Средства умягчения воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сообщение на тему: «Способы умягчения воды»

Предмет: Физика

Выполнил: ученик 11 класса

Данилов Иван

Проверил: учитель физики

Миров Дмитрий Иванович

2020г.



Содержание

Введение

Что такое жесткость воды и какая она бывает?

Зачем делать умягчение воды?

Способы умягчения воды

Термический метод

Ионообменное умягчение воды

Виды ионнообменных систем для умягчения воды

Реагентные методы

Мембранное умягчение воды

Магнитное умягчение воды

Комбинированное умягчение воды

Заключение



Введение

Качество питьевой и водопроводной воды, которую мы используем для употребления, приготовления пищи, стирки и гигиенических процедур, порой оставляет желать лучшего. В любой воде содержатся соли и вредные элементы, что делает ее жесткой.

Эта проблема актуальна не только для обитателей квартир, но и для владельцев коттеджей и дачных домов с автономным водоснабжением. Если вы пробили скважину или выкопали колодец, вода хоть и будет вкуснее, но процент солей в ней может быть значительно выше нормы. Поэтому так важно своевременно применить необходимые методы умягчения воды.



Что такое жесткость воды и какая она бывает?

Под жесткостью воды подразумевается совокупность ее химико-физических свойств, уровень содержания растворенных солей, преимущественно кальция и магния. Различают такие степени жесткости:

временная (карбонатная), при которой в воде присутствуют соли магния и гидрокарбонатов кальция;

постоянная (некарбонатная), для которой характерны другие примеси, не выделяющиеся при кипячении воды -- сульфатные, хлоридные и нитратные анионы.

Для определения жесткости чаще всего используется такая единица, как миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л). Существует такая классификация воды:

жесткая - от 6,0 мг-экв/л;

средней жесткости - в диапазоне от 3,0 до 6,0 мг-экв/л;

мягкая - до 3,0 мг-экв/л.

Оптимальный показатель жесткости питьевой воды, по нормам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) -- 1,0-2,0 мг-экв/л.



Зачем делать умягчение воды?

Применение жесткой воды имеет следующие негативные последствия:

Низкие вкусовые характеристики. Вода, как правило, горьковата, иногда имеет ярко выраженный металлический привкус.

Ухудшение качества продуктов. Жесткая вода при хранении вызывает выпадение солей. Такой может оказаться как бутилированная вода, так и та, которая используется для изготовления соков, пива, водки. Часто на стенках бутылок остаются потеки, которые трудно отмыть даже с использованием специальных средств. Поэтому так важно регламентировать жесткость воды, применяемой в пищевой промышленности. Рекомендуемый показатель здесь -- 0,1-0,2 мг-экв/л.

Отрицательное влияние на организм и здоровье человека. Регулярное употребление воды с высоким содержанием солей может привести к проблемам в работе органов пищеварения и мочевой системы.

Пересушивание кожных покровов. Если у вас после водных процедур -- принятия душа, ванны, умывания и мытья головы возникает ощущение стянутости и обезвоживания кожи, причиной этого могут быть не только используемые средства личной гигиены (мыло, гель, пенка), но и жесткая вода. Она оставляет налет на волосах и коже и создает неприятное ощущение “жесткости”.

Больший расход моющих средств. При стирке соли, содержащиеся в воде, активно взаимодействуют с поверхностно-активными веществами (ПАВ) стиральных порошков и связывают их. В результате вам приходится использовать значительно больше той нормы порошка, что прописана в инструкции. Кроме того, жесткая вода вредит структуре ткани.

Вывод из строя бытовой техники. Оседая в виде накипи на стенках или нагревательных элементах электрочайников, стиральных машин, бойлеров, избыток солей очень часто приводит к их поломкам. При нагревании жесткой воды примерно на 15-20 % увеличивается количество потребляемой электроэнергии.

Налет на сантехнике и поверхностях. Может откладываться внутри и снаружи водопроводных кранов, на кафельной плитке, в бачке унитаза и постепенно разрушает их. Очистить накипь очень сложно и вид она имеет непривлекательный.

Вред для промышленных систем. Накапливаясь в трубопроводах и на поверхности теплообменного оборудования, соли жесткой воды способны надолго вывести их из строя. Наличие солей также приводит к снижению коэффициента теплопередачи, увеличению энергетических затрат и расхода топлива.

