硬水和軟水的常識

1. 硬水與軟水的利弊

小知識：軟水與硬水

水的硬度

水的硬度是指水中鈣、鎂離子的濃度，硬度單位是ppm，1ppm代表水中碳酸鈣含量毫克/升（mg/L）。

軟水與硬水

水分為軟水、硬水，凡不含或含有少量鈣、鎂離子的水稱為軟水，反之稱為硬水。水的硬度成份，如果是由碳酸氫鈉或碳酸氫鎂引起的，系暫時性硬水（煮沸暫時性硬水，分解的碳酸氫鈉，生成的不溶性碳酸鹽而沉澱，水由硬水變成軟水）；如果是由含有鈣、鎂的硫酸鹽或氯化物引起的，系永久性硬水，經煮沸後不能去除。以上兩種硬度合稱為總硬度。 依照水的總硬度值大致劃分，總硬度0-30ppm稱為軟水，總硬度60ppm以上稱為硬水，高品質的飲用水不超過25ppm，高品質的軟水總硬度在10ppm以下。在天然水中，遠離城市未受污染的雨水、雪水屬於軟水；泉水、溪水、江河水、水庫水，多屬於暫時性硬水，部分地下水屬於高硬度水。

當水滴在大氣中凝聚時，會溶解空氣中的二氧化碳形成碳酸。碳酸最終隨雨水落到地面上，然後滲過土壤到達岩石層，溶解石灰（碳酸鈣和碳酸鎂）產生暫時硬水。一些地區的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。

硬水的利弊

硬水有許多缺點：1.和肥皂反應時產生不溶性的沉澱，降低洗滌效果。（利用這點也可以區分硬水和軟水）2.工業上，鈣鹽鎂鹽的沉澱會造成鍋垢，妨礙熱傳導，嚴重時還會導致鍋爐爆炸。由於硬水問題，工業上每年因設備、管線的維修和更換要耗資數千萬元。3.硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊亂，即所謂的「水土不服」；用硬水烹調魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產量降低、而且影響豆腐的營養成分。

那麼硬水毫無是處了嗎？不對，否則怎麼會有那麼多的人買礦泉水喝呢 。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素。科學家和醫學家們調查發現，人的某些心血管疾病，如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質硬度低，死亡率反而高。其實，長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規定：飲用水的硬度不得超過25度 。

2. 硬水與軟水的區別

軟水指的是不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。軟水不易與肥皂產生皂垢，而硬水相反。天然軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。
軟水優勢
· 軟水沏茶，具有泉水的口感，較之自來水感覺更佳更好；
· 軟水沐浴、梳洗使您頭發光滑，皮膚細膩；
· 軟水洗衣，節省各種洗滌劑50%～80%；
· 軟水降低衣物的磨損，使衣物洗後松軟，色澤保持更長久；
· 軟水減少熱水器維修維護；
· 軟水降低管道的維修維護；
· 軟水減少潔具污垢的產生。
性狀
在日常生活中，我們經常見到水壺用久後內壁會有水垢生成，這是因為在我們取用的水中含有不少無機鹽類物質，如鈣、鎂鹽等。這些鹽在常溫下的水中肉眼無法發現，一旦它們加溫煮沸，便有不少鈣、鎂鹽以碳酸鹽形式沉澱出來，它們緊貼壺壁就形成水垢。我們通常把水中鈣、鎂離子的含量用「硬度」這個指標來表示。硬度1度相當於每升水中含有10毫克氧化鈣。低於8度的水稱為軟水，高於17度的稱為硬水，介於8～17度之間的稱為中度硬水。雨、雪水都是軟水，泉水、深井水、海水、都是硬水。
硬水，是指含有較多可溶性鈣鎂化合物的水。
水的硬度是指溶解在水中的鹽類物質的含量，即鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大，反之則小。GPG為水硬度單位， 1GPG表示1 加侖水中硬度離子（ 鈣鎂離子）含量為1 格令。按WQA（水質量協會）標准，水的硬度分為6級：0~0.5GPG為軟水，
0.5~3.5GPG為微硬，
3.5~7.0GPG為中硬，
7~10.5GPG為硬水，
10.5~14.0GPG為很硬，
14.0GPG以上為極硬。
當水在大氣中凝聚時，它與空氣中的二氧化碳反應，形成了叫做碳酸的弱酸。該酸最終隨雨落到地上，然後流過土壤上部到達岩石層，碳酸溶解了石灰（碳酸鈣和碳酸鎂），中和，並同時變硬。一些地區的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。硬水有暫時性及永久性之分，暫時硬水通常關繫到鈣和鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽，這類結晶可長期存在水中，直到氣壓或溫度出現變化，使水份變成超飽和，造成沉澱物，附在熱表面或粗糙表面上，例如管道和熱交換器內，即形成硬水垢；永久性硬水主要關繫到硫酸鈣及硫酸鎂，是不會受到熱和氣壓變化影響，但如水份被蒸發，依然會留下並形成硬水垢。
工業硬水是管道中的鈣、鎂等礦物質會否沉積的工業專有名詞，硬度越高，鈣質越容易沉澱，造成水管、鍋爐等設備阻塞，由於設備維護的費用日益增加，水的硬度已作為生產成本的判斷標准之一。

