Ο όρος «σκληρότητα του νερού» χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό νερών τα όποια δεν προκαλούν καλό αφρισμό όταν χρησιμοποιούνται συνδυαστικά με χρήση σαπουνιού για πλύσιμο σκευών ή και άλλων επιφανειών και σχηματίζουν αποθέσεις (ή αλλιώς επικαθίσεις) σε σωληνώσεις και οικιακές συσκευές.
Η σκληρότητα του νερού οφείλεται κατά κύριο λόγο στην παρουσία ιόντων ασβεστίου (Ca2+) και μαγνησίου (Mg2+), τα οποία περιέχονται στο νερό λόγω διάλυσης σε αυτό κάποιων γεωλογικών πετρωμάτων με τα οποία έρχεται σε επαφή, όπως ο ασβεστίτης, ο γύψος, ο δολομίτης κ.α.
Η σκληρότητα του νερού (ολική σκληρότητα) διακρίνεται σε δύο μέρη:
1. Την ανθρακική ή παροδική σκληρότητα: η οποία αφορά στη σκληρότητα του νερού που οφείλεται σε συνδυασμό κατιόντων ασβεστίου & μαγνησίου με όξινα ανθρακικά ιόντα (HCO3-) & ανθρακικά ιόντα (CO32-) και μπορεί να απομακρυνθεί από το νερό με παρατεταμένη θέρμανση. Αυτό το μέρος της σκληρότητας είναι που σχηματίζει αποθέσεις σε θερμαινόμενες σωληνώσεις ή θερμαινόμενες συσκευές (π.χ. αντιστάσεις, βραστήρες, θερμοσίφωνες κλπ).
2. Την μη ανθρακική ή μόνιμη σκληρότητα: η οποία αναφέρεται στη σκληρότητα του νερού που οφείλεται σε συνδυασμό κατιόντων ασβεστίου & μαγνησίου με άλλα ανιόντα πλην των όξινων ανθρακικών και ανθρακικών ιόντων (π.χ. θειικά ιόντα, χλωριούχα κλπ). Η μόνιμη σκληρότητα δεν κατακρημνίζεται με θέρμανση και υπολογίζεται από τη διαφορά: ολική σκληρότητα – παροδική σκληρότητα.
Η σκληρότητα του νερού υπολογίζεται με κατάλληλες εργαστηριακές μεθόδους (π.χ. φωτομετρική μέθοδος, τιτλοδότηση κ.α) και το αποτέλεσμα δίνεται σε μονάδες mgCaCO3/L (ppm CaCO3) , σε γαλλικούς βαθμούς (0f) ή σε γερμανικούς βαθμούς σκληρότητας(0d).
Οι τιμές σκληρότητας του νερού διαφέρουν από περιοχή σε περιοχή. Στον Πίνακα που ακολουθεί παρατίθεται ο συνήθης χαρακτηρισμός του νερού βάσει της σκληρότητάς του:
Χαρακτηρισμός νερού ppm CaCO3 0f
Πολύ μαλακό νερό 0 – 70 0 – 7
Μαλακό νερό 70 – 150 7 – 15
Ημίσκληρο νερό 150 – 215 15 – 21,5
Σχετικώς σκληρό νερό 215 – 320 21,5 – 32
Σκληρό νερό 320 – 500 32 – 50
Πολύ σκληρό νερό >500 >50
Το σκληρό νερό δεν είναι επικίνδυνο για την υγεία. Όμως, παρόλο που στην ευρωπαϊκή και εθνική νομοθεσία δεν τίθεται ανώτερη επιτρεπτή τιμή σκληρότητας στο πόσιμο νερό, είναι δεδομένο πως υψηλές τιμές σκληρότητας προσδίδουν δυσάρεστη γεύση στο νερό, τα ροφήματα που παρασκευάζονται με χρήση σκληρού νερού δεν είναι εύγευστα (π.χ. καφές, τσάι), ενώ τα φαγητά δεν βράζουν εύκολα.
Η πλέον ενδεδειγμένη μέθοδος απομάκρυνσης των υψηλών τιμών σκληρότητας από το νερό ύδρευσης είναι η χρήση της αντίστροφης όσμωσης. Η αντίστροφη όσμωση είναι μια παγκοσμίως αναγνωρισμένη για την απόδοσή της διαδικασία εξυγίανσης του νερού με τη χρήση ειδικά κατασκευασμένων μεμβρανών. Ασκώντας κατάλληλη πίεση στο νερό που χρίζει επεξεργασίας (ανεπεξέργαστο νερό), το καθαρό νερό περνά από τις μεμβράνες της αντίστροφης όσμωσης και διαχωρίζεται από τους ρύπους που αυτό μπορεί να περιέχει. Το απορριπτόμενο νερό οδεύει στην αποχέτευση και το καθαρό νερό αφού εμπλουτιστεί με φυσικό τρόπο με όλα τα απαραίτητα ιχνοστοιχεία, είναι έτοιμο για κατανάλωση.
Οι μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης θα πρέπει να είναι κατασκευασμένες από κατάλληλο υλικό που να επιτυγχάνει υψηλούς βαθμούς απομάκρυνσης της σκληρότητας, να έχουν τις απαραίτητες πιστοποιήσεις για την επαφή τους με το πόσιμο νερό και η απόδοσή τους να είναι ελεγμένη από αναγνωρισμένο επιστημονικό φορέα.
Βιβλιογραφία
1. World Health Organization, (2011), Hardness in drinking water
2. Talbert Eisenberg & E. Joe Middlebrooks, (1986), Reverse osmosis treatment of drinking water application
3. Jane Kucera, (2010), Reverse osmosis – Industrial applications and processes
4. American Public Health Association (2012), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater
5. American Water Works Association, (2011), Water Quality and Treatment, A Handbook on Drinking Water
6. J. Hrubec, (1995), Quality and Treatment of Drinking Water, The Handbook of Environmental Chemistry, Vol. 5, part B
7. Osmonics, (1997), Pure Water handbook , Osmonics Inc.
8. Environmental Protection Agency, (2014), Drinking water parameters, Microbiological, Chemical and Indicator Parameters in the 2014 Drinking Water Regulation
9. N. F. Gray, (2008), Drinking Water Quality, second edition Cambridge University Press
10. Μανασσής Μίτρακας, (2001) Ποιοτικά χαρακτηριστικά και επεξεργασία νερού