Способы снижения общей жёсткости водопроводной воды в домашних условиях

Результаты исследования качества питьевой воды в городе Пущино позволил нам сделать вывод, что питьевая водопроводная вода в нашем городе соответствует санитарно- эпидемическим и экологическим нормам по таким показателям как запах, цветность, прозрачность, содержание взвешенных частиц, микроорганизмов, ионов железа и хрома. И только один показатель – общая жесткость воды был почти в два раза выше оптимальной физиологической нормы (1,5 – 1,75 мМ/л) и находился в пределах ПДК (предельно допустимые концентрации), составляя 3,25 – 3,5 мМ/л, при ПДК 3 – 3,5 мМ /л.

Общая жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде солей кальция и магния. Иными словами, общая жёсткость является суммой концентраций ионов Са2+ и Mg2+. Они появляются в воде при реакции карбонатных или глинистых пород с растворенным углекислым газом. Соли кальция и магния участвуют в карбонат-гидрокарбонатном равновесии, влияя на общую щелочность. Также они во многом определяют ионную силу воды (особенно пресной), которая влияет на конформацию мембранных белков и, как следствие, на проницаемость клеточных мембран, что немаловажно для мелких водных организмов. Магний необходим растениям для формирования хлорофилла. Карбонаты выводятся из водоема либо связываясь с гумусовыми кислотами с образованием нерастворимых гуматов, либо при разложении гидрокарбонатов в теплой воде:

Са2+ + 2НСО-3 ↔ СаСОз↓+СО2↑+H2O.

Большая часть этих солей в итоге стекает в моря и океаны.

Общая жесткость питьевой воды должна лежать в пределах от 0. 75 до 3. 5 мМ/л.

Одним из составляющих общей жесткости воды является растворённый кальций. Без кальция не могут сокращаться клетки. Он также необходим для строительства костей позвоночных животных и раковин многих моллюсков. Жизнь в условиях недостатка кальция затруднена. Жёсткость воды зависит от содержания в ней катионов кальция и магния, которые присутствуют в воде в составе сульфатов, хлоридов, гидрокарбонатов. То или иное содержание ионов кальция и магния в воде вызывается рядом естественных причин, например, определённым составом омываемых горных пород.

Высокий уровень жесткости питьевой воды в нашем городе связан с особенностями горных пород в районе города – большого количества известняков, которые в некоторых местах выходят на поверхность земли, а при длительном вымывании из толщи земли образуются карстовые провалы, которые можно наблюдать на территории памятника природы «Карстовый», а в урочище «Колодня» встречаются обнажения коренных известняков.

Воду для водопровода нашего города берут из артезианских скважин. По этой и описанным выше причинам водопроводная вода в нашем городе очень чистая и жесткая.

Высокий уровень жесткости воды в городе является постоянным природным фактором.

Так как общая жесткость воды превышает оптимальную физиологическую норму и ее необходимо снижать. Существуют несколько способов снижения жесткости воды в домашних условиях. Это – традиционное кипячение и более современные – специальные бытовые фильтры очистки и доочистки питьевой воды в домашних условиях.

Первый блок вопросов выявлял теоретическую информированность жителей города о повышенном содержании солей кальция и магния в городской водопроводной воде и влиянии повышенной жесткости на здоровье человека.

Второй блок содержал вопросы, выявляющие субъективное осознание проблемы, выяснялось, с какими проявлениями жесткости воды люди сталкиваются в быту.

Третий блок вопросов выявлял, предпринимают ли люди что-либо для снижения жесткости воды в домашних условиях. Было интересно узнать, какие способы снижения жесткости воды предпочитаются.

Социологический опрос был проведён по телефону. Респондентная группа состояла из граждан со средним уровнем достатка.

Общую жесткость воды определяли по методике, описанной в инструкции по использованию школьной экспедиционной лаборатории для анализа природных вод фирмы «РЕАХИМ».

Методика определения общей жёсткости воды

В сосуд для титрования вносят цилиндром или шприцем 100 мл исследуемой воды. Добавляют 5 мл аммиачного буфера (полкрышки от пузырька с буфером), 0. 5 мл Na2S 10% и эриохром черный Т (отсыпая в крышку, а из крышки - в сосуд для титрования) до заметно розовой окраски. Титруют из шприца на 10 мл при сильном перемешивании 0. 025М раствором ЭДТА до перехода окраски из розовой в голубую.

Общая жёсткость

Общие замечания. Если вода высокоцветная, то вместо перехода окраски из розовой в голубую, может наблюдаться обесцвечивание. В этом случае количество индикатора желательно увеличить. Если на титрование уходит меньше 3 мл пробы, объем пробы увеличивают в 2 раза, заменяя сосуд для титрования.

На холоде переход окраски происходит медленно. Поэтому при температуре воды ниже 15°С первое титрование - прикидочное. При дальнейших титрованиях в пробу добавляют -3/4 объема, пошедшего при первом титровании, после чего дотитровывают порциями по 0,2 мл, с интервалом между каждым добавлением не менее 30 сек.

Химическая сущность. В щелочной среде (которая создается смесью аммиака и хлорида аммония) ЭДТА образует с кальцием и магнием прочное комплексное соединение, причем, поскольку соединение с кальцием прочнее, он связывается в первую очередь. Эриохром черный Т образует с магнием розовое комплексное соединение. Когда весь магний связывается с ЭДТА, высвобождается свободный индикатор синего цвета.

Сульфид натрия добавляют, чтобы связать ионы железа, которые тоже могут реагировать с ЭДТА. Индикатор перетирают с NaCl, чтобы его было удобнее отбирать (иначе интенсивность окраски будет слишком велика). Растворы эриохрома не используют, поскольку они не устойчивы.

