Жесткость воды обусловливается солями щелочноземельных металлов кальция и магния. Общая жесткость (Жо) складывается из карбонатной, или временной (Жк) и некарбонатной, или постоянной (Жнк). Карбонатная жесткость зависит от содержания гидрокарбонатных солей - Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2, разлагающихся при смешивании воды со спиртом на карбонаты (осадок CaCO3 - мел), воду и углекислоту, а так же осадок в виде гидроокиси магния - Mg(OH)2. При высоком значении некарбонатной жесткости осадок может представлять собой смесь CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4 с преобладанием CaCO3.
Карбонатная жесткость воды выражается в мг-экв ионов кальция и магния на 1л воды: 1мг-экв Жк соответствует содержанию 20,04 мг Ca2+ или 12,16 мг Mg2+.
В зависимости от Жк мг-экв/л различают воду: очень мягкую (0-1,5), мягкую (1,5-3), среднежесткую (3-4,5), довольно жесткую (4,5-6), жесткую (6-10) и очень жесткую (Жк>10).
Питьевая вода с Жо до 1мг-экв/л, соответствующая ГОСТ 2874-20 может быть использована для приготовления алкогольных напитков без умягчения, при этом карбонатная жесткость воды должна быть не выше 0,36 мг-экв/л.
Для шприцевания бутылок в бутыломоечных машинах на последней стадии мойки карбонатная жесткость воды должна быть не выше 1,8 мг-эк/л.
Для уменьшения жесткости воды применяются различные методы умягчения.
Умягчение питьевой воды, соответствующей ГОСТу 2874-82 с общей жесткостью Жо до 7 мг-эк/л, что соответствует карбонатной жесткости Жк 5,3 мг-эк/л, и с щелочностью не выше 6 мл 0,1н р-ра соляной кислоты на 100 мл воды, как правило производится натрий-катионитовым способом.
Вода с большей жесткостью и щелочностью подвергается другим методам умягчения (содо-известковому, совместному Na-H катионированию, H-катионированию и гальванокоагуляции и т.д.).
Сущность
катионитового способа умягчения заключается в обмене ионов кальция и
магния на ионы натрия в специальных материалах - катионитах.
Катиониты - высокомолекулярные органические соединения (твердые гели),
содержащие ионогенные активные группы кислотного характера, способные к
реакциям катионного обмена. Они не растворимы в воде, в растворах
минеральных кислот, щелочей и в органических растворителях.
В
настоящее время катиониты получают сульфированием дробленных коксующихся
каменных углей (сульфоуголь) и полимеризацией органических веществ
(ионообменные смолы и хемосорбционные материалы). Все катиониты,
применяемые для очистки воды не должны выделять токсичных и
дурнопахнущих веществ. Из синтетических катионитов Министерством
здравоохранения РФ разрешены к применению: смолы КУ-2-8чС, КУ-23ч и
КУ-23, волокнистые катиониты типа ВИОН.