سختی آب چیست؟ چگونه سختی آب را بگیریم؟

آب به عنوان عنصر حیاتی زندگی بشر، از نظر کیفیت و ترکیبات متفاوت است. یکی از مفاهیم مرتبط با کیفیت آب، “سختی” آن است که به حضور املاح معدنی نظیر کلسیم و منیزیم اشاره دارد. این ویژگی، زمانی که میزان این املاح از حد استاندارد فراتر رود، می‌تواند چالش‌هایی ایجاد کند. سختی آب نه‌تنها در مصارف خانگی، بلکه در بخش‌های صنعتی نیز حائز اهمیت است. در این مقاله، قصد داریم توضیح دهیم سختی آب چیست و به بررسی انواع آن، اثراتش بر زندگی و روش‌های مدیریت آن بپردازیم تا درک بهتری از این موضوع به دست آید.

اثرات سختی آب چیست؟

سختی آب تأثیرات متعددی بر زندگی روزمره و فعالیت های صنعتی دارد. در مصارف خانگی، حضور املاح کلسیم و منیزیم مانع از کف کردن مناسب مواد شوینده می‌شود و فرایند شست‌وشو را دشوار می‌سازد. همچنین، رسوبات ناشی از سختی که به “گچ” معروف است، در تجهیزات گرمایشی مانند کتری و آب‌گرم‌کن ته‌نشین شده و به مرور زمان به آن‌ها آسیب می‌رساند. در حوزه صنعت، این رسوبات عملکرد تجهیزات تحت الشعاع قرار داده و هزینه‌های نگهداری را افزایش می‌دهند. از سوی دیگر، سختی بسیار پایین آب ممکن است طعم آن را نامطلوب کند یا به لوله‌کشی‌ها آسیب برساند؛ بنابراین، حفظ تعادل در میزان سختی آب برای جلوگیری از این مشکلات ضروری است.

 انواع سختی آب

سختی آب به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود: سختی دائم و سختی موقت.

۱. سختی دائمی آب

سختی دائمی آب به آن نوع از سختی اطلاق می‌شود که ناشی از وجود سولفات‌ها، کلریدها و سایر نمک‌های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) است. برخلاف سختی موقت، این نوع سختی با جوشاندن آب کاهش نمی‌یابد، زیرا این ترکیبات در برابر حرارت پایدارند و به صورت رسوب ته‌نشین نمی‌شوند. سختی دائمی معمولاً در آب‌هایی با املاح معدنی بالا مشاهده می‌شود و می‌تواند اثرات نامطلوبی بر تجهیزات، شوینده‌ها و مصارف صنعتی داشته باشد. برای حذف آن، روش‌های پیشرفته‌تری مانند استفاده از سیستم‌های تبادل یونی – که یون‌های کلسیم و منیزیم را با سدیم جایگزین می‌کنند – یا فرایندهای شیمیایی نظیر افزودن آهک و سودا به کار گرفته می‌شود. این نوع سختی در تعیین کیفیت آب و انتخاب روش‌های تصفیه نقش مهمی دارد، زیرا کنترل آن نیازمند تکنولوژی و دقت بالاتری نسبت به سختی موقت است.

پیشنهاد می کنیم به صفحه سختی گیر مراجعه کنید و خریدتان را انجام دهید.

۲. سختی موقت آب

سختی موقت آب به بخشی از سختی اشاره دارد که از حضور بی‌کربنات‌های کلسیم (Ca(HCO₃) ₂) و منیزیم (Mg(HCO₃) ₂)  در آب ناشی می‌شود. این نوع سختی به دلیل ناپایداری این ترکیبات در برابر حرارت، با جوشاندن آب قابل حذف است. در اثر حرارت، بی‌کربنات‌ها تجزیه شده و به کربنات کلسیم (CaCO₃) یا هیدروکسید منیزیم (Mg(OH)₂) تبدیل می‌شوند که به صورت رسوب ته‌نشین می‌گردند.

