سختی کل

سختی کل آب را به عنوان معیاری برای اندازه گیری ظرفیت آب برای رسوب صابون می‌شناسیم. صابون عمدتاً توسط یون‌های کلسیم و منیزیم موجود رسوب می‌کند. سایر کاتیون‌های چند ظرفیتی نیز ممکن است صابون را رسوب دهند، اما اغلب به شکل‌های پیچیده و اغلب با ترکیبات آلی هستند و نقش آن‌ها در سختی آب ممکن است حداقل و تعیین آن دشوار باشد.

در واقع، سختی آب را به عنوان مجموع غلظت کلسیم و منیزیم بر حسب میلی گرم بر لیتر کلسیم کربنات بیان می‌کنیم.

انواع سختی کل آب

۱- سختی کربناتی یا موقت: این نوع سختی به دلیل وجود کلسیم بی‌کربنات و منیزیم بی‌کربنات در آب ایجاد می‌شود. این نوع را با حرارت دادن و به جوش آوردن آب می‌توانیم به طور موقت از بین ببریم.

۲- سختی غیر‌کربناتی یا دائم: این نوع سختی به دلیل وجود کلسیم سولفات، کلسیم کلراید، کلسیم نیترات و سایر ترکیبات کلسیم و منیزیم ایجاد می‌شود. این نوع سختی را با حرارت دادن نمی‌توانیم از بین ببریم.

عواقب سختی آب

۱- کاهش راندمان انتقال حرارت: رسوبات معدنی روی سطوح گرمایشی مانند لوله‌های بویلر، مبدل‌های حرارتی و دیگ‌های بخار تشکیل می‌شوند. این رسوبات عایق حرارتی ایجاد کرده و انتقال حرارت را کاهش می‌دهند، در نتیجه راندمان سیستم حرارتی افت کرده و مصرف انرژی افزایش می‌یابد.

۲- انسداد لوله‌ها و تجهیزات: رسوبات کلسیم و منیزیم می‌توانند لوله‌ها و تجهیزات را مسدود کنند. این امر می‌تواند منجر به کاهش فشار، افت تولید و حتی خرابی تجهیزات شود.

۳- خوردگی: در برخی موارد، رسوبات باعث خوردگی‌ لوله‌ها و تجهیزات فلزی می‌شوند. این امر منجر به کاهش فشار، افت تولید و حتی خرابی تجهیز می‌شود.

۴- کاهش کیفیت محصولات: سختی بیش از اندازه آب می‌تواند بر واکنش‌های شیمیایی  و کیفیت محصول نهایی چه از نظر ظاهر، چه از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی  اثر بگذارد.

۵- کاهش اثر‌بخشی صابون و شوینده‌ها: سختی آب با صابون و شوینده‌ها واکنش می‌دهند و باعث کاهش اثر‌بخشی آنها می‌شود. این امر به دلیل تشکیل نمک‌های غیر‌محلول کلسیم و منیزیم است که به صورت کف تولید می‌شوند.

۶- افزایش هزینه‌ها: رسوب گذاری و خوردگی نیاز به تعمیرات و نگهداری مداوم و گران قیمت دارد.

نحوه اندازه‌گیری

از روش تیتراسیون برای اندازه‌گیری سختی کل استفاده می‌کنیم. اتیلن دی آمین تترا استیک اسید و نمک‌های سدیم آن به اختصار (EDTA) هنگامی که به محلولی از کاتیون‌های فلزی مشخص اضافه می‌کنیم، یک کمپلکس محلول کیلیت شده را تشکیل می‌دهند. اگر از معرف اریو کروم بلک تی به محلول آبی حاوی یون های کلسیم و منیزیم در pH=10.0 اضافه کنیم، محلول قرمز رنگ می‌شود. اگر EDTA به عنوان یک تیترانت اضافه شود، کلسیم و منیزیم تشکیل کمپلکس می‌دهند. وقتی تمام منیزیم و کلسیم تشکیل کمپلکس دادند، محلول از قرمز به آبی تبدیل می‌شود. نقطه پایانی تیتراسیون  سختی کل را مشخص می‌کند.