Trda voda in mehčanje vode
V pitni vodi so raztopljene različne snovi, katerih količina in vrsta je odvisna od področja – vrste vode in od kemične sestave podlage. Trda voda je posledica prisotnosti predvsem kalcijevih in magnezijevih karbonatov in sulfatov v vodi. Kalcijev karbonat CaCO3 je v vodi slabo topen in se v obliki usedline izloči iz vode, MgCO3 pa je topljiv in le počasi hidrolizira. V odvisnosti od koncentracije teh soli so vode bolj ali manj trde. Najbolj pogosto trdoto vode izražamo kot vsebnost CaCO3 v vodi, v uporabi pa je več različnih lestvic oz.načinov za mehčanje vode.
V Sloveniji je trdota vode opisana v Nemških stopinjah:
LESTVICA TRDOTE VODE
od 0 do 4 °dH: zelo mehka voda
od 4 do 8 °dH: mehka voda
od 8 do 12 °dH: srednje trda voda
od 12 do 18 °dH: močno trda voda
od 18 do 30 °dH: zelo trda voda
nad 30 °dH: izredno trda
Če si poleg teh lestvic predstavljamo, da se zaradi vsebnosti drugih raztopljenih snovi v vodi, različnega pH-ja (kislosti/bazičnosti) in različne temperature tudi pri enakih vsebnostih CaCO3 v vodi "trdota" vode obnaša različno, potem razumemo zakaj do danes stroka še ni jasno določila kaj je to trda oz.mehka voda. Vsi pa dobro razumemo posledice trde vode, to je odlaganje tako imenovanega apnenca ali kotlovca oz. vodnega kamna v ceveh, pipah, wc školjkah, umivalnikih, grelcih, strojih, posodah, kozarcih...ali pa vsaj kot zmanjšanje penjenja mila, zobne paste in drugih čistil.
Preprost znak, da je voda trda je, da se milo in zobna pasta ne penita dovolj, njihova poraba in poraba drugih detergentov je večja. Na kozarcih in pri kuhanju ostane na stenah ali na dnu posode bela obroba, katero odstranimo le s težka ali s pomočjo čistil. Mrežice na vodovodnih pipah so pogosto obložene, curki vode pa so neenakomerni. Obloge apnenca povzročajo največje probleme pri grelnikih vode, saj se stroški za ogrevanje vode povečujejo, pa tudi življenjska doba grelnikov je krajša. Rešitev je mehčanje vode.
Za mehčanje tople oz. sanitarne vode, ki se navadno ne uporablja za prehrano, najpogosteje zaradi cenenosti uporabljamo polifosfatne mehčalnike, ti pa so lahko v obliki kristalov, prahu ali v tekočem stanju. Pri posodah s kristali je izločanje P2O5 ali drugega mehčala precej neenakomerno, kadar je ta v obliki prahu dozirne naprave poskrbijo za enakomernejšo porazdelitev, vodovodni števci ki merijo količino pretečene vode in preko impulzov krmilijo dozirno črpalko, ki v vodo brizga kapljice mehčala pa to nalogo opravijo najbolje. Mehčala v vodi zavirajo rast kristalov in izločanje apnenca, vendar so običajno učinkovite le do temperatur okrog 45 stopinj Celzija, redka več. Sicer naj bi bile količine mehčalnih sredstev v vodi v okviru dovoljenih vrednosti od 1 do 5mg/L vode, vendar je s tem kemična sestava vode že spremenjena. Slabost tega postopka je, da fosfati povzročajo evtrofikacijo in tako posredno zmanjšujejo privlačnost oziroma uporabnost površinskih voda. To je bil tudi razlog, da so fosfate v pralnih praških zamenjali z drugimi spojinami (NTA - nitrilotriocetna kislina). Fosfati v pralnih praških so imeli nalogo nase vezati Ca in Mg ione, da le-ti ne bi zmanjševali učinka detergentov. Danes se za mehčanje oz. pripravo vode tak kjer vodo tudi pijemo, zaradi zdravstvenih razlogov doziranje polifosfatov izogibamo, poleg tega pa polifosfati v vodi predstavljajo hrano za bakterijo Legionelle in večje tveganje porasta Legionelle v biofilmu v samem cevovodu.
Mehčanje vode - kateri način izbrati ?
