Tuesday, 9 July 2024

น้ำกระด้างคืออะไร? ทำความเข้าใจสาเหตุ การตรวจวัดและผลกระทบ

น้ำกระด้างคือ

น้ำกระด้างคือน้ำที่มีปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมที่ละลายในน้ำ น้ำชนิดนี้มีแร่ธาตุที่ละลายอยู่ในน้ำสูง โดยส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมและแมกนีเซียม

ความกระด้างของน้ำคือคำทั่วไปที่ใช้อธิบายความเข้มข้นของแร่ธาตุที่ละลายในน้ำ แม้ว่าน้ำกระด้างจะไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ แต่ก็สามารถส่งผลกระทบหลายอย่างต่องานบ้าน เครื่องใช้ไฟฟ้า และกระบวนการทางอุตสาหกรรม

ในบทความนี้จะอธิบายโดยละเอียดและสำรวจว่าการกระด้างของน้ำคืออะไร วัดได้อย่างไร สาเหตุ ผลกระทบ และแนวทางแก้ไข

ระดับของน้ำกระด้าง

ความกระด้างของน้ำจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับธรณีวิทยาในท้องถิ่น โดยระดับความกระด้างของน้ำแสดงเป็น มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/l) CaCO3 (แคลเซียมคาร์บอเนต) เราสามารถจำแนกความกระด้างของน้ำโดยทั่วไปมีดังนี้:

  • น้ำอ่อน (ไม่กระด้าง) (Soft Water): 0-60 มก./ลิตร
  • กระด้างปานกลาง (Moderately Hard Water): 61-120 มก./ลิตร
  • กระด้าง (Hard Water): 121-180 มก./ลิตร
  • กระด้างมาก (Very Hard Water) : >180 มก./ลิตร

คุณอาจรู้สึกถึงผลกระทบของน้ำกระด้างอย่างแท้จริงในกรณีที่คุณล้างมือ หลังจากใช้สบู่ล้างคุณอาจรู้สึกเหมือนมีฟิล์มตกค้างอยู่บนมือ (รู้สึกลื่นแม่จะล้างออกด้วยน้ำหลายครั้ง)

ในน้ำที่มีความกระด้าง สบู่จะทำปฏิกิริยากับแคลเซียม ทำให้เกิดเป็น “เศษสบู่” ทำให้เราจำเป็นต้องใช้สบู่หรือผงซักฟอกเพิ่มเพื่อทำความสะอาดสิ่งต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นมือ ผม หรือการซักผ้า

หน่วยการวัดระดับความกระด้างของน้ำ

ระดับการกระด้างในน้ำเป็นการวัดปริมาณแคลเซียมไอออน (Ca2+) และแมกนีเซียมไอออน (Mg2+) ในน้ำ ยิ่งน้ำมีแคลเซียมและแมกนีเซียมมากเท่าไร น้ำก็จะยิ่งกระด้างขึ้นเท่านั้น

หน่วยวัดระดับการกระด้างในน้ำมักจะแสดงเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร (มก./ลิตร) หรือเป็น ppm (ส่วนในล้านส่วน) แต่หน่วยวัดอื่นมักใช้บ่อยมาก

หลายประเทศใช้หน่วยวัดระดับประเทศที่แตกต่างกันสำหรับความแข็ง: องศาฝรั่งเศส (สัญลักษณ์ °fH หรือ °f) องศาเยอรมัน (สัญลักษณ์ °dH) เกรนอเมริกันหรือเกรนต่อแกลลอน (gpg)

  • 1 องศาฝรั่งเศส (สัญลักษณ์ °fH หรือ °f) หมายถึง CaCO3 10 มก./ลิตร เทียบเท่ากับ 10 ppm
  • 1 องศาเยอรมัน (°dH) หมายถึง CaO 10 มก./ลิตร เทียบเท่ากับ 17.8 ppm

