Ciets ūdens

Viena no izplatītākajām ūdens kvalitātes problēmām ir ūdens cietība. Ūdens cietība ir sārmzemju metālu kopējais izšķīdušo jonu daudzums. Parasti tiek ņemti vērā elementi kā kalcijs (Ca²⁺) un magnijs (Mg²⁺),  jo tie veido ap 98-99% no visiem savienojumiem. Ūdens cietību ietekmē arī metāli kā berilijs, stroncijs un bārijs, kas pieder pie smago metālu grupas.

Ūdens cietības rādītāji

Skaitliski cietība tiek attēlota kā kalcija un magnija koncentrāciju summa. Kalcija cietība ir augsta vāji mineralizētos ūdeņos. Palielinoties mineralizācijai, kalcija jonu saturs samazinās un parasti tas nepārsniedz 1 g/l. Savukārt magnija jonu saturs ļoti mineralizētos ūdeņos var sasniegt vairākus gramus, bet sāļos ūdeņos pat vairākus desmitus gramu.

Ūdens cietības indikatori

Ūdens cietības veidi

1. Pagaidu jeb karbonāta cietība galvenokārt sastāv no kalcija un magnija karbonātiem un bikarbonātiem Ca(HCO₃)₂ un Mg(HCO₃)₂ un tā tiek noņemta vārot. Jo augstāka ir temperatūra, jo zemāka šķīdība kā rezultātā veidojas kaļķakmens nogulsnes.
2. Pastāvīgo jeb nekarbonāta cietību veido sārmzemju metālu sulfāti un hlorīdi, tostarp CaSO₄, CaCl₂, MgSO₄ un MgCl₂. Šāds ūdens neveido nogulsnes, tomēr tas ir svarīgs dažādām tehnoloģiskām darbībām.

Cieta ūdens avoti

Galvenais kalcija un magnija jonu avots ir dabīgie minerāli: dolomīts, kalcīts, volastonīts u.c. Ikviens dabiskais ūdens satur cietības sāļus, kas rodas ūdenim pārvietojoties pa zemes dzīlēm. Papildus tam, pastāv arī antropogēnie faktori, kas ietekmē ūdens cietību kā, piemēram, ķīmiskās rūpniecības notekūdeņi, dzintara ieguves vietas u.c.

Kā noteikt ūdens cietību mājās?

Ļoti cietam ūdenim ir raksturīga rūgta pēcgarša. Ūdenim ar vidēju cietību ūdens rūgto garšu sajust ir salīdzinoši grūti. Savukārt mīkstam ūdenim ar zemu sāļumu raksturīga svaiga garša.

Lai precīzi noteiktu ūdens cietību, nepieciešams veikt ūdens analīzes specializētā laboratorijā. Analīzes ieteicams veikt gadījumos, ja plānojat uzstādīt ūdens filtru vai izmantot ūdeni dzērienu vai pārtikas produktu pagatavošanā/ ražošanā.

Specializētos veikalos iespējams iegādāties arī testa strēmeles ūdens cietības noteikšanai.

Cieta ūdens izmantošana uzturā

Kalcijs un magnijs ir svarīgi organisma mikroelementi. Tie piedalās sirds, asinsvadu un urīnceļu sistēmu darbībā, kā arī enzīmu un kaulu audu veidošanā. Cilvēka organismā nav neviena orgāna, kurā šie ķīmiskie elementi nebūtu iesaistīti.

Svarīgi atcerēties, ka gan cietības sāļu trūkums, gan to pārpalikums ir vienlīdz bīstams. Ja ūdens ir vāji mineralizēts, organisms šo deficītu cenšas kompensēt ar pārtiku. Ja ūdenim ir paaugstināta cietība, tad tiek pārslogota urīnceļu sistēma kā rezultātā veidojas nierakmeņi, hipertensija un tūska. Augsti mineralizēts ūdens veicina arī matu sausumu un blāvu nokrāsu. Šo problēmu var atrisināt izmantojot īpašus helātus veidojošus šampūnus vai filtrētu ūdeni.

Cieta ūdens izmantošana mājsaimniecībā

Apkures katlu un veļas mašīnu sildelementu nogulsnes ir biežākais iemesls to neplānotai apkopei. Papildus tam, katlakmens uz caurulēm un apkures sistēmu sildelementiem ievērojami samazina šo iekārtu energoefektivitāti. Ilgstoši lietojot cietu ūdeni efektivitāte var samazināties līdz pat 30 – 40%, tādējādi palielinot elektroenerģijas patēriņu un maksu par elektroenerģiju.

Cieta ūdens izmantošana rūpniecībā

Dažās rūpniecības nozarēs ūdens cietība ir stingri reglamentēta. Kaļķakmens ir bīstams ūdens sildīšanai un tvaika katliem, jo ​​tas samazina iekārtu kalpošanas laiku un palielina enerģijas izmaksas. Šajā gadījumā ieteicamā ūdens cietība ir noteikta 0,02 mmol/l. Stingras ūdens cietības prasības tiek piemērotas arī siltummaiņu ūdenim, jo ​​cauruļu diametra samazināšanās un siltumvadītspējas pārsniegums katlakmens dēļ ir bīstams. Ūdens kvalitātei ir nozīme arī pārtikas rūpniecībā un dzērienu ražošanā. Optimālie ūdens cietības parametri dzērienu ražošanai ir 0,2 – 1 mg-ekv/l.

Cieta ūdens mīkstināšanas metodes

1. Reaģentu ievadīšana

Izmantojot šo metodi cietības sāļi tiek pārvērsti nešķīstošā formā. Šim nolūkam parasti izmanto sodas pelnus Na₂CO₃,  dzēstos kaļķus Ca(OH)₂ vai nātrija ortofosfātu Na₃PO_4. Šīs metodes trūkums ir kaitējums videi, jo fosfāti netiek noņemti bioloģiskās attīrīšanas stacijās un tie nonāk ūdenī.

2. Jonu apmaiņa

Šīs metodes filtra materiāls ir polimēru granulas, kas saskarē ar ūdeni apmaina cietības katjonus pret drošiem nātrija vai ūdeņraža joniem. Mūsdienās jonu apmaiņas metode tiek izmantota samērā bieži gan mājsaimniecības, gan rūpniecības vajadzībām.

3. Reversā osmoze

Reversās osmozes filtra membrānas porām ir mazs izmērs un tās spēj saglabāt līdz pat 99,8% minerālu piemaisījumu. Metode ir piemērota sadzīves dzeramajam ūdenim vai tehnoloģiskā ūdens rūpnieciskai sagatavošanai.

Lasiet arī: Ūdens mīkstināšana un atdzelžošana.