硬水中的主要成分是可溶性钙盐和镁盐,具体形式及特点如下:
一、核心成分
- 钙镁化合物
硬水中含有较高浓度的可溶性钙(Ca2?)和镁(Mg2?)离子,这些离子主要以下面内容形式存在:- 碳酸盐与碳酸氢盐:如碳酸钙(CaCO?)、碳酸镁(MgCO?)、碳酸氢钙Ca(HCO?)?、碳酸氢镁Mg(HCO?)?。这类化合物形成的硬度称为暂时性硬度,可通过煮沸分解为沉淀(如碳酸钙)而被去除。
- 硫酸盐、氯化物、硝酸盐:如硫酸钙(CaSO?)、硫酸镁(MgSO?)、氯化钙(CaCl?)等。这类化合物形成的硬度称为永久性硬度,无法通过加热去除,需借助离子交换、蒸馏等软化技术处理。
二、硬度分类与检测
- 暂时性硬水与永久性硬水
- 暂时性硬水:以碳酸氢盐为主,煮沸后生成碳酸盐沉淀(如CaCO?),水垢主要成分为碳酸钙和氢氧化镁。
- 永久性硬水:以硫酸盐、氯化物为主,即使煮沸也无法去除,需化学软化处理。
- 检测技巧
常用EDTA滴定法测定总硬度:加入铬黑T指示剂后,溶液从红色变为蓝色即为终点,通过EDTA消耗量计算钙镁总浓度。
三、影响与健壮关联
- 生活影响
- 钙镁离子与肥皂反应生成不溶性沉淀(硬脂酸钙/镁),降低洗涤效率。
- 加热后形成水垢,降低锅炉热效率,甚至引发管道堵塞或爆炸风险。
- 健壮争议
- 硬水含有钙、镁等矿物质,可能作为人体补充来源,但长期饮用高硬度水可能增加结石风险,或导致肠胃不适(如“水土不服”)。
- 全球卫生组织(WHO)建议饮用水硬度适中,一般总硬度应小于450 mg/L(以CaCO?计)。
四、软化技巧
- 暂时性硬水:煮沸法(分解碳酸氢盐)。
- 永久性硬水:
- 离子交换法(使用钠型树脂置换钙镁离子)。
- 化学沉淀法(如加入石灰和纯碱生成沉淀)。
- 蒸馏或反渗透(RO)技术。
硬水的核心特征是含有较高浓度的可溶性钙、镁盐类,具体成分取决于其存在形式(碳酸盐、硫酸盐等)。不同形式的硬度需对应处理技巧,且硬水对生活和健壮的影响需结合具体场景评估。