به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»؛ آب سخت یک پدیده رایج است که هرچند خطرات سلامتی به همراه ندارد، اما به طرق مختلف بر زندگی روزمره خانوار تأثیر می‌گذارد. برای مثال، ظروف ممکن است پس از شستشو در ماشین ظرفشویی با لکه‌های سفید کدر ظاهر شوند، لباس‌های شسته‌شده ممکن است زبر و خشن به نظر برسند، و وسایل لوله‌کشی مانند شیرآلات با یک لایه گچی پوشیده شوند.
آب سخت چیست؟
آب، پیش از رسیدن به سیستم تأمین آب شهری، مواد معدنی را از خاک و سنگ جذب می‌کند. برخی از این مواد معدنی مانند کلسیم و منیزیم، مواد سختی هستند که نه تنها تأثیر منفی بر کارایی مواد شوینده دارند، بلکه به تدریج منجر به تشکیل رسوبات آهکی می‌شوند. این رسوبات در صورت تجمع در لوله‌ها، باعث کاهش فشار و جریان آب می‌شوند و این مشکل با گذشت زمان بدتر میشود. آب سخت همچنین کارایی و طول عمر دستگاه‌هایی را که برای عملکرد به آب وابسته هستند، کاهش می‌دهد. اگرچه این مشکل ممکن است برای دستگاه‌هایی مانند قهوه‌ساز چندان جدی نباشد، اما تأثیر مشابهی بر آبگرمکن‌ها و یخچال‌ها نیز دارد.
چرا سختی آب مهم است؟
آب موجود در جو، دی‌اکسید کربن را جذب می‌کند و اسید کربنیک ضعیفی (H2CO3) ایجاد می‌کند. هنگامی که آب به صورت باران می‌بارد و از لایه‌های سنگ نفوذ می‌کند، سنگ‌های حاوی کلسیم و منیزیم را حل می‌کند.
آب سخت دارای مقدار زیادی مواد معدنی محلول از جمله کلسیم و منیزیم و سایر عناصری مانند کربنات، کلرید و سولفات است که نوع سختی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. نوشیدن آب سخت هیچ اثر سوء بر سلامتی ندارد، در واقع، شورای تحقیقات ملی (آکادمی ملی علوم) اظهار می‌دارد که آب آشامیدنی سخت به طور کلی مقدار کمی به کل نیازهای غذایی کلسیم و منیزیم ما کمک می‌کند.
بسیاری از کاربران صنعتی و خانگی آب نگران سختی آب خود هستند. هنگامی که آب سخت گرم میشود، به عنوان مثال در دیگ بخار یا کتری، رسوبات جامد کربنات کلسیم می‌تواند تشکیل شود. این رسوب می‌تواند عمر تجهیزات را کاهش دهد، هزینه‌های گرم کردن آب را افزایش دهد و راندمان دیگ بخار را پایین بیاورد.
سختی آب چگونه اندازه‌گیری میشود؟
سختی آب بر اساس واحد "ذرات در میلیون" (PPM) اندازه‌گیری میشود. این واحد نشان‌دهنده تعداد ذرات سختی حل‌شده در یک میلیون ذره آب است که به صورت زیر دسته‌بندی میشود:
میزان سختی آب بر اساس PPM:
- 0 تا 50 PPM: آب نرم
- 51 تا 100 PPM: آب نسبتاً نرم
- 101 تا 150 PPM: آب کمی سخت
- 151 تا 200 PPM: آب متوسط سخت
- 201 تا 275 PPM: آب سخت
- 276 تا 350 PPM: آب بسیار سخت
- بیش از 350 PPM: آب با سختی شدید
مشکلات مرتبط با آب سخت
هنگامی که آب سخت از طریق لوله‌های اصلی به خانه‌ها وارد میشود و برای پخت‌وپز، شست‌وشو، تمیزکاری و گرمایش استفاده میشود، مشکلاتی می‌تواند به وجود آید. میلیون‌ها نفر در انگلستان آب سخت را از طریق سیستم تأمین آب دریافت می‌کنند، به‌ویژه در مناطقی مانند لندن که سختی آب بسیار رایج است. هنگامی که مولکول‌های آب سخت در وسایلی مانند کتری، ماشین ظرفشویی یا هر وسیله خانگی گرم می‌شوند، سختی آب می‌تواند به‌صورت رسوب (لایم‌اسکیل) ظاهر شود.
رسوب (اسکیل) مشکلات متعددی ایجاد می‌کند، از جمله انسداد و آسیب به لوله‌ها و کاهش کارایی یا خرابی وسایل خانگی مانند دیگ‌های بخار.
مشکلات رایج مرتبط با آب سخت و رسوب لایم‌اسکیل:
- انسداد شیرآلات
- کاهش قطر داخلی لوله‌ها
- کاهش کارایی وسایل خانگی
- افزایش هزینه‌های برق و گاز
- ایجاد رسوب لایم‌اسکیل
- طولانی‌تر شدن زمان تمیزکاری
- خرابی دیگ بخار
- ظاهر نامناسب سطوح فلزی (مانند قطعات کرومی)
رابطه سختی آب و سلامتی انسان
دستورالعمل آب آشامیدنی و مقررات کیفیت آب آشامیدنی بریتانیا استانداردهایی را برای سختی، کلسیم یا منیزیم مشخص نکرده‌اند. دستورالعمل‌های سازمان بهداشت جهانی در سال ۲۰۱۷ مشخص کرد که آبی با سختی ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر یا بالاتر (اندازه‌گیری شده به عنوان کربنات کلسیم CaCO3) رسوب ایجاد می‌کند و آب نرم با مقدار ۱۰۰ میلی‌گرم در لیتر (به عنوان کربنات کلسیم CaCO3) یا کمتر، خورندگی بیشتری برای لوله‌کشی خواهد داشت.
