Tvrdoća vode jedan je od najčešćih i jedan od najznačajnijih pokazatelja opšteg kvaliteta vode.
Treba ga redovno nadgledati u raznim primenama kako bi se izbegli skupi kvarovi u kotlovima, rashladnim tornjevima, bazenima i drugoj opremi koja upavlja vodom.
U kućnim uslovima tvrda voda često je naznačena nedostatkom pene kada se sapun meša u vodi i stvaranjem kamenca u kotlovima i bojlerima.
Gdje god je problematična tvrdoća vode, omekšavanje vode obično se koristi za smanjenje štetnih efekata tvrde vode.
Tvrda voda je voda koja ima visok udeo minerala (za razliku od “meke vode”). Tvrda voda nastaje kada se voda pročišćava kroz naslage vapnenca, krede ili gipsa koji se većinom sastoje od kalcijumovih i magnezijumovih karbonata, bikarbonata i sulfata.
Tvrda voda takođe stvara naslage koje začepljuju vodovod. Te naslage, nazvane “kamenac”, uglavnom se sastoje od kalcijumovog karbonata (CaCO3), magnezijumovog hidroksida (Mg (OH) 2) i kalcijumovog sulfata (CaSO4). unutrašnje površine cevi i izmenjivača topline. Nastalo nakupljanje kamenca ograničava protok vode u cevima. U kotlovima naslage smanjuju protok topline u vodu, smanjujući efikasnost grejanja i omogućujući pregrejavanje metalnih dijelova kotla. U sistemu pod pritiskom, ovo pregrejavanje može dovesti do kvara kotla.
U sljedećoj ravnotežnoj reakciji možemo primetiti otapanje i stvaranje kalcijumovog karbonata i kalcijumovog bikarbonata (zdesna):
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO−3 (aq)
Joni koji uzrokuju trajnu tvrdoću vode mogu se ukloniti pomoću omekšivača vode ili stupca za izmjenu jona.
| Classification | hardness in mg-CaCO3/L | hardness in mmol/L | hardness in dGH/°dH | hardness in ppm |
| Soft | 0–60 | 0–0.60 | 0–3.37 | 0–60 |
| Moderately hard | 61–120 | 0.61–1.20 | 3.38–6.74 | 61–120 |
| Hard | 121–180 | 1.21–1.80 | 6.75–10.11 | 121–180 |
| Very hard | ≥ 181 | ≥ 1.81 | ≥ 10.12 | ≥ 181 |
Kako meriti tvrdoću vode?
Dostupno je nekoliko metoda, od brzih ispitnih kompleta, fotometara do titracijskih sistema.
Fotometar za ukupnu tvrdoću – HI97735
HI97735 objedinjuje preciznost i jednostavnost upotrebe u jednostavnom dizajnu. Napredni optički sistem pruža tačnost u laboratorijskom kvalitetu, a istovremeno jednostavan za svakog korisnika što ga čini savršenim fotometrom za vaše potrebe ispitivanja kvaliteta vode. HI97735 fotometar zu ukupnu tvrdoću meri u opsegu do 750 mg/L (ppm) CaCO3.
- Nije potrebno nikakvo vreme za zagrevanje pre merenja.
- U režimu tutorijala sve je opisano korak po korak.
- CAL Check za verifikaciju performansi i kalibraciju merača
- Jednostavna navigacija između hemijskih oblika pritiskom na dugme:
- mg/L (ppm)
- Francuski stepeni (°f)
- Nemački stepeni (°dH)
- Engleski stepeni (°E)
Dostupno u 2 verzije HI97735 & HI97735C
Svaki HI97735 isporučuje se u kartonskoj kutiji i isporučuje se sa:
- Kivetama za uzorkovanje (2 kom.)
- Uzorak poklopca za kivetu (2 kom.)
- Plastični poklopac (2 kom.)
- 1.5V AA Alkalne baterije
- Uputsvo za upotrebu
- Sertifikat kvaliteta instrumenta
Svaki se HI97735C isporučuje u robusnoj torbici i isporučuje se sa:
- Kivetama za uzorkovanje (2 kom.)
- Uzorak poklopca za kivetu (2 kom.)
- Plastični poklopac (2 kom.)
