Nước cứng là gì? Tác hại và cách làm mềm nước cứng bể bơi [CHI TIẾT]

Nước cứng là gì? Cùng Union tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây nhé!

Nước cứng là gì?

Nước cứng là loại nước có hàm lượng chất khoáng cao, chủ yếu là chứa canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺). Vì thế, nước cứng còn có tên gọi khác là nước nhiễm đá vôi. Càng nhiều canxi và magie hoà tan trong nước thì độ cứng càng cao. Mặt khác, trong nước cứng cũng có thể chứa các ion sắt và những ion kim loại khác như stronti, nhôm, bari, mangan, kẽm… Nhưng vì hàm lượng trong nước của những ion này thường rất thấp nên xem như không đáng kể. (Theo Wikipedia)

Theo cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ USGS, để đo độ cứng của nước thì cần xác định nồng độ canxi và magie trong nước:

• 0 – 60 mg/l: Nước mềm
• 61 – 120 mg/l: Nước cứng vừa phải
• 121 – 180 mg/l: Nước cứng
• Lớn hơn 180 mg/l: Nước rất cứng

Nước cứng có mấy loại? Dựa theo tính chất, nước cứng được phân loại thành các loại như sau.

1. Nước cứng tạm thời 

Nước cứng tạm thời có chứa hai cation canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺) cùng hai anion cacbonat (CO32^–) và hidrocacbonat (HCO3^–). Độ cứng tạm thời hay còn gọi là độ cứng cacbonat của nước được tính bằng lượng cacbonat và hidrocacbonat của canxi và magie. Khác với độ cứng vĩnh cửu, độ cứng tạm thời có thể được xử lý bằng phương pháp dùng nhiệt độ như đun sôi.

2. Nước cứng vĩnh cửu 

Nước có độ cứng vĩnh cửu hay còn gọi là độ cứng phi cacbonat gây ra do sự có mặt số muối clorua và sulfat có trong nước như CaCl₂, CaSO₄, MgCl₂, MgSO₄. Khi đun sôi, loại nước này không đóng cặn kết tủa nên cần các hoá chất để xử lý. Đây là loại nước ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe và đời sống con người.

3. Nước cứng toàn phần 

Nước cứng toàn phần là loại nước bao gồm cả nước cứng tạm thời và vĩnh cửu. Như vậy nước có chứa các loại muối Ca(HCO₃), Mg(HCO₃) cùng CaCl₂, CaSO₄, MgCl₂, MgSO₄. Độ cứng toàn phần của nước sẽ bằng tổng của độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu. Để làm mềm nước cứng toàn phần cần kết hợp sử dụng nhiều biện pháp.

Dấu hiệu nhận biết nước cứng

Trong hoạt động thường ngày, nước cứng thường được nhận biết thông qua hiện tượng xà bông khi pha trong nước sẽ không tạo bọt. Hoặc sự hình thành cặn vôi trong ấm nước sau khi nấu nước sôi. Để nhận biết rõ ràng thì có thể quan sát một số dấu hiệu sau:

• Thấy cặn xuất hiện dưới đáy xoong nồi sau khi đun nấu.
• Cặn trắng ở trên bát đĩa kim loại.
• Vòi nước bị rỉ sét, vàng ố.
• Da và tóc khô hơn sau khi tắm rửa.
• Đường ống, vòi nước bị tắc, giảm dòng

Nguyên nhân gây ra nước cứng

Một số nguyên nhân gây ra nước cứng có thể kể tới bao gồm:

• Trong tự nhiên, nước cứng được hình thành khi nước ngầm thấm qua những lớp đá vôi, đá phấn, hoặc thạch cao mà những loại đá này vốn chứa lượng lớn ion canxi và magie ở dạng hợp chất cacbonat, hidro cacbonat, sulfat.
• Nhiều trạm xử lý nước sinh hoạt sử dụng nguồn nước từ ao hồ, sông suối có tính cứng từ các nguồn nước ngầm tự nhiên. Tuy nhiên quá trình xử lý nước chưa xử lý triệt để vấn đề độ cứng của nước nên nhiều gia đình xuất hiện tình trạng nước cứng.

