Czy przewodność wody oraz jej twardość są w jakikolwiek sposób ze sobą powiązane? Czy twardość wody ma wpływ na przewodność? Co się dzieje z przewodnością wody po jej zmiękczaniu? To pytania, które mogą interesować osoby, które już znają nieco tematy związane z uzdatnianiem wody lub interesują się akwarystyką. Czy w ogóle powinno się w jakikolwiek sposób łączyć ze sobą pojęcie twardości wody oraz jej przewodności?
Przewodność wody – co warto wiedzieć?
Przewodność elektrolityczna właściwa wody jest miarą zdolności wody do przewodzenia energii elektrycznej. Oznacza się ją dla przybliżonej oceny stopnia mineralizacji wody oraz jej zanieczyszczenia. Nie może być jednak traktowana jako miara jakości wody, ponieważ w tej znajduje się wiele związków, które nie przewodzą prądu, jak na przykład związki organiczne. Dodatkowe informacje na ten temat można znaleźć w artykule: Tester jakości wody – co to takiego?
Przewodność elektrolityczna wody jest zamiennie nazywana również przewodnością elektryczną wody, a także konduktancją wody. Jest to wartość określająca zdolność wody do przewodzenia energii elektrycznej. To z kolei umożliwia ocenę stopnia nasycenia wody w minerały, czyli inaczej rzecz ujmując, stopnia jej zasolenia. Podstawowe kationy, które mogą znajdować się w wodzie to: Ca, Mg, Na, HCO3, SO4, Cl. Udział poszczególnych jonów może być zróżnicowany. Pomiar przewodności pozwala na:
- Przybliżone określenie siły jonowej
- Określenie zasolenia wody
- Określenie suchej pozostałości
- Określenie zawartości substancji rozpuszczonych
Przewodność elektryczna wody jest tym większa, im więcej znajduje się w niej jonów – zarówno kationów, jak i anionów. Mała ilość rozpuszczonych soli to też mała przewodność. Przykładem może być woda demineralizowana. Z kolei rodzajem wody, która dobrze przewodzi prąd, może być woda morska. Polskie normy wskazują, że dopuszczalna wartość przewodności wody powinna wynosić maksymalnie 2500 μS/cm.
Pomiar przewodności elektrycznej stosuje się do ustalenia całkowitej ilości soli rozpuszczonych w wodzie (TDS). Wartością wpływającą na przewodność elektrolityczną wody jest nie tylko ilość rozpuszczonych w niej substancji, ale również temperatura. Wzrost temperatury powoduje wzrost ruchliwości jonów, a to skutkuje wzrostem przewodnictwa.
Twardość wody – co warto wiedzieć?
Twardość wody jest cechą wody, wynikającą główne z występowania w niej jonów wapnia i magnezu, w mniejszym stopniu także żelaza, manganu oraz innych substancji. Jak już pisałem w artykule: Czym jest twarda woda i jak ją zmiękczyć? Kiedyś była to wartość odnosząca się do stopnia pienienia mydła w wodzie. Najczęściej mówi się o twardości ogólnej. Na tą jednak składa się twardość przemijająca i stała. W innym rozróżnieniu twardość węglanowa oraz niewęglanowa. Więcej informacji także w artykule: Jak usunąć twardość wody? Twarda woda powoduje w domu dwa niepożądane zjawiska. Pierwszym, najważniejszym i najbardziej znanym jest osad, zwany powszechnie kamieniem kotłowym. Ponadto im twardsza woda, tym trudniejsze zwilżanie powierzchni i rozprowadzanie po nich wszelkiego rodzaju środków czystości. Twarda woda sprawia wiele problemów technicznych, w tym związanych z kotłem grzewczym, AGD korzystającym z wody, utrzymaniem gospodarstwa domowego, samym korzystaniem z niej w życiu codziennym.
Czy przewodność wody i twardość to pojęcia pokrewne?
Przewodności elektrycznej wody oraz twardości wody nie można rozumieć jako pojęć pokrewnych, a już tym bardziej zamiennych. Łączy je jednak pewna zależność. Stopień twardości wody będzie miał wpływ na przewodność. Im w wodzie jest wyższa twardość, czyli zawartość jonów (głównie) wapnia i magnezu, tym bardziej wzrasta przewodność elektryczna.
Czy przewodność wody zmienia się po zmiękczaczu wody?
Podczas procesu zmiękczania wody z wody usuwane są jony wapnia oraz magnezu. W taki sposób powstaje woda miękka, która nie powoduje powstawania kamienia kotłowego (zobacz: Co musisz wiedzieć o kamieniu kotłowym? Przyczyny, usuwanie, zapobieganie). Należy jednak pamiętać, że jest to proces wymiany jonowej, czyli miejsce jonów wapnia i magnezu zajmują neutralne jony sodu. Zasolenie wody pozostaje więc takie samo, a zdarza się, że może być też wyższe (choćby z powodu powstawania chlorku sodu).
W jaki sposób mierzyć przewodność wody?