Водопроводная вода подвергалась обработке фильтром «Барьер - 4» (изготовитель - ЗАО «МЭТТЭМ - Технологии» г. Балашиха), и кипячению в стандартном бытовом электрическом чайнике. Водопроводная вода подвергалась разным способам очистки от солей кальция и магния: обработке бытовым фильтром «Барьер - 4», кипячению, комбинированию этих методов - фильтрованию с последующим кипячением.

Результаты и их обсуждение.

Результаты социологического опроса представлены.

Результаты социологического опроса населения.

Вопросы анкеты Ответы, %

I блок вопросов: информированность жителей о проблеме.

1. 1 Знаете ли Вы, что вода в нашем городе жёсткая? 90 10

1. 2 Знаете ли Вы, что очень жёсткая вода влияет на здоровье человека? 97 3

II блок вопросов: с какими проявлениями жёсткости воды сталкиваются жители города.

Пьёте ли Вы воду из-под крана? 53 47

Нравится ли Вам её вкус? 47 53

Не раздражает ли Вас накипь на спирали чайника? 97 3

Замечаете ли Вы, что мыло плохо мылится в жёсткой воде? 26 74

Опасаетесь ли Вы, что автоматическая стиральная машина выйдет из строя раньше времени из-за жёсткой воды? 67 33

III блок вопросов: что предпринимают люди для решения проблемы жёсткой воды.

Кипятите ли воду для питья? 33 67

Готовите ли Вы пищу только на предварительно прокипячённой воде? 30 70

Пользуетесь ли фильтрами для очистки воды? 57 43

Какими фильтрами для очистки воды Вы пользуетесь? *

Пользуетесь ли Вы умягчителями воды для стиральных машин? 83 17

Покупаете ли Вы регулярно питьевую воду в магазинах? 10 90

Примечание 1.

Фильтры «Барьер» - 55%, фильтры «Брита» - 28%, фильтры «Арго» - 17%.

Проведение социологического опроса показало, что жители города хорошо информированы о том, что вода в городе жесткая и о влиянии этого фактора на здоровье (90 – 97%).

Вопросы второго блока выявили, что 26 – 97 % жителей в той или иной мере акцентируют свое внимание на разных проявлениях высокой жесткости водопроводной воды (вкус воды, образование накипи на спиралях чайника, расход мыла, опасения за машины-автоматы).

Вопросы третьего блока показали, что активно пытаются бороться с этими проявлениями от 10 до 83 % опрошенных. 33 % жителей кипятят воду для питья, 30 % - готовят пищу только на предварительно прокипяченной или профильтрованной воде, 57 % - пользуются различными фильтрами для очистки воды в домашних условиях, 83 % людей, имеющих машины-автоматы используют умягчители воды или стиральные порошки с добавлением умягчителей, 10 % ответивших регулярно покупают питьевую воду в магазине.

55 % жителей, пользующихся фильтрами, отдают предпочтение фильтрам «Барьер», 28 % - фильтрам «Брита», 17 % - фильтрам «Арго».

Таким образом, самими распространенными методами снижения общей жесткости воды в домашних условиях оказались кипячение и фильтрование бытовыми фильтрами.

Далее предстояло сравнить различные методы очистки воды, т. е. уровень снижения общей жесткости воды этими методами и их комбинацией и определить наилучшую схему её очистки в домашних условиях.

Результаты опытов приведены.

Результаты, полученные в ходе экспериментов.

Пробы воды Объём образца воды, мл Объем затраченного ЭДТА, мл Общая жёсткость, мМ/л Снижение общей жесткости, %

Дистиллированная 100 0 0 100

Водопроводная 100 13 3. 25 0

После кипячения 100 8,8 2. 2 30

После фильтрования 100 6,2 1,55 50

После фильтрования и последующего кипячения 100 5 1,25 60

По данным, представленным в таблице 2 построены диаграмма1 и диаграмма 2, наглядно отражающие результаты проведённых исследований.

На диаграмме 1 показано снижение общей жесткости воды после применения фильтрования, кипячения и сочетание фильтрования и последующего кипячения. Все виды обработки снижали концентрацию солей, т. е. общую жесткость воды. Общая жесткость воды после кипячения снизилась с 3,25 мМ/л до 2 мМ/л, после фильтрования до 1,55 мМ/л, а после фильтрования с последующим кипячением до 1,25 мМ/л. В процентном отношении это показано на диаграмме 2, где общая жесткость водопроводной воды взята за 100%. Кипячение снизило общую жесткость на 30%, фильтрование на 50%, а фильтрование с последующим кипячением на 60%. Два последних способа снижали жесткость до оптимального физиологического уровня 1,5 – 1,75 мМ/л.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Главным недостатком питьевой воды в городе является ее высокая жесткость. Питьевая вода в городе отнесена к категории воды средней жесткости. Общая жесткость водопроводной воды критически близка к ПДК.

2. Жители города хорошо информированы о повышенной жесткости городской водопроводной воды, сталкиваются с этим явлением в быту и предпринимают попытки снижать общую жесткость воды методами, доступными в домашних условиях.

3. Наиболее популярными методами снижения общей жесткости воды в домашних условиях являются фильтрование бытовыми фильтрами и кипячение.

4. Среди бытовых фильтров жители города отдают предпочтение фильтрам «Барьер».

5. Все исследованные способы очистки воды снижали ее общую жесткость.

6. Наиболее эффективным способом снижения жесткости питьевой воды среди исследованных является фильтрование бытовыми фильтрами с последующим кипячением.

7. Фильтрование и фильтрование с последующим кипячением снижали общую жесткость до оптимального физиологического уровня.

8. Изучена литература по теме доклада, справочники и нормативные документы.