آب سخت به آب حاوی کاتیون های منیزیم ، کلسیم ، آهن ، منگنز ، استرانسیم و ... گفته میشود. ولی با توجه به اینکه مقدار آهن ، منگنز و استرانسیم در آب بسیار کم میباشد بنابراین مجموع کلسیم و منیزیم موجود در آب، سختی آب به حساب می آید.
انواع سختی آب :
سختی آب بر دو نوع سختی دائم (permanent hardness) و سختی موقت (temporary hardness) میباشد و مجموع آنها را سختی کل (Total hardness) مینامند.
سختی گیر آب به منظور رفع سختی آب مورد استفاده قرار میگیرد. مقدار سختی آب بر مبنای مقدار املاحی نظیر کلسیم، منیزیم، آهن و منگنز بر حسب میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم اندازه گیری می شود. در این راستا آب نرم سختی زیر 50 میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم دارد که در استانداردهای تاسیساتی نظیر اشری و کریر توصیه میشود که سختی آب تغذیه در سیستم‌های تاسیساتی در این محدوده است. اگر سختی آب بین 51 الی 100 میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم باشد به آن آب نرم (متوسط) می‌گویند. اگر سختی آب بین 101 الی 150 میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم باشد به آن آب سخت (کم) می‌گویند. اگر سختی آب بین 151 الی 200 میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم باشد به آن آب سخت (متوسط) می‌گویند. اگر سختی آب بین 201 الی 300 میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم باشد به آن آب سخت می‌گویند و اگر سختی آب بیش از 300 میلی گرم بر لیتر بر مبنای کربنات کلسیم باشد به آن آب خیلی سخت می‌گویند. سختی آب ایران به طور متوسط در مقیاس سخت و خیلی سخت است به همین دلیل مشکلات رسوبات گچی و آهکی بسیار دیده میشود.
یکی از بزرگترین مشکلات آب برای استفاده خوراکی و همچنین استفاده از آب در قسمت های گوناگون صنایع وجود املاح کلیسیم و منیزیم با میزان بیشتر از اندازه نرمال است که به آن سختی آب گفته می شود. اغلب در منابع آب زیر زمینی به خاطر گذر آب از لایه های مختلف خاک، سختی آب بیشتر از منابع آب سطحی است. از لحاظ بهداشتی سختی بیش از اندازه آب باعث نابسامانی در گوارش غذا و نیز به وجود آمدن سنگ کلیه خواهد شد به صورتی که بیشترین سختی مجاز سختی کل برای استفاده آب آشامیدنی 500ppm است. اما می شود نتیجه گرفت که بی وزن کردن آب در تأسیسات صنعتی به مراتب بسیار با اهمیت تر و فوری تر از موارد تأمین نیاز های خانگی و شرب است به این دلیل که در بیشتر صنایع آب مورد بهره برداری قرار میگیرد و در قسمت های پروسه و تولید می بایست بسیار خالص و بدون املاح باشد و اقتضا می کند که سختی آب خروجی از دستگاه سختی گیر دائما صفر پی.پی.ام باشد.
برای از بین بردن سختی آب روش های گوناگونی هست که می شود گفت رایج ترین روش ها برای حذف سختی بکارگیری از سختی گیر رزینی ( تبادل یونی ) و همچنین روش شیمیایی سختی گیری است.
سختی گیر رزینی - فیلتر پلی فسفات
سختی آب در سیستم‌های گرمایشی، سرمایشی و آب شرب تاسیساتی موجب تشکیل رسوب در لوله ها، پمپ‌ها، مبدلهای حرارتی، دیگ ها و ... می گردد که با کاهش انتقال حرارت، خوردگی و گرفتگی باعث ایجاد اختلال در تاسیسات میشود. به همین دلیل ضروری است که سختی آب حذف شود. یک راهکار متداول و سنتی استفاده از رسوب گیرهای رزینی است که املاح کلسیم و منیزیم را از آب جداسازی می‌نماید. رسوب زداها انواع مختلفی دارند اما سختی گیرهای کاتیونی در صنعت تاسیسات رواج دارند که دارای رزینهای شیمیایی سدیمی است که در هنگام عبور آب سخت از روی بستر رزین، املاح کلسیم و منیزیم با سدیم تعویض می‌شوند. رزینها با املاح سختی به تدریج اشباع شده و کارایی جذب املاح سختی را از دست می‌دهند. بنابراین با استفاده از آب نمک رقیق 10 درصد با عملیات شستشوی رزین و بکواش، رزینها احیا و به حالت اولیه بر می‌گردند.
اموارد کاربرد دستگاه سختی گیر رزینی :
سختی آب ناشی از وجود کاتیون های دو یا چند ظرفیتی، خصوصا یون های کلسیم و منیزیم محلول در آب می باشد که موجب بروز مشکلاتی شامل رسوب و تولید کف می شود. بالا بودن سختی آب (Hardness) موجب بروز مشکلاتی شامل موارد زیر خواهد شد:
- تشکیل رسوب بر روی دستگاه های حرارتی مانند دیگ های بخار، برج های خنک کننده، چیلر و لوله ها که موجب مسدود شدن مسیر لوله ها و شیرآلات، و کاهش بازدهی انتقال حرارت و افزایش مصرف سوخت می شود.
- نامحلول شدن و رسوب دادن مواد صابونی در هنگام ترکیب با سختی آب و در نتیجه کاهش بازدهی شوینده ها به دلیل مصرف بیشتر مواد شوینده در تماس با آب سخت
- تشکیل کف حاصل از واکنش بین یون های سختی در آب و صابون و در نتیجه ایجاد لک بر روی سطوح شیشه ای، فلزی، بطری ها و لوازم خانگی
مشکلات ذکر شده بیانگر اهمیت سختی گیری در صنعت آب و سختی گیری آب صنعتی و آب خانگی می باشند. سختی گیر رزینی متداول ترین دستگاه جهت کاهش پارامتر سختی آب می باشد که با استفاده از روش تعویض یونی و به کمک رزین های کاتیونی، کلسیم و منیزیم محلول در آب را از آن جدا می نماید. این رزین ها عملا کلسیم و منیزیم (سختی موقت) را با سدیم (نمک طعام) تعویض کرده و آب سخت (Hard water) را به آب نرم (Soft water) تبدیل می نمایند.
