Жёсткость воды и способы её устранения

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Боханская средняя общеобразовательная школа №1»

ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ И СПОСОБЫ

ЕЁ УСТРАНЕНИЯ

проект

п. Бохан

2019г.

 Введение

    Еще больше века назад, французский микробиолог Луи Пастер сказал, что человек выпивает 90% своих болезней. Парадоксально, но факт, многие заболевания в той или иной степени связаны с питьевой водой, поскольку она участвует в процессе обмена веществ. Поэтому важно не просто ежедневно пить воду, а пить воду хорошего качества. Проблем качества питьевой воды на сегодня является самой глобальной не только в нашей стране, но  во всём мире. В 2011г. в России была принята программа «Чистая вода» по обеспечению населения качественной питьевой водой.

      А какую воду пьем мы? По результатам мониторинга качества питьевой воды проводимого  Управлением  Роспотребнадзора  по Иркутской области в 2016 г. самые низкие показатели были в  Боханском районе, 100% проб воды  не соответствовали по химическим показателям, а именно показателям  жёсткости воды,  а также повышенным содержанием железа,  марганца, нитратов (для сравнения в Качугском и Чунском районах показатель составил 67%, в Аларском -50%, в Эхирит Булагатском районе – 42%).

   Итак, в нашем районе существует проблема качества питьевой воды, а именно наша вода очень жесткая, показатели жесткости воды выше нормы в 1,5-2 раза. Я решила более подробно изучить понятие жесткости воды, узнать к каким последствиям может привести её употребление, можно ли бороться с жесткостью воды в домашних условиях.

      Цель работы: Исследовать понятие «жесткость воды»  и предложить методы её устранения в домашних условиях.

      Актуальность работы: Жёсткая вода - одна из главных проблем Боханского района. Потребление жёсткой обычно является опасным для здоровья.

Для решения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1) изучить виды жесткости воды;

2) проанализировать статистические данные о качестве питьевой воды в Боханском районе;

3) изучить влияние качества питьевой воды на организм человека;

4) экспериментальным методом определить жесткость питьевой воды из разных источников;

5) рассмотреть способы устранения жесткости воды в домашних условиях.

Методы исследования:  анализ, сопоставление, эксперимент.

Глава 1.  Жесткость воды, виды жесткости воды

      Жесткость воды – это совокупность свойств, обусловленных содержанием в воде ионов кальция и магния. Суммарная концентрация ионов (кальциевая жесткость воды) и (магниевая жесткость воды) называется общей жесткостью.

Общая жесткость включает:

- карбонатную жесткость, обусловленную содержанием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, карбонатную жесткость можно снизить кипячением, поэтому такую жесткость называют временной;

- некарбонатную, обусловленную содержанием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния, некарбонатная жесткость не уменьшается при кипячении, поэтому ее называют постоянной.

Величину жесткости природных вод по новым ГОСТам выражают в градусах жесткости - °Ж . Один градус жесткости равен одному миллимоль эквиваленту на 1 л воды (1°Ж=1 ммоль экв/л) ионов кальция и магния [2]. Один миллиэквивалент или градус жесткости отвечает содержанию в воде 20,40 мг/л ионов кальция или 12,16 мг/л ионов магния.

По величине жесткости различают воду:

• очень мягкую
• мягкую 1, 5 – 3 °Ж (например снеговая или дождевая вода);
• среднюю 3, 6 – 6, 0 °Ж
• жесткую 6, 0 – 9, 0 °Ж
• очень жесткую 9, 0 °Ж (вредна и опасна для здоровья!!!).

Признаки повышенной жесткости воды:

-мыло и стиральный порошок дают очень мало пены;

- стойкая накипь в чайнике после нескольких кипячений;

-после мытья посуды остаются разводы;

-после отстаивания на стенках емкостей с водой появляется белый налёт (в стакане с чаем);

-вода имеет слегка горьковатый привкус (чувствуют не все люди).

      Жесткая вода образует накипь на стенках водонагревательных элементах таких бытовых приборов, как посудомоечная машина, стиральная машина, электрический чайник, тем самым выводя их из строя или затрачивая большее количество электроэнергии используемой для нагрева воды. Жёсткая вода не пригодна для приготовления пищи, так в ней плохо развариваются овощи и мясо. А также она не пригодна и для приготовления напитков, в ней плохо завариваются чай, кофе. В жесткой воде не пенятся моющие средства: мыло, стиральный порошок, гели и т.д., тем самым увеличивается их расход. Жёсткая вода не пригодна для содержания рыб в аквариуме. Таким образом, можно сделать вывод, что использование жесткой воды для хозяйственно-бытовых нужд экономически не выгодно.

