Vacatures     CLAROS
Nederlands

Hardheid

Wat is hardheid?

Hardheid is een maat voor de zeepverbruikende capaciteit van water. De term komt voort uit een uitdrukking van hoe moeilijk of "hard" het is om kleding met water te wassen. Wanneer zeep wordt gemengd met hard water, worden de mineralen gecombineerd met de zeep en vormen ze een vast neerslagmiddel. Dit vermindert de reinigingsefficiëntie van de zeep en vormt zeepschuim. Naarmate er meer zeep wordt toegevoegd, blijven er vaste stoffen ontstaan totdat de mineralen op zijn. Wanneer de mineralen niet meer beschikbaar zijn, vormt de zeep een sop en werkt het als reinigingsmiddel.

De mineralen die neerslaan met zeep worden vertegenwoordigd door kationen van polyvalente metalen zoals calcium, magnesium, ijzer, mangaan en zink. De concentratie van calcium en magnesium in natuurlijk water is over het algemeen veel hoger dan die van andere polyvalente kationen. Daarom wordt hardheid over het algemeen beschouwd als de concentratie van calcium- en magnesiumionen in water.

Carbonaat- en niet-carbonaathardheid

Hardheid kan worden geclassificeerd als carbonaathardheid en niet-carbonaathardheid. Carbonaathardheid verwijst naar calcium- en magnesiumbicarbonaat. Soms wordt dit tijdelijke hardheid genoemd omdat het kan worden verwijderd of verlaagd door koken. Wanneer dergelijke bicarbonaten worden verwarmd, slaan ze neer in vaste carbonaatvormen. Dit is de belangrijkste oorzaak van ketelsteenvorming in waterketels en boilers. Niet-carbonaathardheid wordt voornamelijk veroorzaakt door calcium- en magnesiumnitraten, chloriden en sulfaten. Niet-carbonaathardheid wordt soms aangeduid als permanente hardheid.

De hoeveelheid carbonaathardheid versus niet-carbonaathardheid kan worden vastgesteld door de alkaliteit te meten. Als de alkaliteit gelijk is aan of groter is dan de hardheid, is alle hardheid carbonaat. Overmatige hardheid is niet-carbonaathardheid. Hardheid wordt gewoonlijk in mg/L gerapporteerd als CaCO 3. Omdat alkaliteit ook wordt gerapporteerd als CaCO 3 kunnen de resultaten van de twee tests direct worden vergeleken. De totale hardheid is de som van alle carbonaatzouten en niet-carbonaatzouten van calcium en magnesium die in het water aanwezig zijn.

Waarom hardheid meten?

Over het algemeen vormt hard water vaste afzettingen die hoofdzakelijk bestaan uit calcium- en magnesiumzouten en die apparatuur kunnen beschadigen, terwijl zacht water corrosief kan zijn. Daarom is het belangrijk de hardheid van uw proceswater te meten en te weten hoe hard het water is om de delicate balans tussen ketelsteenvorming en corrosiviteit te behouden.

Hoewel bepaalde hardheid aanvaardbaar kan zijn voor bepaalde waterkwaliteitsappplicaties, vereisen andere applicaties geen hardheid om ketelsteenvorming en schade aan apparatuur te voorkomen. Daarom is het vaak nodig om de hardheid te verwijderen door middel van neerslag of ionenuitwisseling. Om deze processen te optimaliseren, is het soms belangrijk om de calcium- en magnesiumgehaltes afzonderlijk te controleren, samen met de totale hardheid.

Bovendien kan magnesium andere waterkwaliteitstests verstoren, zoals stikstof- en ammoniumsalicylaatmethoden. Bezoek deze gerelateerde parameterpagina's voor meer informatie over ammonium en stikstof.

Bij Hach® vindt u de testapparatuur, hulpmiddelen, training en software die u nodig hebt om de waterhardheid in uw specifieke applicatie correct te bewaken en te beheren.

Aanbevolen producten om hardheid te meten

EZ Series hardheidsanalysers

De EZ Series online analysers bieden meerdere opties voor de bewaking van totale hardheid en calciumhardheid in water.

Lees meer

SL1000 - PPA draagbare parallelle analyser - draagbare colorimeter met USB

De Hach SL1000 Draagbare parallelle analyser (PPA) voert dezelfde testen uit met minder dan de helft van de handelingen.

Lees meer

Testkits voor digitale titrator

Voor de digitale titrators van Hach worden een uiterst precieze dispenser en vervangbare titrantpatronen gebruikt, voor zeer accurate resultaten in het veld of het laboratorium.

Lees meer

AT1000 titratiebundel, totale hardheid, Ca & Mg (ISE)

Alles wat u nodig hebt voor titratie met totale hardheid (Ca & Mg) in één pakket.

Lees meer

AT1000-titratiebundel, totale hardheid (kleur)

Alles wat u nodig hebt voor titratie met totale hardheid (kleur) in één pakket.

Lees meer

Teststrips

Hoogwaardige Hach-chemie op een gebruiksvriendelijke teststrip. U hoeft de strip alleen in het monster te dompelen en met de op de fles afgedrukte kleuren te vergelijken om een uitlezing te krijgen. Teststrips zijn nauwkeurig, draagbaar en kostenefficiënt.

Lees meer

 

Welke processen vereisen hardheidsbewaking?

Drinkwaterindustrie

Overmatige hardheid van het afgewerkte water dat vrijkomt in het distributiesysteem kan kalkaanslag veroorzaken. Als het water te zacht is, kan dit corrosie van de leidingen veroorzaken. Het uitlogen van lood en koper kan dus leiden tot schending van de regel voor Lead and Copper Rule (LCR, regel voor lood en koper).

