水的硬度引起的危害及其軟化

李穎梅　周向輝

中圖分類號：P342+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-0992（2009）04-054-01

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地推動了當(dāng)代工業(yè)高速發(fā)展，漸漸改善人類生活條件的同時，水資源也遭受著嚴(yán)重的污染，水中鈣、鎂等有害離子的嚴(yán)重超標(biāo)，不僅危害著人體健康，而且危害著工業(yè)生產(chǎn)及涉水性日常生活。如何降低水中鈣，鎂離子的濃度便是我們關(guān)心的話題。

關(guān)鍵詞：硬水；軟水；硬度測定；硬水軟化

水的硬度是指水中鈣、鎂離子的濃度， 水分為軟水、硬水，凡不含或含有少量鈣、鎂離子少的水稱為軟水，反之稱為硬水。水的硬度成分，如果是由碳酸氫鈉或碳酸氫鎂引起的，系暫時性硬水（煮沸暫時性硬水，分解的碳酸氫鈉，生成的不溶性碳酸鹽而沉淀，水由硬水變成軟水）；如果是由含有鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，系永久性硬水。通過燒煮不能將其除去。在天然水中，遠(yuǎn)離城市未受污染的雨水、雪水屬于軟水；泉水、溪水、江河水、水庫水，多屬于暫時性硬水，部分地下水屬于高硬度水。

一、水硬度測定

在一份水樣中加入pH=10.0的氨性緩沖溶液和少許鉻黑 T 指示劑，鉻黑T首先與金屬M(fèi)g²﹢配位生成MgIn-，溶液呈紅色；用 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時， EDTA 先與游離的 Ca²﹢配位，再與Mg²﹢配位；在計量點(diǎn)時，EDTA從MgIn-中 中奪取 Mg²﹢，從而使指示劑游離出來，溶液的顏色由紅變?yōu)榧兯{(lán)，即為終點(diǎn)。當(dāng)水樣中 Mg²﹢極少時，由于 CaIn? 比 MgIn-的顯色靈敏度要差很多，往往得不到敏銳的終點(diǎn)。為了提高終點(diǎn)變色的敏銳性，可在 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入適量的 Mg?+（在 EDTA 標(biāo)定前加入，這樣就不影響 EDTA 與被測離子之間的滴定定量關(guān)系），或在緩沖溶液中加入一定量的 Mg—EDTA鹽。

水的總硬度可由 EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度 CEDTA 和消耗體積 V（ ml ）來計算。以 CaCO3(mg/L)表示。

CaCO3(mg/L)=［C（EDTA）×V（EDTA）×10－?×M（CaCO3）］×1000／V（L）

中國建設(shè)部生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類≤ 350 Ⅱ類優(yōu)質(zhì)水≤ 450 中國生活飲用水國家 標(biāo)準(zhǔn) ≤ 450 中國建設(shè)部飲用凈水水質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn) ≤ 300 中國建設(shè)部生活雜用水 標(biāo)準(zhǔn) ≤ 450

二、硬水的危害

水的總硬度不能過大。如果硬度過大，飲用后對人體健康與日常生活有一定影響。在生活上，水的硬度過高，用來洗滌可使肥皂不起泡沫而造成浪費(fèi)；用硬水洗衣物易使紡織物纖維變硬發(fā)脆而損壞；用硬水洗澡、洗頭時有發(fā)澀發(fā)黏的感覺；用硬水燒豆與肉類不易熟爛；用硬水燒開水易使水壺結(jié)垢，浪費(fèi)燃料1/3以上。在人體健康上，飲用高硬水易使人患暫時性胃腸不適、腹脹、瀉肚、排氣多，甚至引起腎結(jié)石等疾病。不僅如此，水壺與暖水瓶使用一段時間后，其內(nèi)壁就會結(jié)滿一層白色的水堿，除大部分為碳酸鈣、碳酸鎂外、還含有多種有害的汞、鎘、鉛、砷等元素，如不經(jīng)常及時清除，反復(fù)用來燒水、裝水后，有害元素積累越來越多，并能再次溶于水中，當(dāng)人們飲用后就進(jìn)入人體，從而引起人體慢性中毒甚至可致癌和致畸，嚴(yán)重危害人體健康。高硬度水中鈣鎂離子與硫酸根結(jié)合，會使水產(chǎn)生苦澀味，還會使人的胃腸功能紊亂，出現(xiàn)暫時性腹脹、排氣多、腹瀉等現(xiàn)象。我國北方地區(qū)飲用硬度高的地下水，所以久居南方的人初到北方的開始一段時間會出現(xiàn)所謂“水土不服”的現(xiàn)象。紡織工業(yè)用水硬度過大會導(dǎo)致染色不均勻；鍋爐用水硬度高了十分危險,因?yàn)殄仩t內(nèi)管道局部過熱,易引起管道變形或損壞,嚴(yán)重時還可能引起爆炸。