Pomiar przewodności elektrolitycznej wody wykonuje się z pomocą konduktometru. Jest on używany do oznaczania jonów w badanej próbce oraz sprawdzenia stopnia jej zanieczyszczenia. Taki pomiar ma swoje zastosowanie między innymi w:
- Monitorowaniu jakości wód chemicznych
- Monitorowaniu jakości wód gruntowych
- Sprawdzaniu jakości wód głębinowych
- Kontroli jakości ścieków
- Monitorowaniu jakości wody używanej w szpitalach
- Sprawdzaniu jakości wody mineralnej
Z pomocą konduktometru sprawdza się także jakość wód stosowanych do produkcji. Ta metoda jest regularnie stosowana w wielu odnogach przemysłu: spożywczego, farmaceutycznego, piwowarskiego, kosmetycznego, a także w produkcji farb oraz lakierów. Określenie przewodności jest ważne przy ocenie właściwości korozyjnych wody.
Pomiar przewodności elektrolitycznej stosuje się również do oceny całkowitej ilości soli rozpuszczonych w wodzie (wskaźnik TDS). Do prawidłowego odczytu potrzebna jest znajomość jakości wody oraz jej przewodności. Wskaźnik TDS stosuje się między innymi do oceny i monitorowania stopnia powstawania osadów wewnątrz rur, zaworów, filtrów akwarystycznych. Wskaźnik TDS ma również bardzo duże znaczenie przy sprawdzaniu zawartości składników odżywczych dla roślin w uprawach hydroponicznych (bezglebowych). Kilka słów na ten temat także w artykule: Jakie parametry powinna mieć woda do szklarni?
Jak mierzyć twardość wody?
Twardość wody najczęściej ustala się na podstawie metody miareczkowania. To daje najdokładniejszy wynik. Rekomendowanym do zastosowania sposobem jest użycie kropelkowego testera twardości wody. Do próbówki z surową wodą dodaje się odczynnik zgodnie z instrukcjami producenta. W pewnym momencie woda zmienia swoje zabarwienie. Na podstawie ilości kropli odczynnika dodanych do próbki ustala się realny stopień twardości wody. Cały proces opisałem już w artykule: Tester twardości wody – jaki wybrać? Oprócz kropelkowych testerów twardości wody, na rynku można się spotkać także z paskowymi testerami twardości wody, jednak są one znacznie mniej dokładne.
Są sytuacje, w których twardość wody surowej można wnioskować na podstawie pomiaru TDS lub przewodności wody, jednak to wymaga posiadania dużej ilości dodatkowych informacji: czy woda jest surowa, czy już zmiękczana, jakie jest obecnie stężenie chlorków w wodzie. Na podstawie takich danych można mniej więcej szacować twardość. Jest to jednak technika niewymierna i pozostawiająca wiele wątpliwości.
W wodzie wodociągowej oraz pochodzącej ze studni pojawiają się głównie sole wapnia i magnezu, czyli składniki, które w największym stopniu tworzą twardość wody. Pozostałe składniki przeważnie występują w znacznie mniejszych ilościach. Ze względu na taką sytuację w wielu przypadkach uzyskanie wartości na mierniku TDS będzie w przybliżeniu odpowiadało twardości wody. Z kolei wartość na mierniku przewodności wyrażona w μS/cm to szacunkowo może być dwukrotna wartość twardości wody. Takie szacunki nie są jednak adekwatne do każdego przypadku. Przelicznik z całą pewnością nie sprawdzi się przy niskiej twardości wody lub podwyższonym stężeniu chlorków. Wtedy twardość rzeczywista będzie niższa, niż wskazywałyby na to wyliczenia na podstawie przewodności.
Kiedy znaczenie ma przewodność, a kiedy twardość wody?
W domowych warunkach przewodność wody oraz wartość TDS będą miały znaczenie dla akwarystów. Takie dane są potrzebne do utrzymania wody w akwarium w odpowiednim stanie. Wskaźnik TDS przyda się również baristom i osobom zainteresowanym wpływem jakości wody na ostateczny smak, aromat i body kawy (Aromatyczna kawa jak z najlepszej kawiarni? Kluczowa jest jakość wody). Miernik TDS będzie także przydatny do kontroli działania membrany osmotycznej.
Kontrola stopnia twardości wody ma znaczenie dla komfortu jej używania w gospodarstwie domowym oraz stanu technicznego domowych instalacji. Im wyższa twardość wody, tym więcej niedogodności, o czym można przekonać się czytając: Twarda woda w domu – poznaj szokując fakty! Ustalenie twardości wody pomaga w doborze odpowiedniego zmiękczacza wody, wydajności i ilości żywicy jonowymiennej wewnątrz.
Kilka słów podsumowania
Pojęcia twardości wody oraz jej przewodności nie należy ze sobą łączyć. Są to zupełnie oddzielne parametry, wskazujące zupełnie inne dane związane z jakością wody. Ten artykuł jest dobrym wyjaśnieniem dla tych, którzy kiedykolwiek mieli wątpliwości w tej kwestii bądź nie rozumieli różnic.
