Жесткость воды обусловлена содержанием в ней растворенных солей кальция (карбонатов) и магния. Их концентрацию обычно измеряют в
· в градусах жесткости °Ж, где 1°Ж соответствует 1 миллиграмм-эквиваленту на литр (мг-экв/л) — единица измерения жесткости воды в России,
· в немецких °dH и французских °F градусах
· миллиграммах карбоната кальция (CaCO3) на литр (мг/л)
· а также в молях на кубический дециметр моль/дм3 — единица измерения жесткости в Международной системе СИ.
Этот параметр необходимо учитывать в разных сферах. Жесткая вода может вызывать образование накипи в бытовых приборах (стиральных и посудомоечных машинах), портить вкус напитков и блюд. Чрезмерно жесткая вода ухудшает эффективность моющих и чистящих средств. Для отопительных систем (котлов и труб) этот показатель критически важен, т.к. избыточное содержание растворенные в воде солей может привести к аварии.
Российские нормативы для питьевой воды (СанПиН 1.2.3685-21, СанПиН 2.1.3684-21) регламентируют жесткость в пределах не более 7°Ж или 350 мг/л CaCO3. В разных сферах требования к этому параметру отличаются. Так, для некоторых видов котлов допустимо использование воды жесткостью не более 5°Ж.
Держать под контролем жесткость поможет регулярный анализ воды на содержание карбонатов и солей магния. Ниже описаны методы измерения жесткости воды — в домашних условиях и для профессионального применения.
Быстро, просто, дешево, приблизительно
Экспресс-метод — тест-полоски для измерения жесткости воды. Измерение жесткости с помощью индикаторных тест-полосок — предельно простой и доступный способ. Он не требует специальных навыков или оборудования. Тест-полоску погружают в воду на несколько секунд, после чего в течение примерно минуты бумага меняет цвет. Сравните получившийся цвет с цветовой шкалой на упаковке и сопоставьте с числовым значением. Метод полезен не только в быту. Для быстрой оценки состояния воды он подходит и специалистам, обслуживающим отопительные системы, так как позволяет определить в считаные секунды отклонения параметра от нормы. Однако точно определить жесткость с помощью-тест-полосок не получится. Так, эти полоски «работают» в диапазоне от 0 до 425 мг/л СаСО3. Чем выше концентрация, тем больше шаг от одного деления до другого и тем менее точные показания, например: 0; 25; 50; 120; 250; 425 мг/л СаСО3.
Преимущества метода: бюджетный, доступный для применения любому пользователю, высокая скорость.
Особенности: довольно грубые, приблизительные результаты, а также влияние субъективного фактора при сопоставлении цвета индикаторной полоски с цветовой шкалой на упаковке.
Лабораторная точность без оборудования: тест-набор на жесткость
Прекрасной альтернативой тест-полоскам являются наборы для измерения жесткости воды титриметрическим методом. Например, наш набор LEI-12, который позволяет определить содержание солей кальция и магния в диапазоне 0,03 до 8 °Ж (от 1 до 400 мг/л CaCO3).
В комплект набора входит все необходимое для проведения анализа. Это раствор титранта, буфер, индикатор и три стаканчика разного объема с метками. В пробу с водой сначала добавляется буферный раствор, далее добавляется индикатор, после чего содержимое стаканчика нужно слегка взболтать. Когда жидкость равномерно окрасится, к образцу по каплям добавляют титрант, при этом продолжая взбалтывать стаканчик и отсчитывая капли. Как только раствор окрасится в синий цвет, титрование прекращают. Число капель нужно умножить на коэффициент, указанный в инструкции. Полученное значение и будет показывать содержание солей кальция и магния в воде.
Флаконы-капельницы дают одинаковый объем капель независимо от объема раствора внутри, что гарантирует точное дозирование реактивов. Шаг титрования с помощью тест-набора LEI-12 составляет всего 0,03°Ж (или 1,5 мг/л CaCO3). При необходимости точность можно увеличить, взяв больший объем образца.
В отличие от тест-полосок, которые дают разброс значений в 50-150 мг/л, титриметрический анализ обеспечивает высокую точность, сопоставимую с лабораторным анализом.
Хотя процедура требует некоторой сноровки, научиться ей несложно. А возможность обойтись без оборудования делает этот способ универсальным: его можно успешно применять как в лаборатории, так и в полях.
Ещё одно преимущество тест-набора LEI-12 — экспрессность. На анализ одной пробы потребуется около 5 минут. Это чуть дольше, чем анализ с помощью тест-полосок, но точность того стоит.
Также набор LEI-12 совместно с набором LEI-11 позволяет определить карбонатную жесткость.
Преимущества: высокая точность, сопоставимая с лабораторным анализом на титраторе (см. ниже), скорость, возможность применения пользователем без опыта, не требуется оборудование.
Особенности: выше цена, требуется навык.
Приборы для измерения жесткости воды в лаборатории
Классическим лабораторным методом измерения жесткости воды считается титрование. Суть метода при этом такая же, как и у тест-набора LEI-12 — медленно добавлять реактив до тех пор, пока не произойдет нужная реакция. Только в отличие от ручного титрования, в лабораториях используют автоматические титраторы. Эти приборы точно дозируют и сами «считают» количество добавляемого реактива, а также фиксируют момент, когда реакция произошла.
Использование титраторов целесообразно, когда требуется выполнять большой объем одинаковых проб. Например, на водоканалах, где ежедневно тестируются десятки образцов. А для разовых анализов воды на жесткость идеально подойдет тест-набор LEI-12.
Преимущества: высокая точность, возможность анализировать большое количество проб.
Особенности: доступно только в лаборатории специалистам с соответствующими компетенциями.
Альтернатива классике
Еще один способ определить жесткость в воде — провести анализ оптическим методом на фотометре. В линейке фотометров ЭКОСТАБ есть стационарные приборы для лабораторий, а также портативные приборы, которые можно использовать в полевых условиях. Это мультипараметровые устройства, которые наряду с множеством других показателей позволяют измерить жесткость в воде. Фотометрический анализ может быть достаточно точным в определении жесткости воды, если он проводится с использованием соответствующих реагентов, хорошо откалиброванного прибора и с соблюдением процедуры.
Преимущества: высокая точность (особенно на высоких концентрациях) при использовании точных приборов и качественных реактивов с соблюдением процедуры.
Особенности: доступно только в лаборатории специалистам с соответствующими компетенциями.