la casa está con un suavizador de agua del intercambio de ion. Aplicaciones de esta unidad cloruro de sodio (sal de la tabla) recargar los granos hechos de resinas del intercambio de ion iones mineral de esa dureza del intercambio para los iones del sodio. Artificial o natural zeolitas la poder también se utilice. Mientras que el agua dura pasa a través y alrededor de los granos, los iones mineral de la dureza se absorben preferencial, desplazando los iones del sodio. Se llama este proceso intercambio de ion. Cuando la zeolita del grano o del sodio tiene una concentración baja de los iones del sodio a la izquierda, se agota, y puede ablandar no más el agua. La resina es recargada limpiando con un chorro de agua (a menudo parte posteriora- limpiando con un chorro de agua) con agua salada. Alta exceso de la concentración de los iones del sodio altera el equilibrio entre los iones en la solución y los iones sostenidos en la superficie de la resina, dando por resultado el reemplazo de los iones mineral de la dureza en la resina o la zeolita con los iones del sodio. La solución del ion de la agua salada que resulta y del mineral entonces se aclara lejos, y la resina es lista comenzar el proceso de nuevo. Este ciclo se puede repetir muchas veces.

La descarga del agua de la salmuera durante este proceso de la regeneración ha estado prohibida en algunas jurisdicciones (notablemente California, los E.E.U.U.) debido a las preocupaciones por las consecuencias para el medio ambiente del sodio descargado.

Algunos procesos que ablandan en industria utilizan el mismo método, pero en una escala mucho más grande. Estos métodos crean una cantidad enorme de agua salada que sea costosa tratar y disponer.

Dureza temporal, causada por el carbonato del hidrógeno (o bicarbonato) los iones, pueden ser quitados hirviendo. Por ejemplo, el carbonato del hidrógeno del calcio, a menudo presente en agua dura temporal, se hierve en una caldera para quitar la dureza. En el proceso, una escala forma en el interior de la caldera en un proceso conocido como “furring de calderas”. Esta escala se compone de carbonato de calcio.

CA (HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

La dureza se puede también reducir con un tratamiento de la ceniza de la cal-soda. Este proceso, desarrollado cerca Thomas Clark en 1841, implica la adición de cal apagada (hidróxido de calcio - CA (OH)2) a un abastecimiento de agua dura para convertir la dureza del carbonato del hidrógeno al carbonato, que se precipita y se puede quitar por la filtración:

CA (HCO3)2 + CA (OH)2 → 2CaCO3 + 2H2O

La adición del carbonato de sodio también ablanda con agua permanentemente duro sulfato de calcio, pues los iones del calcio forman el carbonato de calcio que se precipita hacia fuera y sulfato de sodio se forma que es soluble. El carbonato de calcio que es fregaderos formados al fondo. El sulfato de sodio no tiene ningún efecto en la dureza del agua.

Na2CO3 + CaSO4 Na del →2TAN4 + CaCO3

Efectos sobre piel

Una cierta confusión puede presentarse después de una primera experiencia con agua suave. El agua dura no hace espuma bien con el jabón y no sale de una sensación “menos que limpia”. El agua suave hace espuma el agua mejor que dura pero las hojas una “sensación deslizadiza” en el uso posterior de la piel con el jabón. Por ejemplo, competencias ciertas de agua de un fabricante del suavizador que la “sensación deslizadiza” después de regar en agua suave es debido a una “piel más limpia” y la ausencia de “fricción-causar” espuma del jabón.

Sin embargo, la explicación química es esa agua ablandada, debido a su contenido del sodio, tiene una mucha capacidad reducida de combinar con la película del jabón en su cuerpo y por lo tanto, es mucho más difícil aclarar apagado.[12] Las soluciones son utilizar menos jabón o un Washington líquido sintético del cuerpo.

Información regional

Agua dura en Australia

El análisis de la dureza del agua en ciudades australianas importantes por la asociación australiana del agua demuestra una gama de muy suavemente (Melbourne) a muy difícilmente (Adelaide). Los niveles totales de la dureza del carbonato de calcio en el mg/l son: Canberra: 40[13]; Melbourne: 10 - 26[14]; Sydney: 39.4 - 60.1[15]; Perth: 29 - 226[16]; Brisbane: 100[17]; Adelaide: 134 - 148[18]; Hobart: 5.8 - 34.4[19]; Darwin: 31[20].

Agua dura en Canadá

Pradera provincias (principalmente Saskatchewan y Manitoba) contenga las altas cantidades de calcio y de magnesio, a menudo como dolomía, que son fácilmente solubles en la agua subterránea que contiene altas concentraciones de atrapado bióxido de carbono de dure glaciation. En estas partes de Canadá, la dureza total en el mg/l del equivalente del carbonato de calcio excede con frecuencia 200 mg/l, si la agua subterránea es la única fuente del agua potable. La costa del oeste, por el contrario, tiene agua inusualmente suave, derivada principalmente de los lagos de la montaña alimentados por los glaciares y el snowmelt.

