เข้าใจน้ำกระด้าง (Hard water) คืออะไร: ความหมายและวิธีการตรวจวัด

น้ำกระด้างคืออะไร?

น้ำกระด้าง (หรือความกระด้างของน้ำ) หมายถึงปริมาณแร่ธาตุในน้ำ น้ำกระด้างคือน้ำที่มีแร่ธาตุละลายอยู่ในปริมาณสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งแคลเซียมและแมกนีเซียม น้ำที่ตกลงมาจากท้องฟ้าจะถือว่าอ่อนเนื่องจากยังไม่สัมผัสกับแร่ธาตุ

น้ำที่ไหลออกมาจากก๊อกน้ำต้องผ่านการเดินทางอันยาวนานเพื่อมาถึงจุดนั้น และระหว่างทางนั้นก็จะมีสารปนเปื้อน แร่ธาตุ และโลหะหนักจำนวนหนึ่งที่ส่งผลต่อ “ความกระด้าง” ความกระด้างนี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพื้นที่และแหล่งที่มาของน้ำ น้ำกระด้างเกิดขึ้นเมื่อน้ำซึมผ่านตะกอนของหินปูน ชอล์ก หรือยิปซัม ซึ่งประกอบด้วยแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนต ไบคาร์บอเนต และซัลเฟตเป็นหลัก ความกระด้างของน้ำวัดจากความเข้มข้นของไอออนบวกหลายค่าในน้ำ ซึ่งโดยทั่วไปคือไอออนของแคลเซียม (Ca²⁺) และแมกนีเซียม (Mg²⁺)

1. น้ำกระด้างชั่วคราว

ความกระด้างชั่วคราวเกิดจากการมีแร่ธาตุไบคาร์บอเนตละลายอยู่ (แคลเซียมไบคาร์บอเนตและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนต) เมื่อละลาย แร่ธาตุประเภทนี้จะให้ไอออนบวกของแคลเซียมและแมกนีเซียม (Ca²⁺, Mg²⁺) และไอออนลบของคาร์บอเนตและไบคาร์บอเนต (CO^2-₃ และ HCO^–₃) การมีไอออนบวกของโลหะทำให้น้ำกระด้าง

ความกระด้างของน้ำชั่วคราวเกิดจากแคลเซียมไบคาร์บอเนตและแมกนีเซียมไบคาร์บอเนต ความกระด้างประเภทนี้สามารถกำจัดได้โดยการต้ม ซึ่งจะเปลี่ยนไบคาร์บอเนตให้เป็นคาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำและตกตะกอนเป็นตะกรัน

ตัวอย่าง:

Ca (HCO₃)₂ → CaCO₃ ↓ + CO₂ + H₂O

นี่คือสาเหตุที่กาต้มน้ำและหม้อต้มน้ำมักเกิดตะกรันสีขาวหลังจากให้ความร้อนซ้ำๆ

2. น้ำกระด้างถาวร

ความกระด้างถาวรเกิดจากแคลเซียมและแมกนีเซียมซัลเฟตหรือคลอไรด์ (เช่น CaSO₄, MgCl₂) สารประกอบเหล่านี้ไม่สลายตัวเมื่อถูกต้ม ซึ่งแตกต่างจากไบคาร์บอเนต จึงยังคงความกระด้างไว้ ความกระด้างถาวรต้องได้รับการบำบัดทางเคมีหรือการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อกำจัดออก

อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากความกระด้างถาวรที่เกิดจากสารประกอบซัลเฟตและคลอไรด์ ความกระด้าง “ชั่วคราว” นี้สามารถลดลงได้โดยการต้มน้ำหรือการเติมปูนขาว (แคลเซียมไฮดรอกไซด์) ผ่านกระบวนการทำให้ปูนขาวอ่อนตัวลง การต้มจะส่งเสริมการก่อตัวของคาร์บอเนตจากไบคาร์บอเนตและตกตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนตออกจากสารละลาย ทำให้น้ำอ่อนตัวลงเมื่อเย็นตัวลง

ผลกระทบของน้ำกระด้าง

แม้ว่าน้ำกระด้างจะไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ แต่ก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่องานบ้าน การดำเนินงานในโรงงานอุตสาหกรรม และแม้แต่สิ่งแวดล้อม

• ความไม่มีประสิทธิภาพของสบู่: น้ำกระด้างทำปฏิกิริยากับสบู่จนเกิดตะกอนที่ไม่ละลายน้ำที่เรียกว่า คราบสบู่ ทำให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดของสบู่ลดลง
• การเกิดตะกรัน: การให้ความร้อนแก่น้ำกระด้างทำให้เกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมตกตะกอนเป็นตะกรัน ซึ่งสะสมอยู่ภายในกาต้มน้ำ เครื่องทำน้ำอุ่น และท่อน้ำ
• คราบและรอยด่าง: น้ำกระด้างทิ้งคราบขาวหรือรอยเส้นบนเครื่องแก้ว อ่างล้างจาน และกระเบื้องห้องน้ำ
• ปัญหาการซักผ้า: เสื้อผ้าที่ซักด้วยน้ำกระด้างอาจแข็ง หมอง และเสื่อมสภาพเร็วขึ้นเนื่องจากคราบแร่ธาตุตกค้าง
• ประสิทธิภาพเครื่องใช้ไฟฟ้าลดลง: การสะสมของตะกรันลดประสิทธิภาพในการทำความร้อน เพิ่มการใช้พลังงานและค่าบำรุงรักษา