در مواردی که شرکت‌های آب، آب را قبل از ورود به شبکه توزیع به صورت مصنوعی نرم می‌کنند، توصیه میشود که حداقل سختی کل ۱۵۰ میلی‌گرم در لیتر (به عنوان کربنات کلسیم CaCO3) را حفظ کنند. دلیل این امر وجود شواهد محدود مبنی بر ارتباط بین سختی آب و سلامت قلب و عروق است که ممکن است مربوط به خواص مفید منیزیم و کلسیم در رژیم غذایی باشد.
سختی آب آشامیدنی باید چقدر باشد؟
متخصصان توصیه می‌کنند آب آشامیدنی دارای سختی بین ۶۰ میلی‌گرم در لیتر و ۱۲۰ میلی‌گرم در لیتر (بین ۳ و ۷ واحد GPG) باشد. آب آشامیدنی با سختی بالاتر از ۱۷۰ میلی‌گرم در لیتر به دلیل محتوای بالای کلسیم و منیزیم موجود در آن، می‌تواند برای سلامتی مضر باشد.
شایان ذکر است که حتی مقدار کم این عناصر بر کیفیت و طعم آب تأثیر می‌گذارد، بنابراین تلاش برای رسیدن به حد پایین‌تر سختی ارزشمند است. اما مهم است که در این مورد زیاده‌روی نشود، زیرا آب بیش از حد نرم نیز معایب قابل توجه خود را دارد.
آزمایش سختی آب
روش‌های مختلف آزمایش، سختی آب را با مقیاس‌های مختلفی از جمله دانه در هر گالن (GPG) یا قسمت در میلیون (PPM) اندازه‌گیری می‌کنند. مسئله اصلی این نیست که آیا آب حاوی کلسیم یا منیزیم است یا نه، بلکه این است که آیا غلظت این مواد معدنی به حدی رسیده که بر سیستم لوله‌کشی خانه تأثیر بگذارد. اگرچه مقادیر کم این مواد طبیعی است، اما آبی که سطوح کلسیم یا منیزیم آن به 7 GPG یا 120 PPM برسد، به‌طور رسمی به عنوان آب سخت شناخته میشود. در این شرایط، توصیه میشود مانند سایر صاحبان خانه که با این مشکل مواجه هستند، یک دستگاه سختی گیر آب نصب کنید.
راه‌حل‌های مقابله با آب سخت
در مواجهه با آب سخت، اقدام پیشگیرانه ضروری است. حل مشکل آب سخت می‌تواند بسیاری از مشکلات روزمره را برطرف کند و از بروز مشکلات جدی در لوله‌کشی که هزینه‌های بالایی به همراه دارد، جلوگیری نماید. به نشانه‌های آشکار آب سخت توجه کنید، اما حتی بهتر از آن، انجام تحقیقات بیشتر است. می‌توانید با شهرداری محلی یا شرکت آب تماس بگیرید؛ بسیاری از این سازمان‌ها گزارش رایگانی درباره محتوای آب منطقه ارائه می‌دهند. همچنین می‌توانید یک کیت آزمایش آب را از فروشگاه‌های لوازم خانگی، ابزارآلات یا به‌صورت آنلاین تهیه کنید. اگر مشخص شود که آب سخت است، خرید یک دستگاه سختی گیر مشکل را حل خواهد کرد.
دستگاه سختی گیر آب چیست؟
یک سیستم سختی گیر آب (Water Softener)، که به آن رسوب گیر یا نرم کننده آب نیز گفته میشود، مستقیماً به لوله اصلی آب متصل میشود و با عبور آب از سیستم، ذرات سختی آب را از آن جدا کرده و سپس آب نرم شده را به جریان آب ورودی باز می‌گرداند. سختی‌گیرهای آب در اندازه‌های مختلف برای مصارف خانگی، جهت قرارگیری در زیر سینک ظرفشویی یا کابینت و همچنین در اندازه‌های بزرگتر برای خانه‌های بزرگتر و مصارف تجاری عرضه می‌شوند.
شرح شیمیایی فرآیند
آب سخت از مخزن های استوانه‌ای درون سختی‌گیر آب عبور می‌کند که حاوی دانه‌های رزین تبادل یونی مملو از یون‌های سدیم (Na) است. مواد معدنی موجود در آب سخت مانند منیزیم (Mg) و کلسیم (Ca) با رزین واکنش داده و جای خود را با یون‌های سدیم (Na) عوض می‌کنند و در نتیجه آب خروجی به جای مواد معدنی عامل سختی آب، حاوی یون‌های سدیم خواهد بود.
هر سختی گیر می‌تواند مقدار مشخصی آب را قبل از رسیدن به حداکثر ظرفیت خود و اتمام یون‌های سدیم برای تبادل، نرم کند. پس از رسیدن به حداکثر ظرفیت لیتر (که برای هر سختی‌گیر متفاوت است)، محلول آب نمک بر روی رزین تبادل یونی شسته میشود تا یون‌های سدیم (Na) را احیا کرده و مواد معدنی سختی مانند منیزیم (Mg) و کلسیم (Ca) را حذف کند. اکنون فرآیند بازنشانی شده و دوباره آماده شروع فرآیند تبادل با آب ورودی است.
منابع:
- https://www.energy.gov/energysaver/understanding-and-dealing-hard-water
- https://www.lubron.co.uk/water-softening/what-is-hardness/
- https://www.aquacure.co.uk/knowledge-base/uk-hard-water-map