Учитывая эти факты, жесткую воду обязательно нужно умягчать. Подобрав подходящий фильтр для умягчения воды, вы обеспечите исправную работу бытовой техники и сохранить свое здоровье.

Способы умягчения воды

Существует несколько вариантов того, как можно сделать мягче жесткую воду:

Ионный.

Реагентный.

Магнитный.

Термический.

Мембранный.

Электромагнитный.

Комбинированный.



Термический метод

Этот метод подразумевает наиболее часто используемое для обработки воды в домашних условиях кипячение. При нагревании до температуры в 100°С сложные химические элементы -- гидрокарбонат и сульфат кальция, распадаются.

Преимущества:

Простота процедуры.

Отсутствие необходимости приобретения и последующего ухода за специальным оборудованием для фильтрации.

Недостатки:

Этот способ не подходит для умягчения воды в больших количествах.

После обработки воды образуется осадок, который надо удалять.

Ионообменное умягчение воды

Этот способ -- один из наиболее востребованных на сегодняшний день. Принцип обработки жидкости заключается в ее фильтрации через материалы, включающие мелкозернистую смолу для умягчения воды. В результате происходит обмен ионов (натриевые элементы замещают избыток кальция и магния).

Виды ионнообменных систем для умягчения воды

В зависимости от предполагаемого объема воды, отдают предпочтение более подходящему варианту:

экономичный корпус с колбой, в который засыпаются кристаллы и по мере необходимости меняются на новые;

картридж для умягчения воды -- сменный элемент, который устанавливается в фильтр, обновлению не подлежит, только замене на новый;

регенеративные фильтры усложненной конструкции -- в таких системах происходит автоматическое обновление свойств смолы по мере необходимости.

Преимущества:

Высокая производительность.

Хорошее качество умягчения.

Длительный срок действия.

Минимальное участие в процессе обновления.

Недостатки:

Высокая стоимость фильтров последнего типа.

Необходимость личного контроля и регулярных расходов на приобретение сырья для заправки колбы или переустановки картриджа.

Вода пригодна для бытовых нужд, но не для приготовления пищи или питья.

Реагентные методы

К этой категории относятся несколько способов, которые зависят от типа применяемого вещества. Принцип действия -- замещение или растворение жестких элементов более мягкими. Для этой цели подходят такие варианты:

сода+соль;

известь;

известь+сода;

соль для умягчения воды;

синтетические расщепители.

Последние используются в большей мере для защиты бытового оборудования (посудомоечных, стиральных машин) от неблагоприятного воздействия жесткой воды. По эффективности и доступности наиболее популярным является «Calgon».

Преимущества:

Высокая степень очистки и умягчения воды.

Удаляются мутные и вредные примеси.

Недостатки:

Образование продуктов переработки в виде твердых частиц.

Необходимость максимально четкого соблюдения дозировки.

Такая вода непригодна для питья. Исключение -- вода после умягчения содовым или солевым реагентом.

Соблюдение особых условий хранения реагентов для обеспечения безопасности всех домочадцев, минимум -- отдельное место.

Мембранное умягчение воды

Этот метод предполагает продавливание жестких примесей под давлением. Для этого используется показатель давления в 3-4 атм. и полупроницаемая мембрана, на которой оседают все вредные элементы.

Преимущества:

Установка такого фильтра для умягчения воды позволяет получить воду высокой степени очистки -- практически дистиллированную.

Удаление всех нежелательных примесей, а не только тех, что влияют непосредственно на жесткость.

Недостатки:

Необходимость создания в водопроводе избыточного давления не меньше указанной нормы.

Требуется дополнительная минерализация, чтобы сделать воду пригодной для питья.

Высокая стоимость системы и заменяемых расходных деталей.



Магнитное умягчение воды

умягчение жесткость вода

Принцип действия магнитного поля для фильтрации воды основан на потере способности тяжелых солей откладываться на стенках и любых других поверхностях. Специальные магниты крепятся непосредственно на водопровод, притягивают все солевые и металлизированные частицы в воде, затем удаляются в специальный отстойник, где и накапливаются.

Преимущества:

Качественное умягчение при невысокой интенсивности нагрузки.

Возможность очистки бытовых приборов и трубопроводов -- магниты способствуют эффективному удалению уже образовавшейся накипи и ржавчины.

Снижение расхода электроэнергии.

Продление срока эксплуатации теплообменников в системах автономного подогрева воды.

Повышение производительности любой системы, например, посудомоечной или стиральной машины.

