Vízlágyítás

Vízkeménység

A természetes édesvizek közül nem mindegyiket lehet közvetlenül bármire felhasználni. Általában nem gondolkodunk azon, hogy miért nem habzik úgy a szappan egy karszthegységbeli üdülő fürdőszobájában, mint egy budapesti csapból folyó vízben.

E különbségnek ugyanaz az oka, amiért nem habzik a szappan, ha krétás kezünket akarjuk megmosni, vagy amiért nem szabad az autók hűtőrendszerébe csapvizet önteni, ami miatt gyorsan tönkremegy a mosógép, ha nem teszünk megfelelő - vízkő elleni - adalékot a mosóvízbe, illetve ez az oka annak is, hogy szilárd bevonat, úgynevezett vízkő válik ki a teáskanna használata közben.

Azokat a vizeket, amelyekben nem habzik a szappan, amelyekben a bab, a borsó főzéskor nem puhul meg, kemény víznek nevezzük. A lágy vizekben jól habzik a szappan, a teáskannában nem csapódik ki vízkő, illetve sokkal többször kell vizet forralni benne, hogy látható mennyiségű vízkő váljék ki. Ezt a különbséget az oldatban lévő két alkáliföldfém-ion, a kalcium- és a magnéziumion okozza. A kalcium- és magnéziumionok reakcióba lépnek a szappan anionjaival és vízben oldhatatlan anyagként kicsapódnak a vízből. A babban, a borsóban is oldhatatlan kalcium-, illetve magnéziumvegyületek csapódnak ki csakúgy, mint a víz forralásakor a teáskannában vagy a mosógépben.

A vízkeménységet a vízben oldott állapotban lévő Ca²⁺ és Mg²⁺ ionok, vagyis az oldott kalcium- és magnéziumsók okozzák.

A vízből forralás hatására csak a kalcium- (Ca(HCO₃)_{2 )} és magnézium-hidrogén-karbonátok (Mg(HCO₃)₂,) csapódnak ki, ezek az ionok okozzák a víz változó keménységét. A vízkő nem más, mint a forralás hatására kicsapódott kalcium- illetve magnézium-karbonát. A lejátszódó kémiai reakció a cseppkőképződés felgyorsított folyamata.  

A kalcium- és magnéziumionok mellett a vízben nem csak hidrogén-karbonát-ionok lehetnek. A kalcium- és magnézium-szulfát, illetve klorid forraláskor nem csapódik ki. Ezek a sók okozzák a -vizek úgynevezett állandó keménységét.

Vízkőképződés

A vízkőképződés egy természetes folyamat. A víz körforgása során a lehulló csapadék a talaj magas szén-dioxid tartalma hatására enyhén savas kémhatású lesz, így könnyen oldani tudja a különböző ásványi sókat. A különböző talajok változó ásványi-anyag tartalma és az azon átfolyó víz talajrétegben  töltött ideje ( az oldódási idő) illetve a víz savasságának mértéke  határozza meg, hogy helyenként a víz mennyi ásványi anyagot tud oldatba vinni. Amilyen könnyen oldódnak ezek az ásványok, olyan könnyen ki is tudnak válni a vízből, kemény rétegben lerakódva a csaptelepen, vízcsövekben és mindenhol ahol víz folyik át. A vízkő csak  savas vegyszerekben oldódik. A vegyszerek használata a környezetet is nagy mértékben szennyezheti.

A víz keménységét német keménységi fokban (nk°) is kifejezhetjük.
A keménység alapján a vizet négy kategóriába soroljuk:

     -0-7 nk° nagyon lágy víz (5 nk° alatti lágy vizet nem lehet szolgáltatni)

     -7-14 nk° lágy víz (sok rétegvíz esik ebbe a kategóriába)

     -14-21 nk° középkemény víz (a háztartási gépek gyártói 16 nk° felett már keménynek ítélik a vizet)

     -21 nk° felett kemény víz (az összes karsztvíz ide tartozik)

     -35 nk° feletti vezetékes víz nem szolgáltatható háztartási célokra

Magyarországon a víz nagyon kevés helyen lágy. 

