น้ำกระด้าง (Hard water) เป็นปัญหาทั่วไปในครัวเรือนทั่วโลก แต่หลายคนไม่แน่ใจว่าน้ำกระด้างหมายถึงอะไรและส่งผลกระทบต่อชีวิตประจำวันอย่างไร ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกว่าความกระด้างของน้ำคืออะไร ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร ผลกระทบต่อบ้านของคุณ และวิธีแก้ไขที่มีอยู่เพื่อต่อสู้กับน้ำกระด้าง
น้ำกระด้างคืออะไร
น้ำกระด้าง (Hard water) คือน้ำที่มีแร่ธาตุละลายอยู่ในปริมาณสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งแคลเซียมและแมกนีเซียม เมื่อน้ำฝนตกลงมาซึมผ่านชั้นดิน ตะกอนของหินปูน หรือยิปซัม ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนต ไบคาร์บอเนต และซัลเฟต
น้ำฝนโดยปรกติจะไม่กระด้างตามธรรมชาติ แต่เมื่อน้ำนั้นซึมผ่านพื้นดิน น้ำจะดูดซับแร่ธาตุเหล่านี้จากหินและดิน โดยเฉพาะหินปูน ยิ่งน้ำดูดซับแร่ธาตุได้มากเท่าไร น้ำก็จะยิ่ง “กระด้าง” มากขึ้นเท่านั้น
น้ำกระด้างอาจมีประโยชน์ต่อสุขภาพหากได้รับในปริมาณที่พอเหมาะ แต่อาจก่อให้เกิดปัญหาร้ายแรงในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งต้องตรวจสอบความกระด้างของน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงในหม้อน้ำ หอคอยหล่อเย็น และอุปกรณ์อื่นๆ
น้ำกระด้างเกิดขึ้นได้อย่างไร
การก่อตัวของน้ำกระด้างเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่เริ่มต้นจากฝน เมื่อน้ำฝนไหลผ่านหินที่มีแร่ธาตุสูง เช่น หินปูน ชอล์ก หรือยิปซัม ก็จะละลายแคลเซียมและแมกนีเซียมในปริมาณเล็กน้อย เมื่อเวลาผ่านไป การสะสมของแร่ธาตุที่ละลายอยู่นี้จะนำไปสู่การพัฒนาของน้ำกระด้าง
แร่ธาตุเหล่านี้ไม่เป็นอันตรายต่อการบริโภค แต่สามารถสร้างความเสียหายให้กับระบบประปา เครื่องใช้ หรือแม้แต่ผิวหนังและเส้นผมของคุณได้
ประเภทของน้ำกระด้าง
ความกระด้างของน้ำสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท:
น้ำกระด้างชั่วคราว (Temporary Hardness of Water)
การที่มีแมกนีเซียมและแคลเซียมคาร์บอเนตอยู่ในน้ำทำให้เกิดเป็นน้ำกระด้างชั่วคราว ในกรณีนี้ความกระด้างในน้ำสามารถขจัดออกได้โดยการต้มน้ำ
เมื่อเราต้มน้ำ เกลือที่ละลายน้ำได้ของ Mg(HCO3)2 จะถูกแปลงเป็น Mg(OH)2 ซึ่งไม่ละลายน้ำ จึงตกตะกอนและถูกกำจัดออก หลังจากการกรอง
น้ำกระด้างถาวร (Permanent Hardness of Water)
เมื่อแมกนีเซียมและแคลเซียมมีอยู่ในรูปของคลอไรด์และซัลไฟด์ในน้ำ เราเรียกว่าน้ำกระด้างถาวร เนื่องจากการกระด้างชนิดนี้ไม่สามารถขจัดออกได้ด้วยการต้ม
เราสามารถขจัดระดับกระด้างนี้ได้โดยการบำบัดน้ำด้วยโซดาซักผ้า คาร์บอเนตที่ไม่ละลายน้ำจะเกิดขึ้นเมื่อโซดาซักผ้าทำปฏิกิริยากับเกลือซัลไฟด์และคลอไรด์ของแมกนีเซียมและแคลเซียม
วิธีทราบว่าคุณมีน้ำกระด้าง
คุณอาจสงสัยว่าจะบอกได้อย่างไรว่าน้ำในบ้านของคุณกระด้างหรือไม่ ต่อไปนี้คือสัญญาณทั่วไปบางประการของน้ำกระด้าง:
- การสะสมของตะกรัน: น้ำกระด้างจะทิ้งคราบขาวคล้ายตะกรันไว้บนก๊อกน้ำ ฝักบัว และอ่างล้างจาน คุณอาจสังเกตเห็นการสะสมนี้ในเครื่องใช้ เช่นเครื่องล้างจานและเครื่องซักผ้าด้วย
- คราบสบู่: แร่ธาตุในน้ำกระด้างจะทำปฏิกิริยากับสบู่ ทำให้เกิดฟิล์มเหนียวที่ล้างออกยาก ทำให้เกิดคราบสบู่ในอ่างล้างจาน และอ่างอาบน้ำ
