قساوة الماء او عسر الماء

قســـاوة الماء او عسر الماء (ملوحة الماء)
خاصية عند الماء الطبيعي ناجمة عن وجود أملاح الكالسيوم والمغنزيوم منحلة فيه.
وتسمى النسبة الكلية لهذه الأملاح في الماء القساوة الكلية التي تتعين بالمعايرة بالمعقدات.
وتشتمل القساوة الكلية على القساوة المؤقتة التي تنجم عن وجود بيكربونات
الكالسيوم والمغنزيوم في الماء،والقساوة الدائمة وتنجم عن وجود كبريتات وكلوريدات الكالسيوم والمغنزيوم فيه.
ويمكن خفض القساوة المؤقتة بالغليان (ولهذا سميت بالمؤقتة) بينما لا تتأثر به القساوة الدائمة.
واحدات القساوة
الميلي مكافىء غرامي (م.م.غ) ويساوي 0.001 مكافىء غرامي
الجزء بالمليون ppm حيث أن كل واحد ppm يقابل ا مغ من الملح المنحل في كيلو غرام
من المحلول أي في ليتر من الماء العسر بتقريب بسيط
الواحدة الفرنسية (u.f) حيث أن كل واحدة فرنسية تساوي 0.0001 شاردة غرامية من الكالسيوم في الليتر
كما ان هناك واحدات اخرى من اهمها اواحدات الألمانية والأمريكية والروسية وهي أقل استخداما
الماء العس
: هو ماء عادي يذوب به نسبة عالية من الأملاح وخاصة الكالسيوم والماغنسيوم.
وتأتي هذه الأملاح نتيجة سريان الماء في الصخور والتربة وإذابة هذه الأملاح والسريان بها
وكلما زادت نسبة أملاح الكالسيوم والماغنسيوم في الماء زاد عسر الماء.
ويمكن التعرف على الماء العسر بعدم ذوبان الصابون فيه وذلك لتفاعل هذه الأملاح
مع الصوديوم في الصابون مكونة صابوناً معدنياً لا يذوب في الماء.
وهذا هو سبب عدم تكون الرغوة المطلوبة في المياه العسرة.
وهناك عدة أنواع من درجات العسر والتي تختلف من بلد إلى آخر ويقسم الماء من ناحية
عسره إلى نوعين:
(1) العسر المؤقت:
ويرجع إلى احتواء الماء على بيكربونات الكالسيوم والماغنسيوم،
ويمكن إزالة هذا العسر المؤقت بواسطة التسخين.
(2) العسر الدائم:
ويرجع إلى احتواء الماء على كلوريد وكبريتات الكالسيوم والماغنسيوم، ولا يمكن إزالة هذا العسر بواسطة التسخين
ولذلك فإن استعمال هذا الماء في الغلايات يؤدي إلى ترسيب مادة كبريتات الكالسيوم والماغنسيوم علىهيئة طبقة صلبة يصعب ازالتها تؤدي إلى تلف الغلايات. وإزالة هذا العسر الدائم يحتاج إلى تفاعلات كيميائية ولا يتم بواسطة التسخين.
والماء العسر ليس ضاراً بالصحة ولكنه مزعج في استخدامه ومن هذه الأمثلة:
1- يؤثر على كمية الكالسيوم والماغنسيوم في الطعام.
2- تكون بقع على الأطباق والأكواب بعد جفافها وذلك لترسيب ما به من أملاح على مختلف الأدوات.
3- يؤثر على الشعر وعلى طبيعته وحيويته.
4- ترسيب الأملاح الموجودة في الماء العسر داخل أنابيب المياه يؤدي إلى عدم انسياب المياه بالكمية المطلوبة وبالتالي يصعب استخدامها في الحياة العادية والعملية.
5- الاستحمام بالمياه العسرة يؤدي إلى وجود طبقة من الصابون اللزج على الجلد مما يساعد على ترسيب الأوساخ والغبار والبكتيريا الضارة على الجلد ومن الصعب إزالتها،
وتؤدي هذه الطبقة إلى فقد حيوية الجلد ولمعانه وتؤدي إلى تهيج الجلد والتهابه.