A kalcium és magnézium tartalom előnyei

Orvosilag bizonyított, hogy a víz keménységének egyik „okozója” a kalcium, rendkívül fontos a csontok és a fogazat épségének megőrzésében, valamint nélkülözhetetlen szerepe van a vér alvadásában. Egy felnőtt embernek naponta 800 mg kálciumra van szüksége. Ennek hiánya a fogazat leromlásához, csontritkuláshoz és vérzékenységhez vezet.
A keménység másik összetevője a magnézium az idegrendszer és az izomzat működésében játszik fontos szerepet. Naponta 300-400 mg-ra van szükségünk belőle. Ha szervezetünkből hiányzik, fáradékonyságot érzünk, és teljesítményünk csökken. Emellett a magnézium hiánya az artériák szűkülését és szívinfarktus kialakulását segíti elő.
Az egészségmegőrző hatása mellett a víz keménysége és élvezeti értéke egyenesen arányos egymással, bár ez megszokás kérdése is.

A kalcium és magnézium tartalom hátrányai

A kemény víz tisztítószer-pazarláshoz vezet, szürkíti és durva tapintásúvá teszi a mosott ruhát. A lágy vízzel mosott ruha fehérebb és puhább. Lerakódásokat képez a vezetékeinkben, háztartási gépeinkben, eltömíti a csöveket, csökkenti a fűtés hatékonyságát, költségnövekedést eredményez. A kemény víz szürke fátyot képez a poharakon tányérokon, mosogatáskor több és más tisztítószer kell, mint ha lágy vízben mosogatnánk. A kemény vízben nehezebb az ételek főzése, és más az ételek íze is. A kemény víz eltömíti a bőr pórusait és allergikus tüneteket okozhat. 
 

A felsorolt problémák megelőzhetők vízlágyító berendezések beépítésével, amelyek a lerakódást okozó fémsókat nagy hatékonysággal távolítják el a vízből.

A vízkeménység megszüntetését, csökkentését vízlágyításnak nevezzük. Ez a vizek kalcium- illetve magnéziumtartalmának csökkentését jelenti.

Vízlágyítás módszerei

A változó keménység forralással jelentősen csökkenthető, mivel ekkor a kalcium- és magnézium-karbonátok legnagyobb mennyisége kicsapódik. A keletkező mészkő (illetve magnézium-karbonát) szűréssel eltávolítható.

Az összes vízkeménység  csökkenthető szódás vagy trisós eljárással, melynek a lényege, hogy a vízkeménységet okozó Ca²⁺ és Mg²⁺ ionokat Na⁺ ionokra cseréljük ki.

Trisós eljárás:                       3CaCl₂  +  2 Na₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂ + 6NaCl

Szódás vízlágyítás:              MgCl₂ +  Na2CO₃ = MgCO₃ + 2NaCl 

Az összes vízkeménység úgynevezett ioncserélő eljárással is csökkenthető, sőt gyakorlatilag meg is szüntethető. Az ioncserélő gyanta alkalmazása költséghatékony, mert a gyanta regenerálható és újra felhasználható. Ioncserélő gyantaként használhatók a szilíciumtartalmú agyagásványok (például a zeolitok, permutitok), amelyek térhálós szerkezetében meglévő, negatív töltésű láncvégekhez kationok (például: Na⁺ vagy K⁺) kötődnek. Amikor a lágyítandó vizet átvezetik a gyantán, a negatív töltésű helyeken megkötődnek a Ca²⁺- és Mg²⁺-ionok, miközben a K⁺- és Na⁺-ionok a vízbe kerülnek.

A regenerálás úgy történik, hogy tömény NaCl vagy KCl oldatot vezetnek át a gyantán melynek következtében a megkötött Mg²⁺ és Ca²⁺ ionok leszakadnak a negatív töltésű helyekről, oda ismét a Na⁺ vagy K⁺ ionok csatlakoznak. A gyanta így újra használható lesz.