- ผิวและผมแห้ง: น้ำกระด้างสามารถชะล้างน้ำมันตามธรรมชาติออกจากผิวและผม ทำให้ผิวแห้ง ระคายเคือง และหมองคล้ำ
- ผ้าแข็ง: เสื้อผ้าที่ซักด้วยน้ำกระด้างอาจรู้สึกแข็ง หยาบ และดูหมองคล้ำ แม้จะซักแล้วก็ตาม
- การไหลของน้ำลดลง: เมื่อเวลาผ่านไป ตะกรันอาจสะสมภายในท่อ ทำให้การไหลของน้ำลดลง และทำให้เกิดปัญหาด้านระบบประปา
หน่วยการวัด
เราสามารถวัดปริมาณกระด้างในน้ำได้โดยการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ ความกระด้างในน้ำทั้งหมดเป็นผลรวมของความเข้มข้นโมลาร์ของ Ca2+ และ Mg2+ (แคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน) ในหน่วย mol/L หรือ mmol/L
แม้ว่าความกระด้างของน้ำโดยทั่วไปจะวัดเฉพาะความเข้มข้นรวมของแคลเซียมและแมกนีเซียม (ไอออนโลหะที่มีประจุไฟฟ้า 2 ชนิดที่พบมากที่สุด) แต่เหล็ก อะลูมิเนียม และแมงกานีสก็พบในระดับสูงในบางพื้นที่เช่นกัน
การมีเหล็กอยู่จะทำให้แคลเซียมมีสีน้ำตาล (เหมือนสนิม) แทนที่จะเป็นสีขาว (สีของสารประกอบอื่นๆ ส่วนใหญ่)
หน่วยต่างๆ ที่ไม่ค่อยนิยมใช้ได้แก่ระดับความกระด้างทั่วไป (dGH) ระดับเยอรมัน (°dH) ส่วนต่อล้าน (ppm, mg/L) เกรนต่อแกลลอน (gpg) ระดับอังกฤษ (°e, e หรือ °Clark) หรือระดับฝรั่งเศส (°fH, °f หรือ °HF ใช้อักษร f ตัวเล็กเพื่อป้องกันความสับสนกับองศาฟาเรนไฮต์)
หน่วยมาตรฐาน SI คือ มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L)
มาตรฐานน้ำกระด้างในประเทศไทย
สำหรับน้ำดื่มอ.ย กำหนดให้ไม่เกิน 100 มิลลิกรัมต่อลิตร ดังรายละเอียดด้านล่าง
| พารามิเตอร์ | กรมอนามัย | อย | สมอ |
|---|---|---|---|
| ความกระด้าง (Hardness) | ไม่เกิน 500 มก./ล. | ไม่เกิน 100 มก./ล. | ไม่เกิน 100 มก./ล. |
วิธีการวัดความกระด้างของน้ำ
1.การไทเทรต (Titration)
โดยทั่วไปจะถูกวัดโดยการไทเทรตด้วยสีด้วยสารละลาย EDTA การไทเทรตเกี่ยวข้องกับการเติมตัวบ่งชี้และสารละลายไทเทรนต์ในปริมาณเล็กน้อยลงในตัวอย่างน้ำจนกว่าตัวอย่างจะเปลี่ยนสี
คุณสามารถไทเทรตตัวอย่างเพื่อดูความกระด้างรวม (Total hardness) แต่วิธีนี้ต้องทำโดยผู้เชี่ยวชาญ และทำในห้องปฎิบัติการ
2.ชุดทดสอบ (Test Kits)
การทดสอบ Hardness ชนิดนี้ใช้ที่หยดเพื่อเติมสารละลาย EDTA ลงในตัวอย่าง และจำนวนหยดจะแปรผันตามความกระด้างของน้ำ
ชุดทดสอบเหมาะที่สำหรับตัวอย่างอุตสาหกรรมที่อาจมีโลหะในความเข้มข้นสูง เช่น ทองแดง มีชุดทดสอบอื่นๆ สำหรับการวัดความแข็งของแคลเซียมและแมกนีเซียมแยกกัน
3.แถบทดสอบ (Test strip)
เมื่อจุ่มแถบทดสอบความกระด้างของน้ำลงในตัวอย่างน้ำ แถบทดสอบจะปรากฏสีขึ้น และแถบทดสอบจะถูกจับคู่เปรียบเทียบกับสีด้านข้างกล่อง
ซึ่งจะแสดงสีสำหรับความเข้มข้น 0, 25, 50, 120, 250 และ 425 ppm หรือ 1, 1.5, 3.7, 15 และ 25 gpg เป็นการทดสอบเบื้องต้นเพื่อประเมินข้อมูลอย่างคร่าวๆ เท่านั้นแลไม่ควรใช้แถบทดสอบหากต้องการค่าที่เป็นตัวเลขที่แม่นยำ
4.การวัดสีหรือการวัดค่าสเปกตรัม
ใช้เครื่องวัดสี (Color meter) หรือเครื่องวัดค่าสเปกตรัม (Spectrophotometer) เมื่อคุณต้องการวัดความกระด้างของน้ำที่อ่อนมาก โดยที่ความเข้มข้นคาดว่าจะน้อยกว่า 4 มก./ล. ในรูปของ CaCO3 (วิธีแคลมาไจต์)
ใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์เมื่อคุณต้องการวัดความกระด้างต่ำพิเศษในน้ำ โดยที่ความเข้มข้นคาดว่าจะน้อยกว่า 1 มก./ล. ในรูปของ CaCO3 (วิธีคลอโรฟอสโฟนาโซ)
