Calculator de Duritate a Apei: Măsurarea Nivelurilor de Calciu și Magneziu

Calculator pentru duritatea apei

Un calculator pentru duritatea apei transformă conținutul de calciu și magneziu dintr-o probă de apă într-o singură valoare a durității. Rezultatul este exprimat în părți per milion (ppm) de carbonat de calciu, în grade germane (°dH) și în grade franceze (°f), iar apa este clasificată ca moale, moderat dură, dură sau foarte dură.

Ce este duritatea apei?

Duritatea apei este o măsură a mineralelor dizolvate în apă, în principal a ionilor de calciu (Ca²⁺) și magneziu (Mg²⁺). Aceste minerale se dizolvă în apă pe măsură ce aceasta trece prin sol și roci, în special calcar și cretă. Apa cu mult calciu și magneziu dizolvat este numită „dură”. Apa cu puține astfel de minerale este numită „moale”.

Duritatea nu face, de obicei, apa nesigură pentru băut. Ea afectează însă cât de bine face săpunul spumă și cât de multe depuneri se formează în țevi, fierbătoare și încălzitoare de apă.

Cum se calculează duritatea apei

Duritatea totală a apei este exprimată în ppm de carbonat de calciu (CaCO₃), chiar dacă duritatea provine în realitate de la mai multe minerale diferite. Formula folosită aici este:

Duritatea totală (ppm CaCO₃) = (Ca²⁺ × 2,5) + (Mg²⁺ × 4,1) + Alte minerale

Ca²⁺ este concentrația de calciu, în ppm.
Mg²⁺ este concentrația de magneziu, în ppm.
Alte minerale reprezintă concentrația cumulată a oricăror minerale suplimentare care cauzează duritatea, în ppm.

Factorii de multiplicare, 2,5 pentru calciu și 4,1 pentru magneziu, transformă concentrația fiecărui ion în echivalentul său ponderal de carbonat de calciu.

Conversia în alte unități de duritate

După ce totalul este cunoscut în ppm CaCO₃, acesta poate fi convertit în alte două scări de măsurare uzuale:

Unitate	Conversia din ppm CaCO₃
Grade germane (°dH)	ppm ÷ 17,848
Grade franceze (°f)	ppm ÷ 10

Părțile per milion și miligramele pe litru (mg/L) de CaCO₃ au aceeași valoare numerică pentru apă și reprezintă unitatea standard în Statele Unite. Gradele germane sunt uzuale în Germania și în Europa Centrală. Gradele franceze sunt uzuale în Franța și în alte câteva țări europene.

Clasificarea durității apei

După ce este cunoscută duritatea totală în ppm, aceasta se încadrează într-una dintre cele patru clase standard:

Clasificare	ppm CaCO₃	Grade germane (°dH)	Grade franceze (°f)
Moale	0–60	0–3,4	0–6
Moderat dură	61–120	3,4–6,7	6,1–12
Dură	121–180	6,8–10,1	12,1–18
Foarte dură	peste 180	peste 10,1	peste 18

Exemplu de calcul

Să presupunem că o probă de apă are o concentrație de calciu de 40 ppm, o concentrație de magneziu de 10 ppm și 5 ppm de alte minerale care cauzează duritatea.

Contribuția calciului: 40 × 2,5 = 100 ppm CaCO₃
Contribuția magneziului: 10 × 4,1 = 41 ppm CaCO₃
Adăugarea celorlalte minerale: 100 + 41 + 5 = 146 ppm CaCO₃

Duritatea totală este de 146 ppm CaCO₃. Convertită în grade germane, aceasta este 146 ÷ 17,848 ≈ 8,2 °dH. Convertită în grade franceze, este 146 ÷ 10 = 14,6 °f. Deoarece 146 se situează între 121 și 180 ppm, apa este clasificată ca dură.

Cum se utilizează calculatorul

Introduceți concentrația de calciu (Ca²⁺) în ppm. Această valoare este de obicei disponibilă într-un raport privind calitatea apei sau într-un kit de testare pentru acasă.
Introduceți concentrația de magneziu (Mg²⁺) în ppm.
Introduceți concentrația altor minerale care cauzează duritatea, în ppm, dacă este cunoscută. Acest câmp este opțional.
Citiți rezultatele: duritatea totală în ppm CaCO₃, echivalentele în grade germane și franceze și clasificarea durității.
Folosiți butonul „Copierea rezultatelor” pentru a copia valorile într-un raport sau într-un mesaj.

Unde se găsesc datele despre concentrația mineralelor

Raport privind calitatea apei. Majoritatea furnizorilor municipali de apă publică un raport anual, numit uneori Raport de încredere pentru consumatori, care enumeră nivelurile mineralelor.
Kit de testare pentru acasă. Kituri accesibile măsoară direct calciul și magneziul, de obicei cu benzi de testare sau printr-un test de titrare.
Testare profesională. Companiile de tratare a apei și unele direcții locale de sănătate publică oferă testare de laborator.
Apa din fântână. Deoarece apa din fântână nu este inclusă într-un raport municipal, fântânile private ar trebui testate direct, ideal o dată pe an.

