Kalkulator Kekerasan Air: Ukur Tahap Kalsium & Magnesium

Kalkulator Kekerasan Air

Kalkulator kekerasan air menukarkan kandungan kalsium dan magnesium dalam sampel air kepada satu nilai kekerasan. Kalkulator ini melaporkan hasil dalam bahagian per juta (ppm) kalsium karbonat, darjah Jerman (°dH) dan darjah Perancis (°f), serta mengelaskan air sebagai lembut, sederhana, keras atau sangat keras.

Apakah kekerasan air?

Kekerasan air ialah ukuran mineral terlarut dalam air, terutamanya ion kalsium (Ca²⁺) dan magnesium (Mg²⁺). Mineral-mineral ini larut ke dalam air apabila air meresap melalui tanah dan batuan, khususnya batu kapur dan kapur. Air yang mengandungi banyak kalsium dan magnesium terlarut dipanggil “keras”. Air yang mengandungi sedikit mineral ini dipanggil “lembut”.

Kekerasan biasanya tidak menjadikan air tidak selamat untuk diminum. Namun, kekerasan mempengaruhi keupayaan sabun menghasilkan buih dan jumlah kerak yang terkumpul dalam paip, cerek dan pemanas air.

Cara mengira kekerasan air

Jumlah kekerasan air dinyatakan dalam ppm kalsium karbonat (CaCO₃), walaupun kekerasan sebenarnya berpunca daripada beberapa mineral yang berbeza. Rumus yang digunakan di sini ialah:

Jumlah Kekerasan (ppm CaCO₃) = (Ca²⁺ × 2.5) + (Mg²⁺ × 4.1) + Mineral Lain

• Ca²⁺ ialah kepekatan kalsium, dalam ppm.
• Mg²⁺ ialah kepekatan magnesium, dalam ppm.
• Mineral Lain ialah jumlah gabungan kepekatan mana-mana mineral tambahan yang menyebabkan kekerasan, dalam ppm.

Pengganda 2.5 untuk kalsium dan 4.1 untuk magnesium menukarkan kepekatan setiap ion kepada berat setara kalsium karbonatnya.

Menukarkan kepada unit kekerasan lain

Setelah jumlahnya diketahui dalam ppm CaCO₃, nilai itu boleh ditukarkan kepada dua skala umum yang lain:

Bahagian per juta dan miligram seliter (mg/L) CaCO₃ mempunyai nilai nombor yang sama bagi air dan merupakan unit piawai di Amerika Syarikat. Darjah Jerman biasa digunakan di Jerman dan Eropah Tengah. Darjah Perancis biasa digunakan di Perancis dan beberapa negara Eropah yang lain.

Pengelasan kekerasan air

Setelah jumlah kekerasan dalam ppm diketahui, air tergolong dalam salah satu daripada empat kelas piawai:

Contoh pengiraan

Katakan sebuah sampel air mempunyai kepekatan kalsium sebanyak 40 ppm, kepekatan magnesium sebanyak 10 ppm dan 5 ppm mineral lain yang menyebabkan kekerasan.

1. Sumbangan kalsium: 40 × 2.5 = 100 ppm CaCO₃
2. Sumbangan magnesium: 10 × 4.1 = 41 ppm CaCO₃
3. Tambahkan mineral lain: 100 + 41 + 5 = 146 ppm CaCO₃

Jumlah kekerasan ialah 146 ppm CaCO₃. Jika ditukarkan kepada darjah Jerman, nilainya ialah 146 ÷ 17.848 ≈ 8.2 °dH. Jika ditukarkan kepada darjah Perancis, nilainya ialah 146 ÷ 10 = 14.6 °f. Oleh sebab 146 berada antara 121 dan 180 ppm, air itu dikelaskan sebagai keras.

Cara menggunakan kalkulator

1. Masukkan kepekatan kalsium (Ca²⁺) dalam ppm. Angka ini biasanya terdapat dalam laporan kualiti air atau kit ujian di rumah.
2. Masukkan kepekatan magnesium (Mg²⁺) dalam ppm.
3. Masukkan kepekatan mineral lain yang menyebabkan kekerasan dalam ppm, jika diketahui. Medan ini adalah pilihan.
4. Baca hasil: jumlah kekerasan dalam ppm CaCO₃, nilai setara dalam darjah Jerman dan Perancis, serta pengelasan kekerasan.
5. Gunakan butang “Salin Hasil” untuk menyalin angka bagi laporan atau mesej.

Tempat mendapatkan data kepekatan mineral

• Laporan kualiti air. Kebanyakan pembekal air perbandaran menerbitkan laporan tahunan yang kadangkala dikenali sebagai Laporan Keyakinan Pengguna dan menyenaraikan paras mineral.
• Kit ujian di rumah. Kit yang murah mengukur kalsium dan magnesium secara langsung, biasanya menggunakan jalur ujian atau ujian pentitratan.
• Ujian profesional. Syarikat rawatan air dan sesetengah jabatan kesihatan tempatan menawarkan ujian makmal.
• Air perigi. Oleh sebab air perigi tidak diliputi oleh laporan perbandaran, perigi persendirian hendaklah diuji secara langsung, sebaik-baiknya sekali setahun.