این رسوبات همان لایه‌های سفیدرنگی هستند که در کتری‌ها مشاهده می‌شوند. سختی موقت معمولاً در آب‌هایی که با سنگ‌های آهکی یا دولومیتی در تماس بوده‌اند یافت می‌شود و نقش مهمی در کیفیت آب دارد. برخلاف سختی دائم، این نوع سختی با روش‌های ساده‌تر مدیریت می‌شود و تأثیر آن بر مصارف خانگی و صنعتی کمتر است، هرچند همچنان نیازمند توجه و کنترل است.

فرمول محاسبه سختی کل آب

سختی کل آب (Total Hardness) به مجموع غلظت یون‌های کلسیم (Ca²⁺) و منیزیم (Mg²⁺) اطلاق می‌شود و با فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

TH = (Ca²⁺ × 2.497) + (Mg²⁺ × 4.118)

در این فرمول، غلظت‌ها بر حسب میلی‌گرم بر لیتر اندازه‌گیری شده و ضرایب به تبدیل آن‌ها به معادل کربنات کلسیم (CaCO₃) کمک می‌کنند. به عنوان مثال، اگر غلظت کلسیم 40 میلی‌گرم بر لیتر و منیزیم 10 میلی‌گرم بر لیتر باشد، سختی کل برابر است با:

(40 × 2.497) + (10 × 4.118) = 99.88 + 41.18 ≈ 141 میلی‌گرم بر لیتر CaCO₃

این فرمول، معیاری برای ارزیابی میزان سختی آب ارائه می‌دهد و در آزمایشگاه‌ها با تجهیزات تخصصی انجام می‌شود.

 واحد سختی آب چیست؟

سختی آب با واحدهای مختلفی سنجیده می‌شود. متداول‌ترین واحد، میلی‌گرم بر لیتر (mg/L) بر حسب کربنات کلسیم (CaCO₃) است. واحد دیگر، درجه سختی آلمانی (dH) است که هر درجه معادل 17.8 میلی‌گرم بر لیتر CaCO₃ می‌باشد. در برخی مناطق، از “گرین بر گالن” (gpg) استفاده می‌شود که هر gpg تقریباً 17.1 میلی‌گرم بر لیتر است. این واحدها امکان مقایسه و تحلیل دقیق سختی آب را فراهم می‌کنند.

سختی آب چقدر باید باشد؟

میزان مطلوب سختی آب بر اساس استانداردهای جهانی، مانند توصیه سازمان بهداشت جهانی، بین 50 تا 150 میلی‌گرم بر لیتر CaCO₃ است. سختی کمتر از 50 ممکن است طعم آب را نامطلوب یا به تأسیسات آسیب برساند، و بیش از 200 میلی‌گرم بر لیتر می‌تواند به رسوب‌گذاری منجر شود. این مقدار با توجه به شرایط منطقه‌ای یا نوع کاربری آب ممکن است اندکی متفاوت باشد.

چگونه سختی آب را بگیریم؟

برای کاهش سختی آب، روش‌های متعددی وجود دارد. سختی موقت با جوشاندن آب و جداسازی رسوبات قابل حذف است. اما سختی دائم نیازمند استفاده از سیستم‌های تصفیه مانند رزین‌های تبادل یونی است که یون‌های کلسیم و منیزیم را با سدیم جایگزین می‌کنند. همچنین، افزودن موادی نظیر آهک یا سودا می‌تواند املاح را ته‌نشین کند. در سطح خانگی، نصب فیلترها یا دستگاه‌های نرم‌کننده آب نیز گزینه‌ای کارآمد برای تنظیم سختی به سطح مطلوب محسوب می‌شود.