Недостатки:

Требует непосредственного участия человека при работе системы. Крупные куски налета и скопления требуется регулярно удалять, чтобы они не вывели из строя оборудование и не способствовали дальнейшему засору трубопроводов.

При сильно жесткой воде оказывают слабое влияние.

Дальность действия магнитов ограничена.

Высокая стоимость.

Усовершенствованный вариант -- электромагнитные системы, которые несколько выше по эффективности и требуют меньшего внимания человека, так как удаление тяжелых частиц происходит сразу в канализацию. Но стоят они на данный момент еще дороже, чем обычные магнитные умягчители воды, соответственно, доступны далеко не каждому.

Комбинированное умягчение воды

Само название метода говорит об основном принципе выбора подходящей системы для умягчения воды. Это сочетание нескольких вышеописанных способов для получения максимальной выгоды.

Преимущества:

Получение воды идеального качества для конкретных нужд.

Предотвращение засора и разрушения водопроводных систем и выхода из строя бытовых приборов.

Недостатки:

Дороговизна.

Сочетание недостатков каждой отдельно взятой системы.

Требуется профессиональный подход при комбинировании систем, что влечет дополнительные расходы на оплату услуг специалистов.



Заключение

В заключении можно сделать вывод - воду необходимо смягчать, чтобы:

Убрать металлический или горьковатый привкус.

Исключить саму возможность появления осадка, чтобы воду можно было разливать в бутылки или использовать для приготовления алкогольных напитков, соков, других товаров пищевой промышленности.

Защитить бытовую технику от накипи: лишняя соль ведь обязательно отложится на стенках и ТЭНах бойлеров, стиральных машин, чайников и сначала понизит их производительность (а значит и увеличит затраты электроэнергии на нагрев на 15-20%), а потом и спровоцирует поломку.

Минимизировать расход порошка и других моющих, содержащих поверхностно-активные вещества. Именно с ПАВами и будут взаимодействовать нежелательные примеси, связывая их и снижая их эффективность.

Избавиться от налета на поверхностях кранов и смесителей, бачка унитаза, корпуса биде и другой сантехники, а также кафельной плитки. Отложения не только некрасиво выглядят и плохо оттираются, но и постепенно разрушают даже твердые материалы.

Предотвратить закупоривание промышленных систем - накипь снижает пропускную способность и коэффициент теплопередачи труб, постепенно их забивая, что оборачивается увеличением расхода топлива на обслуживание оборудования.

И, самое важное, умягчение нужно проводить, чтобы защитить свой организм от негативного влияния излишков солей.

Избыток магния и кальция отрицательно сказывается на состоянии:

волос (в результате их мытья) - замедляется рост, повышается выпадение, развивается перхоть, появляются залысины;

зубов - они растрескиваются и расшатываются, скалывается эмаль и образуются кариозные зоны;

костей - они становятся более ломкими и подверженными артриту и артрозу.

Постоянные отложения провоцируют образование камней, нарушающих нормальную работу почек, печени, кишечника. Параллельно снижается и моторика желудка: пищеварение замедляется, больше усваиваемой еды идет в жировые запасы, что способствует быстрому набору веса. Со временем развиваются и сердечно-сосудистые болезни: пребывая в скрытой форме и не проявляя себя, они оборачиваются перикардом, эпикардом, эндокардом или миокардом.

Взаимодействуя с мылом и шампунями, соли выпадают в осадок, забивающий поры. Отсюда - чувство стянутой и сухой кожи после приема душа или умывания. Жировая прослойка постепенно исчезает, кислород не проходит через эпидермис, из-за чего возникают покраснения и другие раздражения, появляется сыпь, прыщи, угри. Приходится восстанавливать микрофлору и, вообще, здоровье с помощью масок, кремов и других средств, часто дорогостоящих, хотя бороться нужно не с последствиями, а с причиной.

Отдельно отмечу, что жесткая вода вредна и для животных: содержащиеся в ней излишки солей накапливаются в организмах наших питомцев и приводят к проблемам с пищеварением, понижению иммунитета, недоброкачественному увеличению объема.



Литература

1. Алексеев Л.С., Гладков В.А. Улучшение качества мягких вод. М.,

2. Подготовка воды для технического водоснабжения промышленных предприятий. Ионообменные методы умягчения воды. Учебно-методическое пособие. Бахметьев Л.К.

3. Основные методы умягчения воды. ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет. Мендыбаев Т.К.

Размещено на Allbest.ru