Efectele durității apei

Apa moale (0–60 ppm) face ușor spumă cu săpunul și lasă puține depuneri. Pentru unele persoane poate avea un gust fad și, în clădirile vechi cu țevi metalice, poate prelua mai ușor urme de metale din instalația sanitară.

Apa moderat dură (61–120 ppm) reprezintă o situație intermediară. Conține unele minerale dizolvate, dar rareori provoacă depuneri vizibile sau probleme de curățare.

Apa dură (121–180 ppm) lasă depuneri vizibile pe robinete, aparate și obiecte din sticlă. Are nevoie de mai mult săpun sau detergent pentru a produce spumă și poate reduce durata de funcționare a încălzitoarelor de apă.

Apa foarte dură (peste 180 ppm) provoacă depuneri abundente, reduce mult eficiența săpunului și poate da apei un gust sesizabil. În locuințele cu apă foarte dură se instalează frecvent un dedurizator de apă.

Duritatea temporară și permanentă

Duritatea este uneori împărțită în două tipuri, în funcție de cauză. Duritatea temporară provine de la bicarbonații de calciu și magneziu. Fierberea apei elimină dioxidul de carbon și determină formarea unor depuneri solide de carbonați din acești bicarbonați, motiv pentru care fierbătoarele se acoperă cu crustă în timp. Duritatea permanentă provine de la sulfații, clorurile și nitrații de calciu și magneziu, iar fierberea nu o elimină. De obicei, este necesar un dedurizator de apă sau un alt tratament chimic. Un calculator al durității raportează totalul ambelor tipuri împreună.

Reducerea durității apei

Dedurizator cu schimb ionic. Cea mai frecventă soluție pentru locuințe. Înlocuiește ionii de calciu și magneziu cu ioni de sodiu sau potasiu și necesită reumplerea periodică cu sare.
Cristalizare asistată de matrice (TAC). Sistem fără sare care transformă mineralele dizolvate în cristale foarte mici, ce rămân în suspensie în apă în loc să formeze depuneri pe suprafețe.
Osmoză inversă. Îndepărtează majoritatea mineralelor dizolvate, inclusiv mineralele care cauzează duritatea, forțând apa să treacă printr-o membrană fină. Consumă mai multă apă decât produce ca apă utilizabilă.
Precipitare chimică. Utilizată în principal în industrie pentru a face mineralele care cauzează duritatea să se depună din soluție.

Întrebări frecvente

Ce cauzează duritatea apei? Ionii de calciu și magneziu dizolvați cauzează duritatea apei. Aceștia pătrund în apele subterane pe măsură ce apa trece prin roci și sol care conțin calcar, cretă sau gips.

Este sigură pentru băut apa dură? Da. Apa dură nu reprezintă un pericol pentru sănătate, iar calciul și magneziul din aceasta furnizează cantități mici de minerale alimentare. Apa foarte dură poate avea un gust neplăcut pentru unele persoane.

Apa dură deteriorează instalațiile sanitare și aparatele? În timp, da. Depunerile se acumulează în interiorul țevilor, încălzitoarelor de apă și aparatelor de cafea, ceea ce reduce eficiența și le poate scurta durata de viață.

Care este diferența dintre duritatea apei și TDS? Totalul solidelor dizolvate (TDS) măsoară fiecare substanță dizolvată în apă, inclusiv sodiul, clorura și sulfatul. Duritatea apei măsoară doar calciul și magneziul. Apa poate avea un TDS ridicat și o duritate scăzută dacă majoritatea substanțelor dizolvate nu sunt calciu sau magneziu.

Cât de des trebuie testată apa pentru duritate? Pentru apa municipală, este de obicei suficientă o verificare anuală folosind raportul furnizorului privind calitatea apei. Apa din fântână ar trebui testată la fiecare șase până la douăsprezece luni, deoarece condițiile apelor subterane se pot schimba în funcție de anotimp.

Poate fi folosit acest calculator pentru apa din acvariu? Da. Multe specii de pești și plante au nevoie de un anumit interval de duritate, astfel încât calcularea valorii în ppm sau grade a apei din acvariu ajută la potrivirea acesteia cu cerințele lor.

Referințe

Organizația Mondială a Sănătății. Hardness in Drinking-water, 2011.
United States Geological Survey. Water Hardness, Water Science School, 2019.
American Water Works Association. Water Quality & Treatment: A Handbook on Drinking Water, ediția 6, 2014.

Calculator de Duritate a Apei: Măsurarea Nivelurilor de Calciu și Magneziu