Kesan kekerasan air

Air lembut (0–60 ppm) menghasilkan buih sabun dengan mudah dan meninggalkan sedikit kerak. Bagi sesetengah orang, rasanya mungkin tawar dan, di bangunan lama yang mempunyai paip logam, air ini mungkin lebih mudah menyerap sejumlah kecil logam daripada sistem paip.

Air sederhana keras (61–120 ppm) berada pada tahap pertengahan. Air ini membawa sebahagian mineral terlarut tetapi jarang menyebabkan kerak atau masalah pembersihan yang ketara.

Air keras (121–180 ppm) meninggalkan kerak yang jelas pada kelengkapan, peralatan dan barangan kaca. Air ini memerlukan lebih banyak sabun atau detergen untuk menghasilkan buih dan boleh memendekkan jangka hayat penggunaan pemanas air.

Air sangat keras (melebihi 180 ppm) menyebabkan pembentukan kerak yang banyak, mengurangkan kecekapan sabun dengan ketara dan boleh memberikan rasa yang ketara pada air. Rumah yang mempunyai air sangat keras biasanya memasang pelembut air.

Kekerasan sementara dan kekerasan kekal

Kekerasan kadangkala dibahagikan kepada dua jenis berdasarkan puncanya. Kekerasan sementara berpunca daripada bikarbonat kalsium dan magnesium. Pendidihan air menyingkirkan karbon dioksida dan menyebabkan bikarbonat ini membentuk kerak karbonat pepejal, sebab itulah cerek diselaputi kerak selepas digunakan berulang kali. Kekerasan kekal berpunca daripada sulfat, klorida dan nitrat kalsium serta magnesium, dan tidak dapat disingkirkan melalui pendidihan. Biasanya, kekerasan ini memerlukan pelembut air atau rawatan kimia lain. Kalkulator kekerasan melaporkan jumlah kedua-dua jenis ini secara bersama.

Mengurangkan kekerasan air

• Pelembut pertukaran ion. Penyelesaian rumah yang paling biasa. Alat ini menukarkan ion kalsium dan magnesium kepada ion natrium atau kalium, serta memerlukan pengisian semula garam secara berkala.
• Penghabluran berbantu templat (TAC). Sistem tanpa garam yang menukarkan mineral terlarut kepada hablur kecil yang kekal terampai dalam air dan bukannya membentuk kerak pada permukaan.
• Osmosis berbalik. Kaedah ini menyingkirkan kebanyakan mineral terlarut, termasuk mineral yang menyebabkan kekerasan, dengan memaksa air melalui membran halus. Kaedah ini menggunakan lebih banyak air berbanding air yang dihasilkannya sebagai hasil boleh guna.
• Pemendakan kimia. Kaedah ini digunakan terutamanya dalam persekitaran perindustrian untuk menyebabkan mineral yang menyebabkan kekerasan mendap daripada larutan.

Soalan lazim

Apakah yang menyebabkan kekerasan air? Ion kalsium dan magnesium terlarut menyebabkan kekerasan air. Ion ini memasuki air bawah tanah apabila air melalui batuan dan tanah yang mengandungi batu kapur, kapur atau gipsum.

Adakah air keras selamat diminum? Ya. Air keras tidak membahayakan kesihatan, dan kalsium serta magnesium di dalamnya menyumbang sejumlah kecil mineral pemakanan. Air yang sangat keras mungkin mempunyai rasa yang tidak menyenangkan bagi sesetengah orang.

Adakah air keras merosakkan sistem paip dan peralatan? Lama-kelamaan, ya. Kerak terkumpul di dalam paip, pemanas air dan pembancuh kopi, lalu mengurangkan kecekapan dan boleh memendekkan jangka hayatnya.

Apakah perbezaan antara kekerasan air dan TDS? Jumlah pepejal terlarut (TDS) mengukur setiap bahan terlarut dalam air, termasuk natrium, klorida dan sulfat. Kekerasan air hanya mengukur kalsium dan magnesium. Air boleh mempunyai TDS yang tinggi tetapi kekerasan yang rendah jika kebanyakan kandungan terlarutnya bukan kalsium atau magnesium.

Berapa kerapkah air perlu diuji untuk kekerasan? Air perbandaran biasanya memadai diperiksa sekali setahun menggunakan laporan kualiti air pembekal. Air perigi hendaklah diuji setiap enam hingga dua belas bulan kerana keadaan air bawah tanah boleh berubah mengikut musim.

Bolehkah kalkulator ini digunakan untuk air akuarium? Ya. Banyak spesies ikan dan tumbuhan memerlukan julat kekerasan tertentu, jadi pengiraan nilai ppm atau darjah bagi air akuarium membantu memadankannya dengan keperluan tersebut.

Rujukan

1. Pertubuhan Kesihatan Sedunia. Kekerasan dalam Air Minuman, 2011.
2. Kajian Geologi Amerika Syarikat. Kekerasan Air, Sekolah Sains Air, 2019.
3. Persatuan Kerja Air Amerika. Kualiti Air dan Rawatan: Buku Panduan Air Minuman, edisi ke-6, 2014.