Tác hại của nước cứng

Nước cứng chứa nhiều ion khoáng giúp bổ sung khoáng chất cho cơ thể, giúp phòng ngừa các bệnh về tim mạch. Tuy nhiên hàm lượng ion khoáng quá cao thì sẽ ảnh hưởng không tốt tới sức khỏe con người và đời sống hàng ngày. Nếu tiếp xúc thường xuyên với nước cứng, không chỉ sức khoẻ con người mà còn môi trường xung quanh sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. 

Nước cứng cũng là nguyên nhân gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng trong các ngành công nghiệp. Do vậy, độ cứng của nước công nghiệp cần được kiểm soát chặt chẽ nhằm tránh những tổn hại.

1. Tác hại với sức khỏe

Khi nấu ăn sử dụng nước cứng, muối cacbonat Ca(HCO₃)₂ sẽ tích tụ trong cơ thể, lâu ngày sẽ dẫn đến nguy cơ sỏi thận hoặc gây tắc động mạch, tĩnh mạch nguy hiểm cho sức khỏe. Hơn nữa, gội đầu hoặc rửa mặt bằng nước cứng thường xuyên sẽ gây rụng tóc, khô da hoặc da dễ nổi mụn.

Khi pha đồ uống, nấu ăn mà sử dụng nước cứng sẽ ảnh hưởng tới mùi vị, màu sắc của món ăn. Nếu uống thuốc dùng nước cứng thì có thể gây biến đổi khôn lường, tác động xấu đến sức khỏe.

2. Tác hại với đời sống

Không chỉ ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ mà còn tác động đến đời sống thường ngày. Nước cứng gây hại cho các đồ dùng tại nhà bếp như nồi hơi, bình nóng lạnh, máy giặt. Nó sẽ để lại cặn bám lên các thiết bị từ đó dễ gây hỏng hóc. Muối Ca(HCO₃)₂ sẽ dễ để lại lớp cặn cách nhiệt dưới đáy nồi, chảo. Làm giảm khả năng dẫn nhiệt từ đó tiêu hao rất nhiều điện năng. Đồng thời những thiết bị đó cũng bị giảm công năng và rút ngắn tuổi thọ.

Ngoài ra, khi giặt quần áo với nước cứng thì khả năng tạo bọt của bột giặt sẽ giảm, khiến quần áo vừa không sạch sẽ vừa dễ bị mục vải, hư hại.

3. Tác hại trong sản xuất

Trong sản xuất công nghiệp sử dụng nước cứng sẽ gây hại tới các thiết bị. Lâu dài thiết bị đó sẽ tích tụ những lớp cặn dày, ảnh hưởng đến quá trình lưu thông đường ống và dẫn đến tiêu hao nhiều điện năng. Thậm chí, với các thiết bị như nồi hơi, lớp cặn dày sẽ gây áp lực lớn dễ dẫn đến tình trạng cháy nổ.

Cách làm mềm nước cứng

Cách làm mềm nước cứng tạm thời, chúng ta có thể dùng các phương pháp sau:

• Dùng nhiệt độ (Đun sôi)
• Dùng Na2CO3
• Dùng Ca(OH)2 vừa đủ

Cách làm mềm nước cứng toàn phần:

• Phương pháp kết tủa
• Trao đổi ion
• Khử muối khoáng

Chi tiết các phương pháp này được liệt kê trong nội dung dưới đây:

1. Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp này sử dụng thiết bị chứa hạt nhựa trao đổi ion để hoạt động. Loại hạt nhựa này làm từ polyme, có chứa các nhóm chức có điện tích âm. Chúng liên kết với các điện tích dương để trung hoà điện tích. Khi đi qua nước cứng, các ion này sẽ tiến hành trao đổi với cation canxi, magie và thay bằng nhóm thế của polyme. 

