Nước cứng là một vấn đề phổ biến, ảnh hưởng đến nguồn nước ở hơn 85% quốc gia, và Florida không phải là ngoại lệ. Nguyên nhân chính gây ra nước cứng là do sự hòa tan của các khoáng chất như Canxi, Magie và Mangan.
Độ “cứng” của nước được định nghĩa bằng khả năng trung hòa xà phòng của nước. Thông thường, độ cứng được đo bằng nồng độ tương đương của canxi cacbonat (CaCO3). Hiệp hội Chất lượng Nước (Water Quality Association) phân loại độ cứng của nước thành bốn cấp độ. Nước được coi là rất cứng khi nồng độ canxi vượt quá 10.5 grain trên gallon (gpg) hoặc 180 phần triệu (ppm).
| Độ cứng của nước | Grains trên Gallon (gpg) | Phần triệu (ppm, hoặc mg/L) |
|---|---|---|
| Hơi cứng | 1.0-3.5 | 17.1-60 |
| Cứng vừa phải | 3.5-7.0 | 60-120 |
| Cứng | 7.0-10.5 | 120-180 |
| Rất cứng | >10.5 | >180 |
Độ cứng của nước ở Hoa Kỳ
Bản đồ dưới đây minh họa dữ liệu từ năm 1975 về độ cứng của nước trên khắp nước Mỹ. Mặc dù có niên đại, nhưng độ cứng của nước dựa trên nồng độ hóa học ion chính. Thành phần hóa học ion chính trong nước ngầm tương đối ổn định và thường không thay đổi theo thời gian. Dữ liệu này vẫn được coi là chính xác và hữu ích cho các đánh giá hiện tại.
Các khu vực màu đỏ trên bản đồ biểu thị độ cứng cao hơn 180 ppm, được coi là rất cứng. Các khu vực màu trắng có độ cứng từ 120 đến 180 ppm, được coi là cứng. Phần lớn diện tích Florida nằm trong khu vực có nước cứng.
Độ cứng của nước ở Florida
Nồng độ canxi thường cao trong nước ngầm ở Florida. Nguyên nhân chính là do địa hình karst đặc trưng của bang. Karst là một loại địa hình được hình thành do sự hòa tan của đá cacbonat bên dưới bề mặt. Sâu bên dưới lòng đất Florida là một lớp đá vôi xốp được gọi là Hệ tầng chứa nước Floridan. Nền đá vôi của Florida có cấu trúc dạng tổ ong với các vết nứt, hốc và đường hầm ngầm chứa đầy nước ngọt. Hồ chứa ngầm rộng lớn này được gọi là hệ tầng chứa nước Floridan. Nước được lưu trữ trong tầng chứa nước được gọi là nước ngầm. Các nhà khoa học ước tính rằng có hơn một triệu tỷ gallon nước ngầm chứa trong tầng chứa nước này.
Ưu và nhược điểm của nước cứng
Nước cứng hình thành do sự hòa tan của các khoáng chất Canxi, Magie và Mangan. Canxi, Magie và Mangan không phải là chất gây ô nhiễm. Chúng là những dưỡng chất thiết yếu hàng ngày. Nghiên cứu không chỉ ra tác động xấu đến sức khỏe khi uống nước cứng.
Tuy nhiên, nhược điểm chính của nước cứng liên quan đến việc giặt giũ, cặn xà phòng trong bồn rửa và bồn tắm, vết đốm trên bát đĩa và cửa phòng tắm, cũng như các vấn đề về hệ thống ống nước, chẳng hạn như tắc nghẽn đường ống do tích tụ khoáng chất.
- Cặn xà phòng trong bồn rửa và bồn tắm
- Vết bẩn bám vòng quanh bồn tắm
- Vết đốm trên bát đĩa hoặc cửa phòng tắm
- Giảm khả năng tạo bọt và làm sạch của xà phòng và chất tẩy rửa
- Quần áo xỉn màu và ngả vàng với cặn xà phòng, cần xả thêm để loại bỏ
- Tắc nghẽn đường ống do tích tụ khoáng chất
- Tăng chi phí làm nóng nước do tích tụ khoáng chất, giảm hiệu quả của máy nước nóng
Xử lý độ cứng của nước
Các hệ thống cung cấp nước công cộng thường được làm mềm nếu độ cứng vượt quá 200 ppm. Làm mềm nước bằng vôi là một quy trình xử lý nước sử dụng canxi hydroxit, hoặc nước vôi, để làm mềm nước bằng cách loại bỏ các ion canxi và magie. Trong quy trình này, vôi ngậm nước được thêm vào nước để nâng độ pH và kết tủa các ion gây ra độ cứng.
Độ cứng của nước không phải là một chất gây ô nhiễm. Việc xử lý là tùy thuộc vào sở thích cá nhân. Độ cứng dưới 7.0 grain trên gallon, hoặc 120 ppm có thể không gây ra cặn bám và màng xà phòng đáng kể. Kết tủa hóa học và trao đổi ion là hai quy trình làm mềm nước phổ biến nhất.