Algunos valores típicos son: Calgary 165 mg/l, Saskatoon < 140 mg/l, Winnipeg 77 mg/l,[21] Toronto 121 mg/l,[22] Vancouver < 3 mg/l,[23] Charlottetown mg/l de PEI 140 - 150.[24]

Agua dura en Inglaterra y País de Gales

Información de los Británicos Inspectorado del agua potable demuestra a eso el agua potable adentro Inglaterra se considera generalmente para ser “muy duro”, con la mayoría de las áreas de Inglaterra, particularmente el del este, exhibiendo sobre 200 mg/l para el equivalente del carbonato de calcio. País de Gales, Devon, Cornwall y las partes de Inglaterra del noroeste son áreas más suaves del agua, y gama a partir de la 0 a 200 mg/l[la citación necesitó]. En elaboración de la cerveza la industria en Inglaterra y País de Gales, agua a menudo se endurece deliberadamente con yeso en curso de Burtonisation.

Agua dura en los E.E.U.U.

Según Encuesta sobre geológica Estados Unidos, 89.3% de hogares de los E.E.U.U. tienen agua dura. Las aguas más suaves ocurren en partes de Nueva Inglaterra, Atlántico-Golfo del sur, Noroeste pacífico, y Hawaii regiones. Las aguas moderado duras son comunes en muchos de los ríos del Tennessee, Great Lakes, Noroeste pacífico, y Alaska regiones. Las aguas difícilmente y muy duras se encuentran en algunas de las corrientes en la mayor parte de las regiones a través del país. Las aguas más duras (1.000 mg/l mayor que) están en corrientes adentro Tejas, New México, Kansas, Arizona, y California meridional.[25]

Vea también

Portal del agua

Referencias

  1. ^ Extremidades sanas del pelo del cuerpo y de la aptitud
  2. ^ Corrosión por el agua
  3. ^ T.E., Larson y R. V. Skold, estudios del laboratorio que relacionan la calidad mineral del agua con la corrosión del acero y del hierro fundido, 1958 encuesta sobre el agua del estado de Illinois, chamán, IL pp. [43] - 46: Illinois. ISWS C-71
  4. ^ Tieso, Jr., H.A., Davis, L.E., un método para predecir la tendencia del agua del yacimiento de petróleo a depositar el carbonato de calcio, animal doméstico. Transporte. AIME 195; 213 (1952).
  5. ^ Oddo, J.E., Tomson, M.B., control de la escala, predicción y No. del tratamiento o cómo las compañías evalúan un problema del escalamiento y qué agravian, CORROSION/92, de papel. 34, (Houston, TX: NACE 1992 INTERNACIONAL).
  6. ^ a b c Organización Mundial de la Salud Dureza en agua potable, 2003
  7. ^ František Kožíšek Significación de la salud del calcio y del magnesio del agua potable, Febrero de 2003
  8. ^ Estudios de la calidad del agua y de los diseas cardiovasculares… [el total de Sci rodea. 1981] - resultados de PubMed
  9. ^ Mortalidad cardiovascular y calcio y magnesio… [Eur J Epidemiol. 2003] - resultados de PubMed
  10. ^ Magnesio y calcio en agua potable y muerte… [epidemiología. 1999] - resultados de PubMed
  11. ^ ¿Cómo un suavizador de agua trabaja? en Howstuffworks.com
  12. ^ ¿Con agua suave, por qué no podemos aclarar de todo el jabón?
  13. ^ ACTewAGL: Lavaplatos y dureza del agua
  14. ^ Informe de la conformidad de la salud pública del agua de Melbourne - julio el septiembre de 2006
  15. ^ Análisis típico del agua potable de Sydney
  16. ^ Informe anual 2005-06 de la calidad del agua potable de Perth
  17. ^ Agua potable de Brisbane
  18. ^ Calidad del agua de Adelaide
  19. ^ Calidad del agua potable de Hobart
  20. ^ Calidad del agua de Darwin
  21. ^ Resultados 2006 de la prueba de la calidad del agua potable de Winnipeg
  22. ^ Ciudad de Toronto: Agua de Toronto - FAQ
  23. ^ Colada de GVRD elegante - hechos del agua
  24. ^ http://www.city.charlottetown.pe.ca/allaire/spectra/system/mediastore/Water_Report_2006.pdf
  25. ^ Briggs, J.C., y Ficke, J.F.; Calidad de los ríos de los Estados Unidos, año de 1975 aguas -- De acuerdo con la red nacional de la contabilidad de la calidad de la corriente (NASQAN): LOS E.E.U.U. Informe geológico 78-200, 436 P. del Abrir-Archivo del examen. (1977)

Acoplamientos externos

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