Như vậy, nồng độ canxi và magie trong nước cứng sẽ giảm đi. Phương pháp trao đổi ion rất được ưa chuộng nhiều bởi sử dụng thiết bị vận hành đơn giản với chi phí đầu tư thấp. Ngoài ra, nước muối NaCl dùng để hoàn nguyên cũng rẻ tiền và an toàn khi sử dụng. Hệ thống trao đổi ion có thể hoạt động hiệu quả ở nhiều loại kích cỡ thiết bị từ nhỏ đến lớn, nên hệ thống này phù hợp cho nhiều ứng dụng trong dân dụng và công nghiệp.

Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là chỉ xử lý được độ cứng nhưng không xử lý được chất rắn hòa tan, độ kiềm, và silica (SiO2) trong nước. Phương pháp này cũng không xử lý được độ cứng của nước có độ kiềm, độ đục lớn. Đồng thời, các hạt nhựa cũng dễ bị ảnh hưởng từ kim loại nặng hoặc hoá chất như clo.

2. Phương pháp khử muối khoáng

Khử muối khoáng hay còn gọi là khử ion là quá trình trao đổi ion nhằm tách toàn bộ muối vô cơ ra khỏi nước. Để phương pháp hoạt động thì cần tới hai thiết bị đặt cạnh nhau là cột trao đổi ion và cột trao đổi anion. Cột ion sẽ tiến hành trao đổi các ion như canxi, magie, natri với hidro (H+), từ đó dung dịch sẽ chuyển hóa thành dạng axit. Phương trình phản ứng minh họa như sau:

CaSO₄ + H₂Z → CaZ + H₂SO₄

Ca(HCO₃)₂ + H₂Z → CaZ + 2H₂O + 2CO₂

2 NaCl + H₂Z → Na₂Z + HCl

Sau đó, dung dịch sẽ đi tiếp qua cột anion để trao đổi các anion gốc axit với ion hydroxit (OH-). Kết quả là nước sẽ loại bỏ ion hoàn toàn. Phương trình phản ứng minh họa như sau:

H2SO₄ + Z(OH)₂ → ZSO₄ + 2H₂O

2HCl + Z(OH)₂ → ZCl₂ + 2H₂O

(Với Z là công thức rút gọn của zeolit)

Ưu điểm của phương pháp khử muối khoáng là dung dịch sau khi lọc sẽ hoàn toàn loại bỏ các ion, nên được gọi là “nước khử ion” (deionized water). Phương pháp này đem lại hiệu quả tốt hơn phương pháp trao đổi ion, tuy nhiên nó khá nguy hiểm cho người thao tác bởi phải sử dụng axit và bazo. Phương pháp này chỉ sử dụng trong những ngành công nghiệp lớn.

3. Phương pháp kết tủa

Phương pháp kết tủa, hay còn gọi là “phương pháp làm mềm nước bằng vôi–soda”, là một trong hai phương pháp làm mềm nước phổ biến nhất. Vôi Ca(OH)₂ và soda Na₂CO₃ là chất làm mềm nước cứng hiệu quả, loại bỏ canxi và magie ra khỏi nước dễ dàng. Phương pháp này loại bỏ Ca²⁺, Mg²⁺ ra khỏi nước dựa trên cơ sở tính tan thấp của CaCO₃ và Mg(OH)₂. Sau đó, các hợp chất kết tủa CaCO₃ và Mg(OH)₂ vừa tạo kết tụ tạo thành bông cặn, sau đó được tách ra khỏi nước bằng các biện pháp kết bông, lắng, lọc.