三、硬水軟化方法

工業(yè)上常要對硬水進(jìn)行“軟化”處理，硬水的“軟化”就是降低硬水中的Ca?+、Mg?+等離子濃度，硬水的軟化方法有多種：

1.化學(xué)沉降法。對于永久硬水，由于Ca²﹢、Mg²﹢ 以硫酸鹽式氯化物的形式存在，煮沸法不能使之軟化，要用石灰乳和純堿來除去Ca²﹢、Mg²﹢等離子。

Mg²﹢ + Ca（OH）2 + +3Na2CO3 →Mg4（0H）2（CO3）↓+ Ca²﹢、+6Na﹢

Ca²﹢ +Na2CO3 → CaCO3 ↓ + 2 Na﹢

也可以用Na3PO4 或Na2HPO4 作沉淀劑，使之與Ca²﹢、Mg²﹢反應(yīng)生成Ca3（PO）2、Mg3（P0）2，不必過濾，因?yàn)槌恋硎杷啥曳€(wěn)定，不會生成鍋垢，所以帶磷酸鹽沉淀的水即可送入鍋爐使用。

2.離子交換法。目前，許多新型的合成離子交換劑可以用來交換水中的Ca²﹢、Mg²﹢等離子，使水軟化，滿足工業(yè)的要求。人造沸石就是其中之一。人造沸石的主要成分是Na2O·Al2O3·SiO2·nH2O，可以簡寫為Na2Z。當(dāng)硬水通過沸石顆粒時，其中的Na+ 能被水中的Ca²﹢、Mg²﹢取代：

Na2Z + Ca²﹢ ＝ CaZ + 2Na﹢

Na2Z + Mg²﹢ ＝ MgZ + 2Na﹢

結(jié)果Ca²﹢、Mg²﹢留在交換劑上，而Na﹢則進(jìn)入溶液，達(dá)到軟化水的目的。待交換劑失去軟化能力，可將其放置在8%~10%的食鹽水中浸泡以恢復(fù)軟化能力。在日常生活中：如洗面時，可在水中加半杯牛奶或一撮食鹽，在一定程度上也除去鈣、鎂離子。

3.加熱法。將水煮沸，并多煮一會時間，可將鈣鎂離子轉(zhuǎn)化為鍋垢除掉，暫時性硬水在一定程度上得到軟化。

4.經(jīng)驗(yàn)法。日常生活中，我們也有簡單辦法除垢。保溫瓶中倒入4%~5%鹽酸可將瓶內(nèi)水垢除去。用雞蛋殼捏碎放入保溫瓶中搖晃也可除去。水壺除垢的方法：

（1）小心將水壺?zé)絼倓偢珊院?，立即浸入涼水，水垢會因受熱不均脫落?/p>

（2）在水壺中加入食醋，在火上燒至溫?zé)嵋部沙浮?/p>

（3）新水壺中裝半壺山芋，加滿水煮熟，不要摩擦內(nèi)壁，以后使用就不會有垢了。舊水壺用上述方法做一至二次，不僅可以除垢，以后燒水也不會產(chǎn)生水垢。

（4）在水壺中加一撮小蘇打，將水燒沸幾分鐘，可以除垢。

（5）水壺中裝一些土豆，加適量水燒沸10分鐘。

（6）在壺中放一塊潔凈的口罩燒水，水垢只沉積在口罩上，水壺上不形成水垢。

（7）在壺中放一塊磁鐵燒水，不產(chǎn)生水垢。

參考文獻(xiàn)：

[1]古國榜，李樸.《無機(jī)化學(xué)》.化學(xué)工業(yè)出版社（北京），2007.7

[2]李桂馨等.《分析化學(xué)》.人民衛(wèi)生出版社（北京），2008.1