6- استخدام المياه العسرة في الغسيل تُعد مزعجة جداً وذلك لأنه لا يساعد في تكوين رغوة مع الصابون أو المنظفات مما يؤدي إلى زيادة استخدامها في عملية التنظيف،
واستخدام الماء العسر في الغسيل يؤدي إلى عدم نظافة الغسيل وخاصة الأبيض منه وتحوله إلى اللون الرمادي مع فقد بياضه ونظافته لعدم إزالة الأوساخ جيداً
كما يؤدي إلى اتلاف الملابس وعدم تحملها عمليات الغسيل فيما بعد وبالتالي فهي غير صالحة في عمليات الغسيل أو النظافة العامة أو الاستحمام كما انها تؤثر على نوعية وسلامة الملابس.
ولذلك يجب تحويل الماء العسر إلى ماء يسر إزالة عسر الماء (تطرية - تحلية الماء).
الأضرار الناتجة عن استعمال الماء العسر:
(1) في الغلايات والمواسير:
يؤدي استعمال الماء العسر بنوعيه المؤقت والدائم في الغلايات إلى ترسيب أملاح
الكالسيوم والماغنسيوم بالحرارة وزيادة تركيزها، ويؤدي وجود تلك الطبقات المترسبة
إلى أضرار كثيرة منها:
(أ) تقليل التوصيل الحراري في مختلف الأوعية الحرارية.
(ب) صعوبة وعدم وصول الحرارة إلى السائل المسخن وبالتالي فقد وزيادة استهلاك الوقود.
(ج) يؤدي وجود تلك الطبقات المترسبة إلى تكون طبقة عازلة مما يؤدي إلى عدم تبريد الأجزاء الملامسة للهب تبريداً نسبياً،
وبالتالي إلى ارتفاع درجة حرارة تلك الأجزاء بشكل خطر قد يؤدي إلى انفجار الغلايات.
(د) قد يؤدي الترسيب المتزايد إلى انسداد مواسير الغلاية وانفجارها.
(2) في الغسيل: يسبب استعمال الماء العسر استهلاكاً كبيراً في الصابون المعدني غير الذائب والذي يرسب على الأسطح المراد غسلها.
(3) في صناعة الغزل والنسيج: تترسب أملاح الحديدوز والمنجنيز على الأنسجة ثم تتأكسد إلى أملاح الحديدك التي تكون بقع سمراء على الأنسجة يصعب إزالتها.
(4) تكون الصدأ وتأكل المعدن.
تهيئة الماء:
ومعناها تهيئة الماء للاستخدام الذي يُعد من أجله وهي تشمل إزالة العسر والتنقية:
(أ) إزالة عسر الماء (تطرية - تحلية الماء):
وتتم بطرق مختلفة الغرض منها استبدال المعادن المسببة للقساوة أو العسر (الكالسيوم والماغنسيوم) بالصوديوم مما يؤدي إلى إزالة أو تقليل عسر الماء.
(ب) تنقية الماء:
الغرض منها إزالة المواد العضوية وإزالة الكائنات الحية الدقيقة والجراثيم من الماء.
هناك ثلاث طرق لتطرية الماء بالتبادل الشاردي وهي:1-
دورة الصوديوم:
وهي طريقة كيميائية تعتمد على إزالة أيونات الكالسيوم والماغنسيوم من الماء بإضافة أيونات الصوديوم بدلاً منها.
2- التيار المتفرغ.
3- نزع الشوادر.
والطريقة الرئيسية لتطرية الماء هي الطريقة الأولى
وتتلخص هذه الطريقة بتمرير الماء القاسي (العسر) من خلال فرشة للمبادلات الكاتيوبية
وهناك تستبدل شوادر المعادن المسببة للقساوة (الكالسيوم والماغنسيوم) بشوادر الصوديوم ويكون معدل التبادل سريعاً جداً ويتم بسهولة وبشكل كامل مهما كانت قساوة الماء.
ومن هذه الطرق طريقة كيميائية وتعتمد على إزالة أيونات الكالسيوم والماغنسيوم من الماء بإضافة أيونات الصوديوم بدلاً منها
ولابد أن تتم هذه الطريقة بدقة شديدة حيث يجب أن تضاف أيونات الصوديوم بنسبة معينة (حوالي 8ملجم لكل لتر) حتى لا تزيد نسبة الصوديوم في الماء.
التبادل الشاردي:
يحدث تبادل شاردي في وسط ما عندما تستبدل شاردة أخرى، عندما يطبق هذا المفهوم على معالجة المياه فهذا يعني أن هناك تبادلاً معكوساً للشوارد بين الطور السائل والطور الصلب.
