硬水:含有高濃度礦物質的水-中文百科頻道

簡介

所謂“硬水”是指水中所溶的礦物質成分多，尤其是鈣和鎂。硬水并不對健康造成直接危害，但是會給生活帶來好多麻煩，比如用水器具上結水垢、肥皂和清潔劑的洗滌效率減低等。

硬水中含鹽量通常以硬度表示。硬度單位是度，1度相當于每升水中含10毫克的氧化鈣。硬度在8以上者通常稱為硬水，地下水（如井水、泉水）的含鹽量較多，屬于硬水。在硬水中，鈣鹽和鎂鹽以碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽的形式存在。

硬度

水的硬度是指溶解在水中的鹽類物質的含量，即鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大，反之則小。GPG(grain per gallon)為水硬度單位,1GPG表示1加侖水中硬度離子(鈣鎂離子)含量為1格令。PPM(Parts per million)，百萬分之一，也作為硬度單位。1GPG=17.1PPM。

按美國WQA（水質量協會）标準，水的硬度分為6級：0~0.5GPG為軟水，0.5~3.5GPG為微硬，3.5~7.0GPG為中硬，7~10.5GPG為硬水，10.5~14.0GPG為很硬，14.0GPG以上為極硬。

形成

當水在大氣中凝聚時，它溶解了空氣中的二氧化碳，形成了叫做碳酸的弱酸。該酸最終随雨落到地上，然後流過土壤上部到達岩石層，碳酸溶解了石灰（碳酸鈣和碳酸鎂），中和，并同時變硬。

當水流過土地和岩石時，它會溶解少量的礦物質成分，鈣和鎂就是其中最常見的兩種成分，也就是它們使水質變硬。水中含鈣、鎂等礦物質成分越多，水的硬度越大。

性質

水是一種很好的溶劑，能有效去除污物雜質。當水和二氧化碳結合生成微量的碳酸時，水的溶解效果更好。即便是在硬水質地區，隻要水中的飽和指數未被超過，水管中就不會結水垢。若在飽和指數以下或正好在飽和的臨界點上，都不會有水垢生成。反之，軟水質中也會生水垢，如果超出了飽和指數的話。

飽和指數由水的酸堿度決定。衆所周知，酸堿度是通過PH測試來測定的：PH值越低，水中的酸性越強，飽和指數越高，所能溶解的礦物質成分也就越多；PH值越高，水中的堿性越強，飽和指數越低，所能溶解的礦物質成分也就越少。

對水加熱、水壓降低（如打開水龍頭等）、在水中添加化學品劑等都會導緻PH值升高。随着PH值升高，水能溶解礦物質成分的能力減低，這些礦物質成分（碳酸鈣為主）也就沉澱出來，成了水垢。

循環系統（如冷卻塔、蒸汽鍋爐、循環水處理系統等）工作中，壓力和溫度長期處在變化中，造成水中PH值升高和過度飽和。

區别

分級

通常我們所說的"硬水"與"軟水"，主要是指碳酸鈣和碳酸鎂的含量，以“毫克碳酸鈣/公升水”或“ppm”來表示，稱為水的硬度。

一般将水的硬度分為4個等級：

1. 軟水：0-60ppm

2. 稍硬水：60-120ppm

3. 硬水：120-180ppm

4. 極硬水：181ppm以上

食用水硬度要求

水的硬度太高時喝起來不可口，水中容易産生白色沉澱的水垢，水垢如附在加熱容器或加熱器上,會延長加熱的時間，浪費能源。水的硬度高時，肥皂也不太容易起泡沫，需浪費較多的清潔劑。水垢進入人體後，無法被吸收，是健康的大敵。

在這污染日趨嚴重的工業社會中，水的問題不單是硬度或總溶解固體量多寡，水中污染物質計有：細菌、微生物、氯和有機物質等。市面上已有多種濾水器可幫助我們除掉污染物，但由于處理水質的方法不同，去除的能力也不同。

已知處理飲用水的方法計有：蒸餾法、煮沸法、逆滲透法、離子交換法、活性碳過濾法和臭氧殺菌法等。這些方法有的隻能單純的殺菌，有的可以去除細菌、微生物和懸浮固體，有的能除去三氯甲烷、有機物和惡臭。隻有RO逆滲透式的水處理技術，才可稱得上最先進的、實用的水處理技術。并且可以直接進入家庭、辦公室，這為改變我們的用水狀态有着革命性的意義。