3. 區別硬水和軟水的方法

鑒別硬水和軟水的方法：
方法1
分別用兩只燒杯取等量水樣。向兩只燒杯中分別滴加等量肥皂水版。泡沫權多、浮渣少的為軟水。反之，泡沫少、浮渣多的為硬水。
方法2
還可以用燒杯加熱，在杯壁留下較多水垢的是硬水。因為硬水是含有較多的可溶性鈣，鎂物質的水，加熱後，這些可溶性的鈣鎂物質轉化成不可溶性的物質，沉澱雜質多的是硬水，雜質越多，水的硬度越大。
方法3
取一干凈、乾燥的玻璃片。分別在不同的位置滴等量水樣。待其完全蒸發後，白色殘留物多的為硬水，反之為軟水。

4. 硬水與軟水有什麼區別

水的硬度（也叫礦化度）是指溶解在水中的鈣鹽與鎂鹽含量的多少。含量多的硬度大，反之則小。1升水中含有10mmgCaO（或者相當於10mmgCaO）稱為1度。軟水就是硬度小於8的水，如雨水，雪水，純凈水等；硬度大於8的水為硬水，如礦泉水，自來水，以及自然界中的地表水和地下水等。
硬水又分為暫時硬水和永久硬水。暫時硬水的硬度是由碳酸氫鈣與碳酸氫鎂引起的，經煮沸後可被去掉，這種硬度又叫碳酸鹽硬度。永久硬水的硬度是由硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質引起的，經煮沸後不能去除。以上兩種硬度合稱為總硬度。
當水滴在大氣中凝聚時，會溶解空氣中的二氧化碳形成碳酸。碳酸最終隨雨水落到地面上，然後滲過土壤到達岩石層，溶解石灰（碳酸鈣和碳酸鎂）產生暫時硬水。一些地區的溶洞和溶洞附近的硬水就是這樣形成的。
硬水有許多缺點：1.和肥皂反應時產生不溶性的沉澱，降低洗滌效果。（利用這點也可以區分硬水和軟水）2.工業上，鈣鹽鎂鹽的沉澱會造成鍋垢，妨礙熱傳導，嚴重時還會導致鍋爐爆炸。由於硬水問題，工業上每年因設備、管線的維修和更換要耗資數千萬元。3.硬水的飲用還會對人體健康與日常生活造成一定的影響。沒有經常飲硬水的人偶爾飲硬水，會造成腸胃功能紊亂，即所謂的「水土不服」；用硬水烹調魚肉、蔬菜，會因不易煮熟而破壞或降低食物的營養價值；用硬水泡茶會改變茶的色香味而降低其飲用價值；用硬水做豆腐不僅會使產量降低、而且影響豆腐的營養成分。
那麼硬水毫無是處了嗎？不對，否則怎麼會有那麼多的人買礦泉水喝呢 。原來鈣和鎂都是生命必需元素中的宏量金屬元素。科學家和醫學家們調查發現，人的某些心血管疾病，如高血壓和動脈硬化性心臟病的死亡率，與飲水的硬度成反比，水質硬度低，死亡率反而高。其實，長期飲用過硬或者過軟的水都不利與人體健康。我國規定：飲用水的硬度不得超過25度 。
硬水經過處理後可以轉化為軟水。下面介紹硬水軟化的三種主要方法：
1. 煮沸法（只適用於暫時硬水）
煮沸暫時硬水時的反應：
Ca(HCO3)2 =CaCO3 ↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2 =MgCO3↓ +H2O+CO2↑
由於CaCO3不溶，MgCO3 微溶，所以碳酸鎂在進一步加熱的條件下還可以與水反應生成更難溶的氫氧化鎂：
MgCO3 +H2O = Mg(OH)2 ↓+CO2↑
由此可見水垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2
2. 石灰——純鹼法 (工業用)
在這種方法中，暫時硬度加入石灰就可以完全消除，HCO3-都被轉化成CO32-。而鎂的永久硬度在石灰的作用下會轉化為等物質的量的鈣的硬度，最後被去除。反應過程中，鎂都是以氫氧化鎂的形式沉澱，而鈣都是以碳酸鈣的形式沉澱。
Ca2+(aq) --石灰-蘇打法--> CaCO3(s)
Mg2+(aq)--石灰-蘇打法--> Mg(OH)2(s)
3. 離子交換法
這種方法中用到的離子交換劑，有無機和有機兩種。無機離子交換劑，如沸石等；有機離子交換劑包括：碳質離子交換劑——磺化酶，陰陽離子交換樹脂等。而且一般的離子交換劑在失效後還可以再生。

5. 軟水和硬水的區分標准

1.硬水 含有鈣鹽和鎂鹽的天然水。通常，地下水如井水、泉水含鹽量較大，地面水如河水、湖水含鹽量較小。在硬水中，鈣、鎂可以以碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等形式存在。當硬水中鈣和鎂主要以碳酸氫鹽，如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2形式存在時，稱為暫時硬水，當這種硬水加熱煮沸時，碳酸氫鹽會分解成碳酸鹽而沉澱除去如果硬水中鈣和鎂主要以硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物等形式存在，則稱為永久硬水，它們不能用煮沸的方法除去。