การแปลงหน่วย

  • 10 mg/L (ppm) = 1 °fH = 0.56 °dH
  • 1 °dH = 1.78 °fH = 17.8 ppm

สาเหตุที่ทำให้น้ำกระด้าง

สาเหตุหลักของน้ำกระด้างคือองค์ประกอบทางธรณีวิทยาของพื้นที่ที่น้ำนั้นไหลผ่าน เมื่อน้ำไหลผ่านหินปูนหรือยิปซั่ม น้ำจะละลายแร่ธาตุจำนวนเล็กน้อยเช่นแคลเซียมคาร์บอเนตและแมกนีเซียมคาร์บอเนต หรือแม้กระทั่งโลหะหนักเช่นธาตุเหล็ก ซึ่งจะทำให้น้ำมีความกระด้างมากขึ้น ภูมิภาคที่มีแร่ธาตุสูงในน้ำใต้ดินมีแนวโน้มที่จะมีน้ำกระด้างมากกว่า

น้ำกระด้างเราตรวจวัดได้อย่างไร

มีหลายวิธีในการทดสอบมีทั้งวิธีที่ง่ายคนทั่วไปสามารถทดสอบได้เช่นชุดทดสอบ กระดาษทดสอบ และเครื่องวัดแบบดิจิตอล

1.ชุดทดสอบ (Test kits)

การทดสอบชนิดนี้ใช้เพื่อเติมสารละลาย EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) ให้กับตัวอย่าง และจำนวนหยดจะเป็นสัดส่วนกับความกระด้างของน้ำ ใช้งานได้ดีที่สุดกับตัวอย่างน้ำธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีเหล็กหรือแมงกานีสอยู่ หรือเมื่อมีความเป็นด่างสูง

ทำงานได้ดีที่สุดกับตัวอย่างทางอุตสาหกรรมที่อาจมีโลหะที่มีความเข้มข้นสูงเช่น ทองแดง มีชุดทดสอบอื่นๆ สำหรับการวัดความแข็งของแคลเซียมและแมกนีเซียมแยกกัน

2.การไทเทรต (Titration)

โดยทั่วไปจะวัดความกระด้างสำหรับน้ำได้โดยการไทเทรตด้วยสารละลาย EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) การไตเตรทเกี่ยวข้องกับการเติมตัวบ่งชี้แล้วเติมสารละลายไทแทรนต์ทีละน้อยลงในตัวอย่างน้ำจนกว่าตัวอย่างจะเปลี่ยนสี

คุณสามารถไตเตรทตัวอย่างเพื่อดูความกระด้างทั้งหมดโดยใช้บิวเรต หรือใช้ชุดทดสอบความกระด้างของน้ำ คุณยังสามารถวัดความกระด้างของแคลเซียมแยกจากความกระด้างของแมกนีเซียมได้โดยการปรับ pH และใช้ตัวบ่งชี้ต่างๆ

3. แถบทดสอบความกระด้าง (Test Strips)

แถบทดสอบความกระด้างของน้ำมักทำจากพลาสติกหรือกระดาษ และเคลือบด้วยสารเคมีที่ทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุในน้ำ เมื่อคุณจุ่มแถบลงในตัวอย่างน้ำ แถบจะเปลี่ยนสีตามความเข้มข้นของแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน

จากนั้นสามารถเปรียบเทียบการเปลี่ยนสีกับแผนภูมิที่ให้มาพร้อมกับแถบทดสอบเพื่อกำหนดระดับความกระด้างของน้ำ

4.เครื่องวัดระดับกระด้างของน้ำ

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดความเข้มข้นของแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนในน้ำ ซึ่งเป็นตัวกำหนดความกระด้างของน้ำ มิเตอร์เหล่านี้ให้การประเมินระดับความกระด้างของน้ำได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

ทำให้เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการใช้งานต่างๆ รวมถึงการบำรุงรักษาในครัวเรือน กระบวนการทางอุตสาหกรรม และการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม