+7 (3412) 912-158
+7 (912) 016-79-41

О воде

Накипь образуется при нагреве или испарении жёсткой воды, портя не только визуальное восприятие, например, ванной комнаты, но и приводя к ряду негативных последствий, а именно:

  • выпадая в осадок, слой накипи сужает проход трубопроводов, особенно в местах изгибов, приводя к потере давления и засорам;
  • выступая в роли изолятора, «шуба» накипи снижает теплоотдачу нагревательных элементов техники (в электрочайниках и кофе-машинах, котлах и бойлерах), «заставляя» увеличивать потребление электроэнергии для достижения или поддержания требуемой температуры. Слой накипи в 1 мм увеличивает затраты тепловой энергии на 10%, а если на стенках котла или бойлера наросло 13 мм, то теряется уже 70% тепла. Все это приводит к повышенному износу техники, сокращению срока службы и ее преждевременному выходу из строя.
  • накипь выводит из строя оборудование, подвижные элементы кранов и вентилей;
  • под слоем накипи постепенно развиваются коррозионные процессы, также ведущие к преждевременной поломке оборудования.
  • накипь в виде отложений или белых разводов образуется на душевом шланге, гусаке и рычагах смесителя, на бортике и внутри ванны, на горловине и ободке унитаза;
  • ущерб от накипи отражается и на сантехнических резиновых прокладках и уплотнителях, снижая их эластичность и способствуя их разрыву.

Практически каждый из нас сталкивался с проблемами, связанными с образованием накипи. Достаточно привести примеры с «зарастанием» ТЭНов стиральной машины или водонагревателя, образование известкового налета от капель воды на хромированных смесителях в ванной и на кухне, появления белого налета на посуде. Что такое накипь и почему она образуется?

Накипь — это твердые отложения солей жёсткости, которые формируются, главным образом, структурами кристаллов карбоната кальция (CaCO3). Соли жёсткости — ионы кальция (Ca2+), магния (Mg2+) и бикарбоната (HCO3-) — попадают в систему водоснабжения в растворенном виде из грунтовых вод и известняковых артезианских скважин, что обуславливает наличие жёсткой воды в системе водоснабжения практически всех географических поясов России. Считается, что употребление жёсткой воды не имеет негативных последствий для здоровья. В тоже время, жесткая вода негативно влияет на вкус воды, способствует плохому вспениванию моющих средств, сушит кожу

  1. «Народные» методы удаления накипи. В быту мы нередко сталкиваемся с вопросом как избавиться от накипи. Физически стереть накипь, особенно намокшую, довольно сложно. При этом, убрать накипь с пластиковой поверхности легче, чем с металлической. Поэтому применение приборов с пластиковым покрытием предпочтительнее там, где вода жёсткая. Пластиковые поверхности можно зачищать от накипи щеткой с нейлоновым ворсом, желательно, с применением очистителей, содержащих сульфаминовую кислоту или аналоги. Доступной альтернативой может быть обыкновенной столовый уксус, являющийся 3-15% раствором слабой уксусной кислоты. Налейте равные части уксуса и воды в трубу или емкость, которую необходимо очистить и оставьте на ночь. После вылейте смесь и промойте водой. Если накипь по-прежнему осталась, налейте смесь еще раз, но уже с большим содержанием уксуса и выдержите большее время. Не следует применять для удаления накипи с металлических поверхностей сильных неорганических кислот, таких как соляная, серная или азотная, так как они будут вызывать коррозию металла, включая нержавеющую сталь и алюминий. Белые пятна, образующие на посуде, могут быть удалены как с помощью специальных средств, продающихся в магазинах, так и просто протиркой посуды замшей или хлопковым полотенцем сразу после мытья.
  2. Чтобы предотвратить образование накипи надо снизить или убрать жёсткость воды, т.е. осуществить умягчение воды. Метод умягчения воды основан на применении специальных реагентов, которые переводят соли жёсткости из раствора в нерастворимую форму с дальнейшей фильтрацией полученного осадка. Основными реагентами для умягчения воды являются сода и гашеная известь.
  3. Катионирование. Метод удаления накипи основан на реакции ионного обмена. Специальные гранулы из ионообменной смолы поглощают из воды ионы кальция и магния, переводя их в очень труднорастворимую форму, как бы «запирая» их внутри гранул, а отдавая взамен в воду ионы натрия и водорода. Таким образом, соли жёсткости убираются из раствора и вода становится мягче.
  4. Обратный осмос. Этот метод умягчения воды основан на применении синтетических полупроницаемых мембран, размер ячейки которых можно сопоставить с размером молекулы воды. Мембрана осуществляет селективное разделение воды на молекулы воды и прочие примеси, включая и соли жёсткости. Т.е., вода после мембраны выходит уже умягченная.
  5. Существуют также «экзотические» способы умягчения воды. Например, для использования в системе отопления можно собирать в ёмкости и использовать дождевую воду, которая образуется испарением и не содержит солей жёсткости.

Все эти методы объединяет наличие расходных частей, требующих регулярной замены и/или наличие дорогостоящего оборудования. Применение реагентов, зачастую, неблагоприятно сказывается на экологии

6) Магнитная обработка воды как средство борьбы с накипью и коррозией получила известность еще в 1945 г. (бельгийский патент № 460560, выданный Т. Вермайрену).