Ipari vízlágyítás, lerakódásgátlás

A  vízlágyítás talán az egyik legelterjedtebb vízkezelési és víztisztítási mód Magyarországon.
Az ügyfelek általában akkor szembesülnek a vízkeménységi problémával, amikor egy kútfúrás után megérkezik a vízanalitika eredménye, vagy egész egyszerűen csak azt veszik észre, hogy a berendezések és felületek vízkövesednek. A vízműveknek és minden létesítménynek amely ivóvíz minőségre kötelezett, a mindenkori hatályos rendeletben előírt ivóvíz-minőséget kell betartania ,mely  magas keménységi fokot (35nk°) is engedélyez.  Már ennek az értéknek a fele is (17-18nk°)  kemény víznek számít, és komoly vízkőlerakódásokat okozhat berendezéseinkben. A lerakódások elkerülésére érdemes vízlágyító  vagy lerakódásgátló megoldásokat alkalmaznunk.
A különbség a két folyamat közt, hogy a lerakódásgátló megoldások nem módosítják a víz ásványi anyag-tartalmát, mindősszesen megakadályozzák az ásványi anyagok kiválását a berendezések és csövek felszínén. 

Ioncserélő vízlágyítás:

Ebben az esetben egy műgyanta töltetet, vagy esetleg természetes Zeolit töltetet használunk az ioncserélésre. A kemény víz átáramlik a vízlágyító berendezés tartályában található ioncserélő gyantán, ahol ioncserével megtörténik a vízlágyítás. Ez az ioncserélő gyanta a keménységet okozó kalcium és magnézium ionokat lecseréli keménységet nem okozó nátrium ionokra. Miután az ioncserélő töltet telitődik kálcium-magnézium ionokkal, vagyis kimerült, akkor a vízlágyító regenerálására van szükség. A regenerálás nagy tisztaságú  sótablettával történik úgy,  hogy miközben az oldott só érintkezik az ioncserélő töltet felületével, az felveszi a már említett nátrium, vagy akár kálium ionokat és közben "ledobja" magáról a kálcium-magnézium ionokat, ami azután a vízlágyító berendezésből kikerül a szennyvíz lefolyóba.

Vegyszeres lerakódásgátló: 

A módszer nem vízlágyító módszer.
Ebben az esetben az alkalmazott vegyszer általában egy foszfát alapú vegyszer (pl. polifoszfát), ami burkot képez a kálcium-magnézium ionok köré, így nem engedi lerakódni azokat, vagyis nem enged vízkövesedést okozni. Az alkalmazásnál azt kell figyelembe venni, hogy amikor a víz a csőrendszerből, berendezésből kikerülve elpárolog, akkor a vízkövesedés itt is kialakul. 

 
Elektromos lerakódásgátló: 

Az elektromos lerakódásgátló  egy olyan berendezés, melyet közvetlenül vízvezetékre szerelhetünk fel.   A készülék elektromos impulzusokat bocsát ki, mely eredményeképp  a kalcium- és magnézium-karbonátok nem tudnak kiválni az oldatból, így nem tudnak vízkövesedést okozni. Ez az eljárás sem vízlágyítás, így ebben az esetben azt kell figyelembe venni, hogy mivel a kalcium- és magnéziumionokat nem távolítottuk el a vízből, ezért pangó ágakban, álló vízben, a berendezéstől messze, valamint a vízmelegítés következtében ennek ellenére kialakul a vízkövesedés és lerakódás.

Mágneses lerakódásgátló:

Az előzőekhez hasonló működésű  berendezés, mely a mágneses térrel a kalcium- és magnézium-karbonátokat polarizálja úgy, hogy azok ne tudjanak a csőhálózat falára könnyen feltapadni és vízkövesedést okozni. Az előnyei és hátrányai az előző elektromos lerakódásgátlóval megegyeznek. Szintén nem eredményez lágy vizet.