硬水中的鈣鹽和鎂鹽能與肥皂(硬脂酸鈉)作用，生成不溶性的硬脂酸鹽，降低肥皂的去污能力。如果鍋爐內使用硬水，當加熱時鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐內壁上結成水垢。降低鍋爐的熱導率，增加能耗，甚至縮短鍋爐的使用壽命，有時還會堵塞管道。因此，鍋爐用水必須經過軟化處理(見)。

硬水中含鹽量通常以硬度來表示。硬度單位常用「度」表示，1度相當於每升水中含10mg的CaO，生活飲用水的總硬度要求小於25度。

2.軟水 只含少量可溶性鈣鹽和鎂鹽的天然水，或是經過軟化處理的硬水。天然軟水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。經軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為 1.0～50 毫克／升後得到的軟化水。雖然煮沸就可以將暫時硬水變為軟水，但在工業上若採用此法來處理大量用水，則是極不經濟的。軟化水的方法有：①石灰 -蘇打法 。先測定水的硬度，然後加入定量的氫氧化鈣和碳酸鈉，硬水中的鈣、鎂離子便沉澱析出：
Ca(HCO3)2＋Ca(OH)22CaCO3↓＋2H2O
Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O
CaSO4＋Na2CO3CaCO3↓＋Na2SO4②磷酸鹽軟水法。對於鍋爐用水，可以加入亞磷酸鈉（NaPO3)作為軟水劑，它與鈣、鎂離子形成絡合物，在水煮沸時鈣、鎂不會以沉澱形式析出，從而不會形成水垢。此法不適合於飲用水的軟化。③離子交換法。沸石和離子交換劑雖然都不溶於水，但其中的鈉離子和氫離子可與硬水中的鈣、鎂離子發生交換反應，使鈣、鎂離子被沸石、人造沸石、離子交換劑吸附而被除去。長期使用後失效的沸石和離子交換劑可以通過再生而重復使用，故此法是既經濟又先進的軟水法。

6. 硬水和軟水的概念

現代科學分析認為，泡茶用水有軟水和硬水之分，所謂軟水是指每升水中鈣離子和鎂離子的含量不到10毫克，凡鈣離子和鎂離子的含量超過10毫克的即為硬水。

7. 硬水和軟水的區別

硬水和軟水的區別有：

1、水的物質含量不一樣：軟水不含或含較少可溶性鈣、鎂內化合物容，硬水含有較多可溶性鈣鎂化合物。

2、軟水不易與肥皂產生皂垢，而硬水相反。硬水並不對健康造成直接危害，但是會給生活帶來很多麻煩，比如用水器具上結水垢、肥皂和清潔劑的洗滌效率減低等。利用這點可以區分硬水和軟水。

3、硬水可以經過處理轉化為軟水，經軟化處理的硬水指鈣鹽和鎂鹽含量降為 1.0～50 毫克/升後得到的軟化水。用直流電源作動力，使水中的離子選擇性地透過離子交換膜而獲得軟水。

4、通常我們所說的"硬水"與"軟水"，主要是指碳酸鈣和碳酸鎂的含量，以「毫克碳酸鈣/公升 水」或「ppm」來表示，稱為水的硬度。

8. 如何辨別硬水和軟水

1、取一杯熱水，把肥皂切碎投入其中，肥皂能完全溶解，冷卻後成為一種半透明液體（肥皂較多則成凍），即為軟水；若冷卻後水面有一層未溶解的白沫則為硬水。

2、還可以用燒杯加熱，在杯壁留下較多水垢的是硬水。因為硬水是含有較多的可溶性鈣，鎂物質的水，加熱後，這些可溶性的鈣鎂物質轉化成不可溶性的物質，沉澱雜質多的是硬水，雜質越多，水的硬度越大。

3、味覺辨別。

軟水：鈣鎂的量少，味道柔和、適用泡茶、沖咖啡、做飯。

硬水：鈣鎂的量多，味道含礦物質越多，澀味和厚重感越強。

生活中如果長期使用硬水，會出現熱水器效能降低，加濕器、淋浴噴頭常被堵塞，沐浴、洗臉後，皮膚發澀、發緊，衣物、毛巾洗幾次後發硬的現象；如果長期飲用硬水，水中的無機礦物質不能被有效地消化、吸收，便會積留在人體內，誘發動脈硬化、心血管、結石等各類疾病。

(8)硬水和軟水的常識擴展閱讀

硬水軟化方法

1、離子交換法：

採用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前最常用的標准方式。主要優點是：效果穩定準確，工藝成熟。可以將硬度降至0。採用這種方式的軟化水設備一般也叫做「離子交換器」、軟水機、軟水器。

2、膜分離法：

納濾膜（NF）及反滲透膜（RO）均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是，效果明顯而穩定，處理後的水適用范圍廣；但是對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。一般較少用於專門的軟化處理。