Đối với độ cứng cacbonat (độ cứng tạm thời), Ca(OH)₂ được cho vào nước. Ca(OH)₂ phản ứng với các ion độ cứng theo cơ chế dịch chuyển cân bằng từ HCO⁻³ thành CO2⁻³ và tạo thành hợp chất CaCO₃ ít tan. Các phản ứng xảy ra trong quá trình bao gồm:

H₂O + CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO3↓ + 2H₂O

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2 H₂O

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + Mg(OH)₂↓ + 2H₂O

Đối với độ cứng phi cacbonat (độ cứng vĩnh cửu), soda và vôi cùng được thêm vào nước để tạo kết tủa theo các phản ứng sau:

CaSO₄ + Na2CO₃ → CaCO₃↓ + Na2SO₄

CaCl2 + Na2CO₃ → CaCO₃↓ + 2 NaCl

MgSO₄ + Ca(OH)₂ + Na2CO₃ → Mg(OH)₂↓ + CaCO₃↓ + Na2SO₄

MgCl₂ + Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + CaCl₂

Tùy theo mức độ làm mềm nước cứng cần thiết mà chúng ta sẽ lên phương án xử lý phù hợp. Bên cạnh đó còn có thể áp dụng thêm khử sắt, khử silic hoặc khử photphat để nước cứng được làm mềm triệt để.

4. Thẩm thấu ngược

Phương pháp hoạt động trên nguyên lý sử dụng áp suất lớn hơn áp suất thẩm thấu, tác động dung dịch được lọc. Nước sẽ đi qua màng bán thấm từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp và để lại các ion muối.  Hiện nay, trên thị trường có thiết bị sử dụng phương pháp này để làm mềm nước cứng như máy lọc RO và công nghệ lọc nano.

5. Chưng cất

Đây là phương pháp đun sôi nước đến điểm sôi tạo thành hơi nước. và giữ lại muối hidrocacbonat không tan. Nhiệt độ cao còn có thể giết chết vi khuẩn, virus và các tạo chất ion khác như crom, natri, chì,…  Phương pháp này mang lại hiệu quả rất tốt, chưng cất được nguồn nước tinh khiết. Tuy nhiên, chi phí vận hành rất cao bởi cần sử dụng nhiều năng lượng.

Xử lý nước cứng bằng hóa chất cho bể bơi

Hiện nay, tình trạng nước cứng – nhiễm vôi xảy ra rất nhiều ở các công trình bể bơi công cộng. Những người tắm hoặc chẳng may uống nhầm nước cứng sẽ đem lại nhiều tác hại. Tình trạng này cũng tạo thành các mảng bám vôi trên thành và đáy bể bơi, gây mất vệ sinh và thẩm mỹ của bể. Tình trạng này hoàn toàn có thể kiểm soát và xử lý được nếu như xử lý đúng cách.

Bước 1: Châm hóa chất Clo (Clo ở dạng bột hoặc Clo ở dạng viên)

Clo có thể được thêm vào thủ công hoặc bằng bộ châm hóa chất bể bơi. Cách dùng thủ công đối với Clo như sau:

• Sử dụng 0.6g cho 1m3 nước. Pha loãng TCCA thành dung dịch rồi rải đều xung quanh hoặc để chúng tự tan (sẽ lâu hơn)
• Thực hiện đo và duy trì hàm lượng Clo dư trong nước từ 3 – 4ppm.

Bước 2: Dùng trợ lắng PAC

Pha bột trợ lắng PAC vào nước tạo thành dung dịch PAC 5 – 10%. Sau đó châm bể bơi theo tỷ lệ như sau:

• Nước có độ đục thấp từ 50 – 400mg/l: Dùng 1 – 4g/m3
• Nước có độ đục trung bình từ 500 – 700mg/l: Dùng 5 – 6g/m3
• Nước có độ đục cao 800 – 1200mg/l: Dùng 7 – 10g/m3

Bước 3: Vệ sinh hút cặn đáy bể

Dùng các dụng cụ vệ sinh bể bơi hút cặn dưới đáy bể sau khi dùng trợ lắng PAC.

Trên đây Union đã cung cấp đầy đủ thông tin về nước cứng là gì và tác hại và cách làm mềm nước cứng hiệu quả. Union tự hào là nhà cung cấp hóa chất bể bơi uy tín hàng đầu. Chúng tôi cam kết sẽ đem tới sản phẩm chất lượng cao cùng mức giá hợp lý.

Nội dung: Thietbibeboi.union.com.vn