فرق سختی آب و TDS چیست؟

سختی آب و TDS (مواد جامد محلول کل) دو مفهوم مرتبط اما متمایز هستند. سختی آب صرفاً به میزان کلسیم و منیزیم موجود در آب اشاره دارد و بخشی از TDS را تشکیل می‌دهد. در مقابل، TDS شامل تمامی مواد محلول در آب، اعم از نمک‌ها، مواد آلی، سدیم، پتاسیم و املاح دیگر است. هر دو معیار با واحد میلی‌گرم بر لیتر سنجیده می‌شوند، اما TDS با ابزارهایی نظیر TDS متر اندازه‌گیری شده و سختی از طریق آزمایش شیمیایی یا فرمول محاسبه می‌گردد. به عنوان مثال، آب با TDS 500 میلی‌گرم بر لیتر ممکن است تنها 150 میلی‌گرم آن مربوط به سختی باشد. افزایش TDS می‌تواند طعم آب را تغییر دهد، در حالی که سختی بالا بیشتر بر رسوب‌گذاری و کارایی شوینده‌ها اثر می‌گذارد؛ بنابراین، آب با TDS پایین ممکن است همچنان سخت باشد. درک این تمایز برای انتخاب روش تصفیه مناسب اهمیت دارد.

مضرات سختی آب

سختی آب می‌تواند معایب متعددی به همراه داشته باشد. در مصارف خانگی، رسوبات ناشی از آن به تجهیزات گرمایشی آسیب رسانده و طول عمر آن‌ها را کاهش می‌دهد. همچنین، کارایی مواد شوینده را کم کرده و لکه‌هایی بر البسه یا ظروف بر جای می‌گذارد. این موضوع برای پوست و مو نیز نامطلوب است و می‌تواند خشکی ایجاد کند. در صنایع، رسوبات کارایی تجهیزات را کاهش داده و هزینه‌ها را افزایش می‌دهند. در کشاورزی نیز، سختی بیش از حد می‌تواند خاک را تحت تأثیر قرار داده و رشد گیاهان را مختل کند.

سختی آب آشامیدنی استاندارد چقدر است؟

استاندارد سختی آب آشامیدنی، بر اساس سازمان بهداشت جهانی، بین 50 تا 150 میلی‌گرم بر لیتر CaCO₃ تعیین شده است. این محدوده، کیفیت طعم و سلامت آب را تضمین می‌کند. در ایران، استاندارد ملی 1053 نیز همین حدود را تأیید می‌کند، هرچند ممکن است بسته به شرایط منطقه‌ای تغییراتی داشته باشد. سختی خارج از این محدوده برای مصرف آشامیدنی توصیه نمی‌شود.

جدول سختی آب

نشانه‌های سخت بودن آب

سختی آب نشانه های مشخصی دارد. کاهش کف مواد شوینده هنگام شست‌وشو، وجود رسوبات سفید در وسایل خانگی مانند کتری و شیرآلات، و زبری البسه پس از شست‌وشو از جمله این نشانه‌هاست. همچنین، خرابی زودهنگام وسایل گرمایشی یا گرفتگی لوله‌ها می‌تواند ناشی از سختی باشد. تغییر طعم آب به حالتی نامطلوب نیز گاه مشاهده می‌شود. این علائم نشان‌دهنده نیاز به ارزیابی و مدیریت سختی آب است تا از مشکلات بعدی جلوگیری شود.

سخن پایانی

در این مقاله توضیح دادیم که سختی آب چیست و گفتیم سختی آب، موضوعی است که بر کیفیت زندگی و عملکرد صنایع تأثیر می‌گذارد. با آگاهی از انواع، اثرات و روش‌های کنترل آن، می‌توان از مشکلات ناشی از آن کاست و کیفیت آب را بهبود بخشید. حفظ تعادل سختی، چه در مصارف خانگی و چه صنعتی، امری ضروری است؛ لذا، در صورت مشاهده نشانه‌های سختی، انجام آزمایش و استفاده از راهکارهای مناسب می‌تواند به ارتقای شرایط کمک کند.