Hệ thống trao đổi ion thường được gọi là máy làm mềm nước. Do các thiết bị làm mềm nước đã có mặt trên thị trường xử lý nước từ lâu, công nghệ này đã phát triển cao và hoạt động hiệu quả để giảm độ cứng của nước.
Cơ chế hoạt động của trao đổi ion là gì? Một quá trình vật lý và hóa học lọc nước qua môi trường trao đổi được gọi là nhựa trao đổi ion. Thông thường, nhựa là một vật liệu tổng hợp hoặc tự nhiên, giống như cát, được phủ các ion natri tích điện dương. Khi canxi và magie hòa tan thành các ion tích điện dương, một môi trường trao đổi ion được tạo ra. Nước chảy qua thiết bị trong khi nhựa giải phóng các ion natri của nó và sẵn sàng trao đổi chúng với các ion canxi và magie. Nước chảy ra khỏi thiết bị bây giờ được coi là nước mềm. (Penn State Extension)
Nhược điểm chính của việc làm mềm nước là các rủi ro tiềm ẩn về sức khỏe đối với những người có chế độ ăn ít natri. Natri được thêm vào nước khi độ cứng (ví dụ như canxi) bị loại bỏ. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng rủi ro có vẻ thấp nhất khi nước uống chứa nhiều khoáng chất và cao nhất khi nước mềm. Người tiêu dùng có thể muốn xem xét việc lắp đặt một đường ống dẫn nước bỏ qua đến nguồn nước nhà bếp để nấu ăn và uống.
Ngoài ra, nước đã làm mềm làm tăng khả năng hòa tan kim loại nặng từ đường ống, mối hàn và phụ kiện ống nước. Nồng độ đồng, chì, kẽm và cadmium tăng lên được tìm thấy trong nước mềm, đặc biệt là khi nước đọng qua đêm trong hệ thống ống nước. Nồng độ kim loại nặng có thể vượt quá tiêu chuẩn nước uống chính của Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA), đặc biệt đối với nước đọng qua đêm trong các phụ kiện và vòi nước bằng đồng thau.
Những điều cần cân nhắc trước khi mua máy làm mềm nước
Các câu hỏi cần hỏi trước khi bạn mua máy làm mềm nước:
- Độ cứng sẽ được loại bỏ bao nhiêu? Cần bao nhiêu nước đã làm mềm? Máy làm mềm có dễ làm sạch hoặc sửa chữa không? Nhà cung cấp có cung cấp dịch vụ không? Chi phí là bao nhiêu (cả chi phí vận hành và chi phí bảo trì)?
Mặc dù có nhiều thương hiệu và kiểu máy trao đổi ion trên thị trường, nhưng về cơ bản tất cả chúng đều hoạt động giống nhau với một số khác biệt nhỏ về các tính năng bổ sung. Hầu hết các máy làm mềm nước không được đánh giá về hiệu quả, mà chỉ về các tính năng tiện lợi như kích thước, yêu cầu bảo trì và sở thích cá nhân.
Các giải pháp thay thế cho hệ thống trao đổi ion
Hai loại hóa chất được sử dụng để làm mềm nước cho giặt giũ tại nhà là Sal Soda và Calgon.
- Sal Soda (Na2CO3·10H2O) kết hợp với canxi và magie để tạo thành các hạt rắn. Các hạt này lắng xuống cùng với các hạt bụi bẩn trong quá trình giặt. Việc sử dụng các chất phụ gia kết tủa như Sal Soda có thể không làm sạch hoàn toàn đồ giặt của bạn vì các hạt rắn có thể bám vào vải.
- Calgon (Na2 [Na4(PO3)6]) làm mềm nước bằng cách kết hợp với canxi và magie để tạo thành các hợp chất hòa tan trong dung dịch. Việc sử dụng các chất phụ gia không kết tủa như Calgon có tác động tiêu cực đến môi trường vì chúng có hàm lượng phốt phát cao, thúc đẩy sự phát triển của tảo trong vùng nước địa phương.
Các thiết bị xử lý nước từ tính vĩnh cửu đã được tiếp thị dựa trên nhiều tuyên bố khác nhau về tác dụng của chúng đối với độ cứng của nước và sự hình thành cặn liên quan. Hiệp hội Chất lượng Nước chưa thể xác định các tiêu chuẩn cho các sản phẩm này và báo cáo hiệu suất không nhất quán cho đến nay. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng không có sự thay đổi nào xảy ra trong các tính chất vật lý và hóa học hoặc nồng độ ion canxi của nước được xử lý bằng các thiết bị này (Lực lượng đặc nhiệm về từ tính của Hiệp hội Chất lượng Nước, 2001).
