硬水與軟水的解析
水的硬度（也叫礦化度）是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大，反之則小。1升水中含有10mmgCaO（或者相當于10mmgCaO）稱為1度。軟水就是硬度小于8的水，如雨水，雪水，純凈水等；硬度大于8的水為硬水，如礦泉水，自來水，以及自然界中的地表水和地下水等。
硬水又分為暫時硬水和硬水。暫時硬水的硬度是由碳酸氫鈣與碳酸氫鎂引起的，經煮沸后可被去掉，這種硬度又叫碳酸鹽硬度。硬水的硬度是由硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質引起的，經煮沸后不能去除。以上兩種硬度合稱為總硬度。
當水滴在大氣中凝聚時，會溶解空氣中的二氧化碳形成碳酸。碳酸最終隨雨水落到地面上，然后滲過土壤到達巖石層，溶解石灰（碳酸鈣和碳酸鎂）產生暫時硬水。一些地區的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。
硬水有許多缺點：1.和肥皂反應時產生不溶性的沉淀，降低洗滌效果。（利用這點也可以區分硬水和軟水）2.工業上，鈣鹽鎂鹽的沉淀會造成鍋垢，妨礙熱傳導，嚴重時還會導致鍋爐爆炸。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產量降低、而且影響豆腐的營養成分。
那么硬水毫無是處了嗎？不對，否則怎么會有那么多的人買礦泉水喝呢 。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素。科學家和醫學家們調查發現，人的某些心血管疾病，如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質硬度低，死亡率反而高。其實，長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規定：飲用水的硬度不得超過25度 。
硬水經過處理后可以轉化為軟水。下面介紹硬水軟化的三種主要方法：
1. 煮沸法（只適用于暫時硬水）
煮沸暫時硬水時的反應：
Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑
由于CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂：
MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑
由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2
2. 石灰——純堿法 (工業用)
在這種方法中，暫時硬度加入石灰即可，HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度，最后被去除。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉淀，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉淀。
Ca2+(aq) --石灰-蘇打法-->CaCO3(s)
Mg2+(aq)--石灰-蘇打法-->Mg(OH)2(s)
3. 離子交換法
這種方法中用到的離子交換劑，有無機和有機兩種。無機離子交換劑，如沸石等；有機離子交換劑包括：碳質離子交換劑——磺化酶，陰陽離子交換樹脂等。而且一般的離子交換劑在失效后還可以再生。
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2024-06-21