1.การทดสอบด้วยน้ำสบู่

สิ่งที่คุณต้องใช้ ขวดใสสะอาด (ประมาณ 500 มล.) สบู่เหลวบริสุทธิ์ (ไม่ใช่ผงซักฟอก) และน้ำประปา

ขั้นตอน:

1. เติมน้ำประปาลงในขวดจนเต็มครึ่งหนึ่ง
2. หยดสบู่เหลว 10-15 หยด
3. ปิดฝาและเขย่าแรงๆ เป็นเวลา 10 วินาที

สังเกตผลลัพธ์:

1. เกิดฟองมากและน้ำใส: แสดงว่าน้ำอ่อน (ไม่กระด้าง)
2. เกิดฟองน้อยและมีน้ำขุ่น: แสดงว่าน้ำนั้นเป็นน้ำกระด้าง

หมายเหตุ: การทดสอบนี้เป็นเพียงการประเมินคร่าวๆ ไม่ใช่การวัดที่แม่นยำ

2.แถบทดสอบความกระด้างของน้ำ

วิธีที่ง่ายและประหยัดที่สุดสำหรับผู้ใช้ตามบ้าน ที่ไม่ต้องการผลออกมาเป็นตัวเลข และไม่ต้องการความแม่นยำ เป็นเพียงการตรวจประเมินในเบื้องต้น

วิธีการทำงาน:

1. ซื้อชุดทดสอบความกระด้างของน้ำ (หาซื้อได้ทางออนไลน์หรือที่ร้านฮาร์ดแวร์)
2. จุ่มแถบทดสอบลงในแก้วน้ำประปาสักครู่
3. นำแถบทดสอบออกและรอให้สีเปลี่ยน (ปกติ 10-30 วินาที)
4. เปรียบเทียบสีกับตารางที่ให้มาในชุดทดสอบ
5. แต่ละสีจะสัมพันธ์กับระดับความกระด้างของน้ำ (เช่น อ่อน ปานกลาง แข็ง)

ข้อดี: รวดเร็ว ราคาถูก และใช้งานง่าย

ข้อจำกัด: เป็นเพียงค่าประมาณเท่านั้น ไม่เหมาะสำหรับความแม่นยำในห้องปฏิบัติการ

3.เครื่องวัดโดยใช้เครื่องวัด TDS (Total Dissolved Solids)

เครื่องวัดความกระด้างแบบอิเล็กทรอนิกส์ หรือ TDS (Total Dissolved Solids) จะให้ค่าการอ่านค่าแร่ธาตุแบบดิจิทัล

ขั้นตอน:

1. เปิดเครื่องวัดและจุ่มหัววัดลงในแก้วน้ำ
2. รอสักครู่เพื่อให้หน้าจอคงที่
3. บันทึกค่าที่อ่านได้ (เป็น ppm หรือ mg/L)

การตีความ:

• แม้ว่า TDS จะรวมค่าของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมด (ไม่ใช่แค่แร่ธาตุที่ทำให้เกิดความกระด้าง) แต่ค่า TDS ที่สูงมักจะบ่งชี้ว่าน้ำกระด้าง

ข้อดี: รวดเร็ว นำกลับมาใช้ใหม่ได้ แม่นยำสำหรับการวิเคราะห์ทั่วไป

ข้อจำกัด: ไม่สามารถแยกแคลเซียม/แมกนีเซียมได้โดยเฉพาะ

4.เครื่องวัดค่าความกระด้างด้วยเครื่องวัดสี Colorimetric

การทดสอบความกระด้างของน้ำด้วยสี (colorimetric test) อาศัยปฏิกิริยาเคมีระหว่างไอออนของแคลเซียม/แมกนีเซียมกับสารก่อสี เช่น แคลมาไจต์ หรือเอริโอโครม แบล็ก ที (EBT)

เมื่อสารก่อสีทำปฏิกิริยากับไอออนของความกระด้าง จะเกิดสีขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปคือสีแดงหรือสีม่วง โดยความเข้มของสีจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของความกระด้าง

เครื่องวัดสีจะฉายแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (โดยปกติอยู่ในช่วงที่มองเห็น ประมาณ 520–640 นาโนเมตร) ผ่านสารละลาย การทราบระดับความกระด้างจะช่วยให้คุณตัดสินใจเลือกวิธีการปรับสภาพน้ำที่ได้ผลดีที่สุดสำหรับบ้านหรืออุตสาหกรรมของคุณ