TWARDOŚĆ WODY, METODY USUWANIA W ODNIESIENIU DO SZKODLIWOŚCI DLA ŚRODOWISKA.

Czym tak właściwie jest twardość wody? Twardość wody jest to właściwość wody wynikająca z obecności w wodzie składników mineralnych, głównie węglanów, wodorowęglanów, chlorków, siarczanów(VI) oraz krzemianów wapnia i magnezu. Wywołują ją rozpuszczalne w wodzie sole Ca i Mg. Przyjmuje się, że im większe jest stężenie rozpuszczonego w wodzie wapnia i magnezu, tym woda jest twardsza. Twardość wody ma bardzo silny wpływ na jej napięcie powierzchniowe. Czym większe napięcie powierzchniowe wody, tym trudniej zwilża ona wszelkie powierzchnie, na skutek czego trudno jest przy jej pomocy prać i zmywać naczynia. Dodatek detergentów powoduje zmniejszenie twardości wody - im woda jest twardsza, tym więcej trzeba ich dodawać, aby uzyskać skuteczny efekt mycia. Twarda woda posiada intensywny, metaliczny posmak, trudniej zaspokaja pragnienie.

Twardość wody dzielimy na: przemijającą oraz trwałą.

Twardość przemijająca - zwana też węglanową, związana jest z obecnością wodorowęglanów wapnia i magnezu. Możemy ją usuwać poprzez:
a) gotowanie (Proces ten usuwa wapń i magnez z roztworu)

CaCO_3(s) + CO₂ + H₂O Ca²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

MgCO_3(s) + CO₂ + H₂O Mg²⁺_(aq) + 2HCO₃^-

b) metoda wapienno-sodowa (przemysł) - do wody dodajemy wapno CaOH₂

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ CaCO₃ + H₂O

Osadzanie się węglanów w: rurach kotłowych, kotłach lub rurach z ciepła wodą powoduje zmniejszenie skuteczności przenoszenia ciepła.

Twardość trwała - spowodowana obecnością siarczanów, chlorków, azotanów(V)
i innych rozpuszczalnych soli głównie wapnia i magnezu, które pozostają w wodzie po jej przegotowaniu. Sole te mogą być naturalnie obecne w wodzie jak i powstawać wtórnie, np. w trakcie jej gotowania.

Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność siarczanu (IV) wapnia ulega obniżeniu, dlatego osadzani w przewodach przebiega wolniej.

Twardość wody możemy również podzielić następująco:

• bardzo miękka to <75 mg CaCO3/dm3
• miękka 75-150 mg CaCO3/dm3
• średnio twarda 150-300 mg CaCO3/dm3
• twarda 300-500 mg CaCO3/dm3
• bardzo twarda >500 mg CaCO3/dm3

W REAKCJI Z MYDŁEM OBYDWA RODZAJE TWARDOŚCI SPRZYJAJĄ TWORZENIU SIĘ NIEROZPUSZCZALNYCH OSADÓW - SZUMOWIN.

Mydła to sole sodowe lub potasowe wyższych kwasów tłuszczowych tzn. kwasu palmitynowego, kwasu stearynowego oraz kwasu oleinowego. Odczyn roztworów wodnych mydeł ma charakter zasadowy. Są to produkty bardzo popularne i na szeroką skalę stosowane jako środki do prania oraz mycia, ponieważ charakteryzują się zdolnością emulgatorską w stosunku do tłuszczów. Roztwór wodny mydła oraz tłuszcz tworzy charakterystyczną emulsję, która jest w prosty sposób usuwana później przez wodę.

Mydła możemy podzielić na:

- mydła stałe (sól sodowa);

- mydła ciekłe;

- mydła maziste (sól potasowa oraz mieszanki).

Działanie czyszczące mydeł polega na dyspersji (rozproszeniu) w wodzie cząsteczek brudu i usunięciu ich z czyszczonego przedmiotu. Wywołane jest ono obecnością:
- HYDROFOBOWEGO („nie lubiącego” wody) organicznego końca cząsteczki, połączonego z cząsteczką brudu lub smaru
- HYDROFILOWEJ („lubiącej” wodę”) części cząsteczki tworzącej wiązanie wodorowe z cząsteczkami wody.

Woda „bez niczyjej pomocy” nie jest w stanie usunąć brudu oraz tłuszczu, ponieważ charakteryzuje się niskim napięciem powierzchniowym. Stosowanie różnego rodzaju środków piorących (mydło, ewentualnie detergent) sprawia, że woda może wniknąć w tkaninę, ponieważ obniżeniu uległa wartość napięcia powierzchniowego.

Woda twarda używana w procesie prania powoduje, że rozpuszczone w niej sole magnezu i wapnia wraz z substancjami piorącymi tworzą związki, które tylko przeszkadzają i przyczyniają się do strat substancji piorącej.

Mydła są biodegradowalne - ulegają rozkładowi przy współudziale mikroorganizmów. Nadmiar mydła w ściekach ulega przekształceniu w nierozpuszczalne sole wapniowe i magnezowe (obniżają one napięcie powierzchniowe wody i nie powodują pienienia).

Detergenty są to substancje piorące uzyskane syntetycznie oraz substancje mydlące, które nie zawierają mydlin. Wchodzą w skład proszków używanych do prani, różnorodnych płynów do czyszczenia naczyń, środków, które zapobiegają elektryzowaniu się odzieży, szamponów itp.

Właściwości detergentów:
- detergenty są w stanie tworzyć w wodzie o wysokiej twardości dobrze rozpuszczalne sole magnezu oraz wapnia.

- detergenty charakteryzują się znacznie lepszą zdolnością piorącą;

- wielkim plusem detergentów jest uzyskiwany, prawie że obojętny odczyn kąpieli piorących (mydło tworzy roztwór zasadowy);

- wodne roztwory detergentów charakteryzują się zdolnością znakomitego zwilżania powierzchni materiałów, dzięki temu prostsze staje się pranie materiałów złożonych z substancji syntetycznych, ponieważ wykazują one gorszą zdolność do zwilżania niż w przypadku roztworów z mydeł;

-obojętny odczyn detergentów powoduje, że możemy przy ich użyciu prać wełnę, która prana przy udziale mydła niszczy się;

- detergenty wykazują bardzo dużą zdolność prania w niezbyt wysokich temperaturach.

Niekorzystnym efektem stosowania detergentów są duże zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Aktualnie stosuje się mniejsze ilości fosforanów ze względów ekologicznych. Fosforany są bardzo szkodliwe, dlatego że substancje te mogą powodować eutrofizację wód stojących lub powierzchniowych wolno płynących. Wody są wzbogacane pierwiastkami biogennymi (potas, sód azot oraz fosfor). W konsekwencji tego produkowane są ogromne ilości glonów i gromadzą się duże ilości mułów. Organizmy beztlenowe zaczynają dominować. Jezioro jest w stanie przekształcić się w bagno, staw, torfowisko. Dużym siągnięciem było odkrycie sodowego krzemianu glinu (zeolitu A). Możliwe stało się produkowanie bezfosforanowych, ekologicznych środków piorących. Niestety biodegradacji nie są w stanie ulec wszystkie substancje wchodzące w skład środków piorących. Taki stan rzeczy wpływa szkodliwie na klarowność wód powierzchniowych.

Oczywiste jest, że życie w obecnych czasach wymaga używania mydeł i detergentów . Jednak każdorazowe używanie tych środków wywołuje jakieś negatywne skutki w stosunku do środowiska i trzeba pamiętać, że należy jak tylko to jest możliwe ograniczyć ich stosowanie.

---