Reševanje problema vodnega kamna je predvsem odvisno od tega za kaj vodo uporabljamo. Če voda prvenstveno ni namenjena pitju in pripravi hrane ampak predvsem za hlajenje, napajanje, delovanje strojev in naprav uporabimo kemično mehčanje vode z ionsko izmenjavo, ki je od vseh načinov najbolj učinkovito in dejansko iz vode tudi odstrani CaCO3. To, tako imenovano ionsko mehčalno napravo predstavlja posoda z ionsko smolo, posoda s soljo in programator z ventili. Voda iz vodovodnega orežja teče preko ionske mase, kalcijevi in magnezijevi ioni pa se nanjo vežejo. Programator (glede na prednastavljen čas ali volumen vode) navadno med 2 in 3 uro ponoči sproži spiranje te mase v ionski mehčalni napravi s slano vodo iz druge posode, kalcijevi in magnezijevi ioni pa pri tem preidejo na NaCl. Pri tem procesu regeneracije ionske mase se porablja električna energija, sol in voda. Ionske mehčalne naprave morajo biti glede na trdoto in porabo vode primerno dimenzionirane, zelo pa je zaželjeno, da se so opremljene tudi z napravo za dezinfekcijo vode, sicer so bakterije v ionski smoli praktično neizbežen pojav. Boljše mehčalne naprave za vodo so opremljene tudi z by-pass ventili, ki z mešanjem obdelane in surove vode omogočajo nastavljanje trdote vode ki jo uporabljamo, vedno pa je potreben še mehanski filter pred samim ionskim izmenjevalcem. Kemična sestava obdelane vode se pri procesu mehčanja z ionsko mehčalno napravo spremeni, saj se v vodo namesto kalcijevih in magnezijevih ionov izločijo H+, Na+ ali OH-, ki so bili prej vezani na ionski izmenjevalnik.
Magnetna nevtralizacija vodnega kamna
Za vodo ki se uporablja tudi ali predvsem za pitje in pripravo hrane pa največkrat uporabljamo tako naprave za fizikalne obdelavo vode, saj le te ne spremenijo kemične sestave vode temveč le njihove fizikalne lastnosti (oblika kristalov ni kalcitna=trda ampak aragonitna=mehka). Največkrat so to vodni filtri s parmanentnimi magneti, ki začasno namagnetijo raztopljene delce raznih snovi v vodi, na te delce pa se pripojijo kalcijevi in magnezijevi ioni in skupaj z njimi potujejo z vodo naprej.
.jpg)
Tudi v primeru ko voda izhlapi, ostanki vodnega kamna niso v obliki trdih belih lis, ampak finega, enakomernega belega prahu, ki se zlahka obriše brez uporabe čistil. Renomirani proizvajalci so po večletnih raziskavah in v sodelovanju s univerzami in inštituti odkrili zapletene zakonitosti magnetne obdelave vode, ter v skladu s tem izdelali magnete naprave za fizikalno obdelavo vode. Vendar le pravilno usmerjena in močna magnetna polja pri pravilnih hitrostih vode skozi napravo dajejo zadovoljive rezultate, kar se je potrdilo predvsem v industriji, kjer so rezultati merljivi in dokazljivi. Danes magnetno obdelavo vode uporabljajo praktično vsa avtomobilska podjetja, ladjarji, industrija pijač itd. Množica malih posnemovalcev, ki so v teh napravah videli le magnet in ga zaradi lažje montaže postavili kar na cev v industriji praviloma ni imelo uspeha, pri hišni uporabi pa je bila učinkovitost bolj spretnost interpretacije prodajalca, kot pa dejanskih učinkov teh naprav. Na trgu se pojavljajo tudi različne nove, alternative metode, vendar se te elektromagnetne obdelave, indukcijske zanke, prenos informacij, ultrazvočno mehčanje, oscilacijsko mehčanje itd. v praksi niso uveljavile.
Alternativna obdelava trde vode
Še najbližje praktični uporabi je nova metoda za "mehčanje vode" , ki dejansko spreminjanja lastnosti vode in vodnega kamna z zbiranjem kalcijevih in magnezijevih ionov okrog posebne mase natančno oblikovanih jeder. Ta zaradi površinskih napetosti in negativnega naboja privlačijo pozitivne kalcijeve in magnezijeve ione toliko časa, da ti presežejo določeno kritično maso, takrat pa se v zbrani v obliki gruč odlepijo in z vodo potujejo naprej. S tem se prosto jedro očisti in začne zbirati nov »paket«. Nemško, neodvisno združenje strokovnjakov za vodo DVGW je to metodo za "mehčanje vode" ocenilo kot zelo uspešno, ki za razliko od ionskih mehčalnih naprav ne potrebuje električne energije, soli in vode za izpiranje. Kemična sestava vode ostaja enaka, postopek pa je učinkovit do temperature 60ºC, za višje temperature pa se uporablja termično odpornejšo maso.