尋找一個理想的淨化水質方法，對改善生活品質，促進健康是相當重要的。我們應該有個共識，淨化水質的目标就是軟化硬度、除去水中對健康有影響的污染物質。

硬水含有鈣鹽和鎂鹽的天然水

通常，地下水如井水、泉水含鹽量較大，地面水如河水、湖水含鹽量較小。在硬水中，鈣、鎂可以以碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等形式存在。當硬水中鈣和鎂主要以碳酸氫鹽，如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2形式存在時，稱為暫時硬水，當這種硬水加熱煮沸時，碳酸氫鹽會分解成碳酸鹽而沉澱除去如果硬水中鈣和鎂主要以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在，則稱為永久硬水，它們不能用煮沸的方法除去。硬水中的鈣鹽和鎂鹽能與肥皂(硬脂酸鈉)作用，生成不溶性的硬脂酸鹽，降低肥皂的去污能力。如果鍋爐内使用硬水，當加熱時鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐内壁上結成水垢。降低鍋爐的熱導率，增加能耗，甚至縮短鍋爐的使用壽命，有時還會堵塞管道。因此，鍋爐用水必須經過軟化處理。

硬水中含鹽量通常以硬度來表示。硬度單位常用“度”表示，1度相當于每升水中含10mg的CaO，生活飲用水的總硬度要求小于25度。

軟水隻含少量可溶性鈣鹽和鎂鹽的天然水

或是經過軟化處理的硬水。天然軟水一般指江水、河水、湖（淡水湖）水。經軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為 1.0～50 毫克/升後得到的軟化水。雖然煮沸就可以将暫時硬水變為軟水，但在工業上若采用此法來處理大量用水，則是極不經濟的。

測試

在一份水樣中加入 pH=10.0 的氨性緩沖溶液和少許鉻黑T指示劑，溶液呈紅色；用EDTA 标準溶液滴定時， EDTA 先與遊離的Ca2+配位，再與Mg2+配位；在計量點時， EDTA 從MgIn-中奪取Mg2+，從而使指示劑遊離出來，溶液的顔色由紅變為純藍，即為終點。

當水樣中Mg2+極少時，由于CaIn- 比 MgIn- 的顯色靈敏度要差很多，往往得不到敏銳的終點。為了提高終點變色的敏銳性，可在 EDTA标準溶液中加入适量的 Mg2+（在EDTA 标定前加入，這樣就不影響EDTA與被測離子之間的滴定定量關系），或在緩沖溶液中加入一定量的Mg—EDTA 鹽。

水的總硬度可由EDTA 标準溶液的濃度c(EDTA) 和消耗體積 V（mL）來計算。以CaO 計，單位為 mg/L。

優缺點

優點

硬水并不對健康造成直接危害。實際上，根據英國國家研究院（the National Research Council）的研究，硬水質的飲用水富含人體所需礦物質成分，是人們補充鈣、鎂等成分的一種重要渠道。進一步的研究指出：當某一地區水中的礦物質溶量很高的時候，飲用水将成為人們吸收鈣等成分的主要來源：溶于水中的鈣是最易為人體吸收的。

缺點

1. 和肥皂反應時産生不溶性的沉澱，降低洗滌效果。（利用這點也可以區分硬水和軟水）

2. 工業上，鈣鹽鎂鹽的沉澱會造成鍋垢，妨礙熱傳導，嚴重時還會導緻鍋爐爆炸。由于硬水問題，工業上每年因設備、管線的維修和更換要耗資數千萬元。

3. 硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊亂，即所謂的“水土不服”；用硬水烹調魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使産量降低，而且影響豆腐的營養成分。奶粉沖泡中的使用時，奶粉因為本身含有蛋白質和礦物等營養成分，加上高硬度的硬水的沖泡會加重對寶寶身體的負擔。嬰兒的内髒還未發育完全，礦物成分過量攝入可能會引起消化不良，所以礦物成分含量較低的軟水更适合沖泡奶粉。