- HI97735A – CAL CheckCuvette A
- HI97735B – CAL Check Cuvette B
Za ukupnu tvrdoću LR, MR, HR
- Krpica za brisanje kiveta
- Makaze
- 1.5V AA Alkalne baterije
- Uputsvo za upotrebu
- Sertifikat kvaliteta instrumenta
- CAL Check standardni sertifikat
Smernice za reagense i raspone:
HI93735-00 (100 ispitivanja) LR – mali raspon – 0 do 250 mg / L (ppm) CaCO₃; 0-14dH
HI93735-01 (100 testova) MR – serdnji opseg – 200 do 500 mg/L (ppm) CaCO₃; 11-28dH
HI93735-02 (100 testova) HR – visok opseg – 400 do 750 mg/L (ppm) CaCO₃; 22-42 dH
*takođe dostupno i kao kompletan set HI97735-0 (LR+MR+HR)
TITRACIJSKI SISTEMI ULOGA U ODREĐIVANJU TVRDOSTI VODE
Titracija je zlatni standard pri merenju tvrdoće vode, gdje kalcijum i magnezijum stvaraju komplekse sa titrantom, EDTA. Kada izvodite ovu titraciju automatskim potenciometrijskim titratorom, postoje dva različita načina praćenja ove reakcije:
(1) sa elektrodom za selekciju kalcijumovih jona (ISE) HI4104
(2) fotometričkom elektrodom.
Upotreba jedne nasuprot druge temelji se na ukupnom cilju merenja i korisničkim preferencama, s tim da obe metode imaju dobre i loše strane. Detaljno ćemo objasniti razlike između dva postupka u nastavku kako bismo vam pomogli u određivanju koja je metoda prikladnija za vašu prijavu.
| Prednosti i nedostaci određivanja tvrdoće ISE i fotometrijskom elektrodom. | ||
| Prednosti | Kalcijum ISE | Fotometrička elektroda |
| Odredite kalcijum i magneziju, u jednoj titraciji (jedan uzorak). | Potrebno minimalno održavanje elektroda. | |
| Minimalne promene u postupku ručne titracije. | ||
| Mane | Potrebno je znatno više održavanja elektroda. | Potrebne su dve odvojene titracije (dva uzorka) za određivanje tvrdoće kalcijuma i magnezijuma. |
Kalcijum ISE metoda HI4104
U prisutnosti TRIS pufera, kalcijumov ISE može se koristiti za otkrivanje i kalcijuma i magnezijuma u jednoj titraciji, pri čemu se svaki jon diferencira i prikazuje kao njihova specifična tačka ekvivalencije. Po završetku titracije, rezultati se automatski izračunavaju za ukupnu tvrdoću, tvrdoću kalcijuma i tvrdoću magnezijuma. To omogućava da se jedan uzorak koristi za sva tri analita, što koristi korisnicima koji imaju veliku propusnost uzoraka. Međutim, ova metoda zahteva malo veće pokretanje i stalne troškove potrebnih materijala i potrošnog materijala. Nadalje, ISE zahteva više vremena za pripremu i održavanje elektroda, čineći strmiju krivulju učenja za one koji nisu upoznati sa jonskim selektivnim elektrodama.
Metoda fotometrijske elektrode HI90060x
Kao što nalažu standardne metode za ispitivanje vode i otpadnih voda [4], ukupna tvrdoća i tvrdoća kalcijuma mogu se odrediti indikatorom boje, pri čemu se tvrdoća magnezijuma izračunava odbitkom kako se vidi u (1):
Tvrdoća magnezijuma = Ukupna tvrdoća (titracija br. 1) – tvrdoća kalcijuma (titracija br. 2) (1)
U prisutnosti indikatorske boje, rsatvor za ispitivanje promenit će boju, signalizirajući kraj titracije. Indikatorske boje se koriste prilikom ručnog titriranja na tvrdoću, a mogu se koristiti i u automatskoj titraciji pomoću fotometrijske elektrode. Tamo gde na ručne titracije često utiče ljudska pogreška (zbog subjektivnog određivanja krajnje tačke boje), automatske titracije izostavljaju tu subjektivnost upotrebom elektrode za otkrivanje promene boje.
Objavljivanjem fotometrijskih elektroda temeljenih na aplikaciji firme Hanna Instruments, ovo alternativno otkrivanje indikatora boja sada je pristupačnije i pristupačnije nego ikad. Stvarajući četiri različite fotometrijske elektrode na različitim talasnim dužinama, Hanna Instruments značajno je smanjila troškove fotometrijskog određivanja, fotometrijske elektrode zahtevaju minimalno održavanje i znatno niže periodične troškove, gdje se za kupce koji trenutno testiraju ručnom titracijom trenutni postupci i hemikalije mogu neprimetno preneti na automatizaciju.
Reference:
- “Tvrda voda”. Nacionalno udruženje podzemnih voda.
- https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/hardness.pdf
- http://www.chem1.com/CQ/hardwater.html
- Standardne metode za ispitivanje voda i otpadnih voda 2340 C. i 3500-Ca D., EDTA titrimetrijska metoda
Autor: Nives Vinceković Budor, mag,ing.chem.ing.