Глава 2. Анализ статистических данных о качестве питьевой воды в п. Бохан

   Причина жесткости воды в нашем районе и в целом по Усть-Ордынскому округу  заключается в  территориальной особенности: подземные воды имеют высокую минерализацию из-за контакта с горными породами, содержащими карбонаты и сульфаты (известняк, гипс, доломит). Кроме того, наша вода содержит ничтожное количество таких важных  элементов как йод, фтор, селен. На протяжении уже многих лет по санитарно-химическим показателям улучшений нет.  Существующие на территории района реки Ида, Ангара, официально к источникам питьевого водоснабжения не относятся и в основном используются для хозяйственно-бытовых нужд.  Для питьевых нужд население использует скважины общего значения (водонапорные башни, водоколонки) и собственные скважины. Многие жители вынуждены покупать воду для питьевых нужд. В магазине стоимость 10 л. воды составляет в среднем 135 рублей.

   Вода в Боханском районе не соответствует  не только по химическим показателям, но и по санитарно-микробиологическим показателям. Одна из главных причин – это высокий процент износа водопроводных сетей, несвоевременная очистка и дезинфекция резервуаров (бочки в водокачках). Вода для питьевых целей используется без требуемой подготовки, не фильтруется, не хлорируется.

   Чтобы кардинально решить проблему дефицита качественной питьевой воды требуются серьёзные финансовые затраты.  Сегодня хорошим подспорьем для муниципальных образований являются программы «Народные инициативы», за счет которых проводится работа по бурению новых скважин, ремонту водонапорных башен, колонок.

     В рамках программы «Чистя вода» весной 2019г. в п. Бохан была переоборудована водонапорная башня по ул. Колхозная, где ранее вода была самой жёсткой.  На водокачке установили дорогостоящую систему фильтрации воды, стоимостью  более чем 600 тыс. рублей.  Вода проходит 3 степени очистки, на заключительном этапе она обеззараживается ультрафиолетовыми лампами. Такая вода соответствует всем нормам САНпина. Муниципальное унитарное предприятие «Заря» п. Бохан  реализует  питьевую воду для населения по цене 1 рубль за литр.

     Многие жители посёлка и близлежащих деревень стали набирать эту воду для питьевых нужд, что значительно экономит бюджет семей, которые покупали воду в магазине.

Глава 3. Влияние качества питьевой воды на организм человека

         Повышенная жесткость питьевой воды может привести к болезням системы кровообращения, органов пищеварения, опорно-двигательной системы, приводит к нарушению обмена веществ. Жесткая вода одна из главных причин образования зубного камня, приводящего в конечном итоге к кариесу зубов.  Повышенная жесткость питьевой воды, является одной из причин развития болезней мочеполовых органов, в том числе мочекаменной болезни (уролитиаза). Жесткая вода не пригодна для умывания, она сушит и раздражает кожу, ускоряет её старение, делает волосы тонкими и ломкими.

Вывод: жесткая вода приносит значительный вред здоровью человека.

1. Заболевание суставов.
2. Развитие кариеса.
3. Накопление солей в организме.
4. Образованию камней в почках, желчном и мочевом пузырях.
5. Сушит волосу, кожу.

Глава 4. Экспериментальная часть. Определение жесткости питьевой воды.

    У нас дома своя скважина и вода достаточно жесткая. Мы используем её         для приготовления пищи, но пьём  мы воду бутилированную. Вначале это было связано с тем, что в семье был маленький ребенок  и для приготовления молочной смеси нужна была хорошая вода. Когда мы разводили смесь нашей водой, она сворачивалась.  Мы покупали воду и наливали её в графин для питья.

    После реконструкции водонапорной башни в п. Бохан по ул. Колхозной мы стали набирать воду там.  

Жесткость воды измеряется специальными приборами (электронный кондуктометр или солемер) или различными химическими анализами. Я решила использовать самые общедоступные способы определения жесткости, которые можно использовать в домашних условиях.

Для исследования выбрала 3 вида разной воды:

1. Скважина дома

2. Водокачка по  ул. Колхозная, в центре п. Бохан;

3. Вода питьевая из магазина  «Волна Байкала».

            Первый способ определения наличия солей в составе воды это выпаривание. На предметное стекло поместила равное количество воды и выпарила, по сухому остатку можно судить о наличии солей в воде.