وهناك نوعان من التبادل الشاردي:
1- التبادل الكايتوني (التبادل القاعدي):
هو استبدال شاردة موجبة (كاتيون) بشاردة موجبة أخرى.
الشوارد الموجبة التي يحتوي عليها الماء الطبيعي هي: الكالسيوم - الماغنسيوم - الصوديوم - الهيدروجين - الحديد - المنغنيز.
2- التبادل الأيوني (التبادل الحامضي):
هو استبدال شاردة سالبة (أيون) بشاردة سالبة أخرى.
الشوارد السالبة التي يحتوي عليها الماء الطبيعي هي: الكلوريد - السلفات - النترات - الكربونات - الهيدروكسيد - الفلوريد.
لتحلية المياه العسرة:
يتم استبدال أيونات الكالسيوم والماغنسيوم بأيونات الصوديوم بحيث تكون نسبة الصوديوم في الماء لا تزيد عن 8ملليجرامات/لتر.
ولأن الماء العسر يحتوي على نسبة من أملاح صوديوم ينصح الأطباء مرضاهم وخاصة المصابين بضغط الدم المرتفع وأمراض القلب بعدم استخدام المياه المحلاة بهذه الطريقة الكيميائية (إضافة الصوديوم)
واستخدام طرق أخرى لتحلية المياه. كما ينصح بعدم استخدام المياه اليسر في الزراعة أو ري الحدائق وذلك لما تحتويه من نسبة عالية من الصوديوم مما يؤثر على نمو النباتات المختلفة.
كما أن الماء اليسر يساعد على ذوبان بعض المعادن مثل الرصاص الموجود في أنابيب المياه كما يؤدي إلى خطورة شديدة عند استخدامها نتيجة لامتصاص الرصاص الذائب.
الصوديوم:
هو أكثر الكاتيونات الموجودة في سوائل جسم الإنسان والبلازما (أي خارج خلايا الجسم المختلفة) وهي تمثل 90% من مجموع الكاتيونات الموجودة في جسم الإنسان،
ولذلك فهي تلعب دوراً حيوياً ومهماً في استقرار نسبة الماء والضغط الأسموزي في السوائل خارج الخلايا المختلفة في جسم الإنسان.
نسبة الصوديوم الطبيعية في جسم الإنسان البالغ السليم وليس في البلازما فقط تتراوح بين 135- 150مللي مول في اللتر.
ويتناول يومياً الإنسان العادي السليم من 130إلى 260مللي مول من الصوديوم (حوالي 8- 15جراماً) وهي تمتص كلها عن طريق الجهاز الهضمي،
ويحتاج الإنسان الطبيعي من 1- 2مللي مول فقط من الصوديوم يومياً ولذلك فالزيادة في الصوديوم يتخلص منها الجسم عن طريق إخراج البول والعرق.
ويؤدي نقص الصوديوم في البلازما عن 135مللي مول/لتر إلى أعراض مرضية منها نقص كمية البول والشعور بالضعف العام وعدم القدرة على التركيز وسرعة ضربات القلب وهبوط حاد في ضغط الدم وخاصة عند الوقوف المفاجئ من وضع الجلوس أو الدم.
وتؤدي زيادة الصوديوم في البلازما عن 150مللي مول/لتر إلى أعراض مرضية مثل الجفاف والعصبية الشديدة نتيجة الجفاف داخل خلايا الجسم وظهور ارتعاش خفيف في اليدين والقلق الزائد والحركات العضلية غير الإرادية وعدم التركيز والزيادة الشديدة في أملاح الصوديوم قد يؤدي إلى غيبوبة.
وقد انتشرت في الآونة الأخيرة أجهزة لتحلية المياه تعتمد على انتزاع الكالسيوم والماغنسيوم من الماء وتطلق مكانها الصوديوم لتصبح المياه مشبعة بالصوديوم بطريقة عشوائية وبتركيز عال جداً
مما يؤدي إلى عديد من الآثار الجانبية لمادة الصوديوم كما ذكر من قبل. ولذلك فلابد من توضيح هذه الآثار الجانبية لقرائنا الأعزاء آملين أن يكون ذلك تحذيراً لهم للاستخدام العشوائي لأجهزة تحلية الماء.
اعداد : المهندسة الكيميائية عالية عدي