سختی آب و راه های رفع آن

[tower2010 696]

سختی آب و راه های رفع آن

 

وقتی اب باران به زمین می رسد معمولا دارای مقداری دی اکسید کربن به صورت محلول است وقتی در خاک فرو می رود به طبقات سنگ آهک و یا طبقات کربنات کلسیم و کربنات منیزیم می رسد و مقداری از آنها را به صورت هیدروژن کربنات یا به اصطلاح بی کربنات در خود حل می کند. این اب که دارای یون های +Ca2 و +Mg2 به صورت محلول است آب سخت نامیده می شود. از این اصطلاح معلوم می شود که این آب سخت با صابون کف نمی کند.بر عکس آبی که نرم است به اسانی با صابون تولید کف می کند.این اصطلاح ها زیاد دقیق نیستند ولی معمولند.توده های ترکیبات اهن یا فلزات سنگین دیگر هم ممکن است باعث سختی آب شوند. سختی آب بر دو نوع است : سختی موقت که در آن یون های HCO¯3 با یون های فلزی همراه است و سختی دائم که در آن یون های SO¯4 که با ثبات تر از HCO¯3 هستند با یونهای فلزی همراهند.جزء اصلی صابون معمولی سدیم که در اب محلول است استارات سدیمNaC18 H35 O2 است.

 

وقتی به آبی که دارای یون های +Ca2 است صابون اضافه کنیم یونهای بزرگ ¯C18 H35 O2 با یون +Ca2 ترکیب می شوند و صابون غیر محلول یعنی استارات کلسیم می دهند که به صورت جسم لزج خاکستری رنگ ته نشین می شود. Ca2+ + 2C35 H35 O2 ¯ .......> Ca( C18 H35 O2 )2

 

یونهای فلزی در آب سخت باصابون ترکیب می شوندو رسوب می دهند تا تمام این یونها جدا شوند تا وقتی این عمل ادامه دارد کف با دوامی حاصل نخواهد شد. آب نرم دارای این یونهای مزاحم نیست بنابراین وقتی صابون به آنها اضافه شود به اسانی کف می کند.

 

نرم کردن اب سخت : اب سخت در لباس شویی بسیار زیان اور است زیرا رسوب چسبنده ی صابون را تلف می کند و به الیاف لباسها می چسبد.آبهایی که سختی موقت دارند و دارای یونهای HCO¯3 می باشند در اثر جوشاندن کربنات کلسیم به صورت یک پوشش محکم دیوار داخلی کتری را می گیرد ممکن است قطر این لایه آنقدر زیاد شود که در اثر خاصیت عایق بودن از انتقال حرارت کافی جلوگیری کند پس جوشاندن یکی از راههای نرم کردن آب سخت است که معادله ی واکنش به این صورت است : Ca2+ + 2HCO3¯ .........> CaCO3 + H2 O + CO2 (g

 

از راههای دیگر برای رفع سختی یکی راسب کردن و دیگری عوض کردن یون است معمولا نوع سختی و مقدار آب نرم لازم را در نظر می گیرند و موثرترین و با صرفه ترین راه را انتخاب می کنند.

 

راسب کردن : وقتی کربنات سدیم Na2 CO3 به آب سخت اضافه شود رسوب حاصل از یونهای +Ca 2و+ Mg 2 به صورت کربنات غیر محلول ته نشین می شود و البته یونهای + Na که به آب اضافه می شود اشکالی برای صابون پدید نمی آورد. Ca2+ + CO¯3 ..........> CaCO3 (S

 

 

افزودن یک محلول قلیایی مانند محلول امونیاک یا آب آهک به آب سخت موقت مقداری یون OH¯ به محلول می دهد که HCO¯3 را خنثی می کند و فلز مزاحم را به صورت کربنات راسب می سازد. Ca2+ + HCO¯3 + OH¯ ..........> CaCO3 (S) + H2 O

 

Mg2+ + HCO3¯ + OH¯ ..........> MgCO3(S) + H 2 O عوامل راسب کننده ی دیگر مانند براکس و فسفات سدیم هم در بعضی موارد مصرف می شوند. این هر دو جسم در اثر هیدرولیز محلول باز می دهند و فسفات غیر محلول کلسیم و منیزیم راسب می کنند.

 

عوض کردن یون : بعضی مواد طبیعی که به نام زئولیت معروف هستند دارای شبکه ی متخلخل و دو بعدی گروههای سیلیکات آلومینات متخلخل هستند که مانند یونهای بزرگ و ثابت با بار الکتریکی منفی عمل می کنند. یونهای فلزی مانند + Na به این یونها متصل می شوند و تشکیل مولکول های غول آسا می دهند. اگر آب سخت مدتی در مجاورت زئولیت سدیم بماند یونهای +Ca 2و +Mg 2به جای یونهای +Na قرار می گیرند چون یونهای زئولیت بی حرکت هستند و یونهای مزاحم فلزی به وسیله ی آب به جای یون +Na قرار می گیرند.

 

* Ca2+ + Na2 Zeolit .........> CaZeOlit + 2Na با بهره گیری از قانون اثر جرم می توان زئولیت مصرف و جدا شده دوباره زنده کرد و کاری کرد و بارها به کار برد.اگر زئولیت کلسیم را در محلول غلیظ کلرید سدیم ( با غلظت زیاد + Na ) قرار دهیم یونهای + Ca 2جای خود را با یون +Na عوض می کنند و واکنش عکس معادله ی * اجرا می شود.یک نوع زئولیت ترکیبی به نام پرموتیت تندتر از زئولیت طبیعی عمل می کند و امروزه همه جا در خانه ها و کارخانه ها در دستگاه های نرم کننده ی آب مصرف می شود و از نمک طعام که از ارزانترین منابع یون + Na است برای زنده کردن و کار کردن مجدد دستگاه مصرف می شود.