Вывод: самое большое количество солей было в составе воды из скважины дома, на втором месте водокачка по ул. Колхозной (п Бохан), на третьем месте –бутилированная вода из магазина.  

Второй способ – пенообразование с помощью хозяйственного мыла. Хозяйственное мыло, как и любое моющее средство плохо мылится в жесткой воде. Для исследования я измельчила мыло, взвесила на весах навеску массой 1 гр.  Эти навески я растворила в 3 пробах воды в равных количествах 100 мл.  Активно перемешивала растворы до образования устойчивой пены. Появление белой мыльной пены говорит о том, что все соли жесткости в исследуемой воде связаны. Затем с помощью линейки измерила высоту мыльной пены.

Вывод: наибольшее количество пены было в пробе бутилированной  воды,  на втором месте вода из водокачки по ул. Колхозная – 6 см., третье место – вода из скважины дома – 3 см..

Таким образом, самая жёсткая вода- вода из скважины дома.

   Недавно стало известно что в д. Заглик на водонапорной башне также установили систему фильтрации воды как в п. Бохан. Пробы воды отправлены в Управление Роспотребнадзора  по Иркутской области для химико-биологического анализа.

Глава 5. Экспериментальные способы устранения жесткости воды в домашних условиях.

Устранение или снижение жесткости воды называют умягчением.

Одни из основных способов это:

1. Термоумягчение или просто кипячение воды является самым простым и действенным способом устранения жёсткости воды, т.е. позволяет смягчить жёсткую воду в домашних условиях. В результате кипячения термически нестойкие гидрокарбонаты кальция и магния распадаются, образуя нерастворимые в воде соединения – накипь. Метод позволяет устранить только временную (карбонатную) жесткость, обусловленную наличием в воде хорошо растворимых гидрокарбонатов кальция, магния и железа. При этом катионы Са2+, Mg2+ осаждаются в виде нерастворимых соединений:

Са(НСО)2 CaCO3↓ + H2O

Mg(НСО)2 MgCO3↓ + H2O

2. Вымораживание. Вода постепенно замораживается, когда остается примерно 10 % жидкости от первоначального количества, незамерзшая вода сливается, а лед оттаивается и превращается обратно в воду. Все соли, которые образуют жесткость, остаются в незамерзшей воде.

         Методы замораживания и кипячение пригодны только для смягчения небольшого количества воды, что является существенным недостатком.

3. Реагентное умягчение подразумевает под собой добавление в воду кальцинированной соды или гашёной извести. В результате реакции жёсткие соли переходят в нерастворимые соединения и выпадают в осадок. Например, пара чайных ложек соды смягчит ведро жёсткой воды для стирки.

     Дома мы используем кальцинированную соду при стирке, а также таблетки для смягчения воды «Prodiff». Качество отстиранного белья значительно увеличивается. В жесткой воде после выстирывания белье становилось жестким, быстро линяло и теряло  цвет.

Заключение

В результате проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Питьевая вода в Боханском районе относится к высокому типу жесткости и малопригодна для питьевых нужд.
2. В питьевой воде Боханского района преобладает карбонатная, т.е. временная жесткость.
3. Вода из скважины- самая жесткая.  Бутилированная вода из магазина – мягкая, но её приобретение для постоянного использования экономически невыгодно. Оптимальный вариант – использование для питьевых нужд воды из водокачки п. Бохан по улице Колхозная.  Но пока это могут позволить себе жители поселка и небольшая часть населения близлежащих деревень.
4. Экспериментально установлено - оптимальный способ устранения временной жесткости – вымораживание, но это самый трудоёмкий способ.
5. Для умягчения воды в домашних условиях для хозяйственно – бытовых нужд можно применять кальцинированную соду и другие средства.
6. Жесткая же вода приводит к отложению солей в организме, она сушит кожу при умывании, снижает свойства мыла и моющих веществ, образует значительное количество накипи на нагревающих элементах, чем выводит их из строя

Литература и источники:

1. Н.Е.Кузьменко, С.С.Чуранов Общая и неорганическая химия: Пособие для поступающих в вузы.- М.: Издательство Московского университета, 1977 стр. 328
2. Н.Л. Глинка, Общая химия: Учебное пособие для вузов. – Л.:Химия, 1985. стр. 592
3. В.Ф.Егоркин, Внеклассные практические занятия по химии: Руководство для учащихся средней школы. – М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР , 1956, стр. 151
4. http://www.gosthelp.ru/text/GOSTR524072005Vodapitevay.html
5. http://38.rospotrebnadzor.ru/