Существуют приборы, основанные на постоянных магнитах, определенное расположение которых вдоль трубопровода приводит к тому, что текущая вода оказывается под воздействием переменного магнитного поля.

Использование электрических приборов, создающих переменное электромагнитное поле, эффективно даже при стоячей воде.

И те, и другие приборы имеют свои достоинства.

Приборы на постоянных магнитах не требуют подвода энергии (электропитания).

Электрические приборы легко масштабируются (использование на трубопроводах различных диаметров и различных расходов воды).

В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих этот эффект. Но в целом все они сходятся в одном: ионы растворенных в воде соединений находятся в гидратных оболочках, образование которых связано с тем, что молекула воды несимметрична и обладает дипольным моментом, т.е. сторона молекулы, куда смещены атомы водорода имеет положительный заряд, а сторона с атомом кислорода — отрицательный, и, поэтому молекулы воды как бы прилипают к ионам растворенных в воде соединений:

— под действием переменного магнитного поля движущийся электрический заряд (молекула воды имеет два центра с положительным и отрицательным зарядами) подвергается силе Лоренца, в результате чего происходит деформация и разрушение гидратных оболочек ионов растворенных в воде соединений, что ведет к снижению гидратации и повышению возможности сближения и агрегации;

— в результате в объеме воды при протекании реакции преобразования растворенного в воде гидрокарбоната кальция в Са(НСО3)2 в CaCO3 и угольную кислоту H2CO3 достаточно легко образуются центры фазовых превращений карбоната кальция с дальнейшим образованием кристаллов CaCO3 в потоке воды.

В принципе при термоумягчении воды также происходит разрушение гидратных оболочек ионов растворенных в воде соединений, но вследствие ускорения теплового движения частиц. И происходит это на горячей поверхности (источнике тепла), а не в объеме воды.

Казалось бы несущественное отличие в принципе и месте разрушения гидратных оболочек и, соответственно, месте протекания реакции образования карбоната кальция, приводит к серьёзному различию получаемого результата. Дело в том, что кристаллический карбонат кальция имеет в природе несколько различных полиморфных модификаций (кристаллы, отличающиеся структурой кристаллической решетки), основными являются кальцит и арагонит. Различие в структуре кристаллической решетки приводит к существенному различию в физических свойствах. Арагонит имеет большую плотность и температуру плавления. Но главным обстоятельством является то, что адгезионные свойства, определяющие способность к слипанию и прилипанию к поверхностям конструкций выше у кальцита.

Так вот при термоумягчении на горячей поверхности образуется кальцит, который и создает слой накипи, а при нуклеации (образовании центров фазовых превращений) в объеме воды, что имеет место при (электро)магнитной обработке, образуется арагонит.

Кристаллы арагонита, образовавшиеся в результате электромагнитной обработки воды не прилипают к стенкам конструкции и выносятся с потоком. Обнаружить их образование достаточно просто: надо дать обработанной воде отстояться в емкости (банке, ведре, тазу), и на поверхности образуется тонкая белая пленочка или будут плавать у дна небольшие белые хлопья — это и есть кристаллы арагонита.

Хорошо, это мы предотвратили образование кальцита на нагревательном элементе, но есть еще один эффект — удаление уже существующей накипи.

Дело в том, что большинство химических реакций обратимы, если не разъединить вещества участвующие в реакции. Как было отмечено выше карбонат кальция образуется в результате реакции преобразования растворенного в воде гидрокарбоната кальция в Са(НСО3)2:

Ca2+ + 2HCO3- ←→ CO2(aq) + CaCO3(s) + H2O

образующийся в результате которой углекислый газ при наличии свободной поверхности (контакта с воздухом) улетучивается из воды, т.е. вещества, участвующие в реакции разделяются! Однако, если дело происходит в трубе, когда углекислому газу некуда выйти (нет контакта воды с воздухом), в воде происходит образование угольной кислоты:

CO2 + H2O ←→ H2CO3

Это слабая кислота и, как отмечено выше, неустойчивое соединение. Но при отсутствии открытой поверхности, когда у углекислого газа нет возможности улетучится из воды, эта кислота существует. И, соответственно, реакция образования карбоната кальция может пойти в обратную сторону, т.е. угольная кислота начнет растворять уже существующий карбонат кальция.

Хорошо, но почему тогда речь идет об удалении уже существующей накипи и очистке котла?! Ведь только что под действием электромагнитного поля образовался карбонат кальция и вместе с ним угольная кислота, соответственно, они и должны прореагировать!

Оказывается все не так просто. Выше было отмечено, что у карбоната кальция существуют полиморфные модификации кальцит и арагонит, отличающиеся своими свойствами. Причем в природе наибольшее распространение получил кальцит, и это связано с тем, что энергия образования его меньше, чем у арагонита. Следовательно, и энергия его разложения также меньше. Таким образом, находящаяся в воде угольная кислота в первую очередь начнет растворять не арагонит, а кальцит, из которого и состоит накипь.

Здесь еще раз необходимо отметить, что угольная кислота — слабая, а накопившийся слой накипи может быть достаточно толстым, поэтому для появления эффекта (заметного улучшения работы водогрейного котла) должно пройти достаточно длительное время — от нескольких дней до двух-трех месяцев. Кроме того, многое зависит и от используемой воды.

Начните
бизнес с нами Стать партнёром
RedConnect