Een helder glas water geeft aan dat bewaking van de waterkwaliteit belangrijk is voor de volksgezondheid. Helderheid is misleidend en bewaking van hardheid beschermt tegen corrosie door ijzer en koper.

Afvalwater

Bewaak tijdens slibontsluiting de hardheid om efficiëntie te optimaliseren. De biodegradatie van zeep en de zuurstofopname door geactiveerd slib worden beïnvloed door verhoogde hardheidsconcentraties.

Een egalisatiebassin bij een zuiveringsinstallatie.

Testen van zwembad- en wellnesswater

Water dat te "hard" is, kan kalkaanslag en afzettingen van calciumcarbonaat veroorzaken. "Zacht water" corrodeert leidingen en oppervlakken in het zwembad, die calcium (zoals pleisterwerk) en andere mineralen bevatten.

Waterhardheid in zwembaden kan de oppervlakken van het zwembad beschadigen en leidingen corroderen.

Energie-industrie

Waterhardheid kan kalkaanslag veroorzaken in waterketels en boilerpijpen. Daarom is het van cruciaal belang om alle zouten te bewaken en te verwijderen, met name zouten die hardheid veroorzaken.

Ketelpijpen in een energiecentrale kunnen worden beïnvloed door waterhardheid die ketelsteen veroorzaakt.

Chemische industrie

Controleer binnenkomend water op mineraalgehalte om de waterkwaliteit en zintuiglijke factoren van het product goed aan te passen. Bewaak de prestaties van wateronthardingssystemen om ketelsteenvorming te voorkomen en beoordeel de belasting op systemen met omgekeerde osmose. Continue bewaking van ketel-/koelwater (dat de condensor verlaat) helpt bij het detecteren van minuten en fluctuerende hardheidsniveaus die na verloop van tijd ketelsteenvorming in leidingen, condensors en drogers kunnen veroorzaken. Hierdoor kunnen operators de hardheidsniveaus beheren, waardoor schade en inkomstenderving als gevolg van uitvaltijd worden voorkomen.

Een chemische fabriek.

Voedingsmiddelenindustrie

Bewaak en beheer de totale hardheid om het toevoerwater voor de ketel en koeltoren te optimaliseren. Dit minimaliseert het gebruik van chemicaliën, voorkomt corrosie/aanslag en beschermt de installatie-apparatuur.

Koeltorens bij deze voedselproductie-installatie bewaken de hardheid om het voedingswater te optimaliseren.

Mijnbouwindustrie

Water is essentieel voor metaal- en mijnbouwactiviteiten, maar de industrie is zelden de enige verbruiker van water in de buurt van extractie- of verwerkingslocaties. Door bronwater te bewaken en behandelen, zorgen mijnbouwbedrijven er niet alleen voor dat aan hun eigen kwaliteitsnormen wordt voldaan, maar kunnen ze ook bijdragen aan de gezondheid van gemeenschappen, landbouwbronnen en natuurlijke ecosystemen in het proces. Of het nu afkomstig is van grondwater of neerslag, oceanen of meren, rivieren of beken, via commerciële of gemeentelijke toevoer—het water dat in de mijnbouw wordt gebruikt, is verbonden met de watercyclus van de gehele regio.

Een kopermijn gebruikt water voor zijn activiteiten. Afvalwater uit de mijnbouw wordt verzameld in bassins die vaak vol zitten met mineralen die waterhardheid veroorzaken

Pulp- en papierindustrie

Bewaak de totale hardheid in de watertoevoer om corrosie en/of ketelsteenvorming in de installatie te voorkomen, evenals effecten van hoge hardheid op de productkwaliteit.

Papierfabrieken moeten de waterhardheid in hun influentstromen bewaken om corrosie te voorkomen.

Drankenindustrie

De hardheid van het water dat wordt gebruikt voor het maken van dranken kan de organoleptische eigenschappen beïnvloeden.

Glazen flessen bewegen door een drankinstallatie. Bewaking van waterhardheid is belangrijk voor het beheer van de productkwaliteit.

Hoe wordt waterhardheid gemeten?


Hach-testkit voor totale hardheid
Hach handmatige titrator

Titratie

Hardheid wordt gewoonlijk gemeten door colorimetrische titratie met een EDTA-oplossing. Bij een titratie worden een indicator en vervolgens een titrantoplossing in kleine stappen toegevoegd aan een watermonster totdat het monster van kleur verandert. U kunt een monster titreren voor totale hardheid met een buret of u kunt een testkit voor waterhardheid gebruiken. U kunt de calciumhardheid ook afzonderlijk van de magnesiumhardheid meten door de pH aan te passen en verschillende indicatoren te gebruiken.

Testkits voor druppeltelling

Bij deze hardheidstest wordt een druppelaar gebruikt om de EDTA-oplossing aan het monster toe te voegen. Het aantal druppels is evenredig met de waterhardheid. Testkitmodel HA-71A voor totale hardheid maakt gebruik van een ManVer-indicator en werkt het beste voor monsters van natuurlijk water, met name wanneer ijzer of mangaan aanwezig is, of wanneer de alkaliteit hoog is. Testkitmodellen 5-B, 5-EP en 5-EP/MG-L, die gebruikmaken van UniVer-reagens, werken het beste voor industriële monsters met hoge concentraties metalen, zoals koper. Er zijn andere testkits verkrijgbaar voor het afzonderlijk meten van de calcium- en magnesiumhardheid.

Totale hardheid, model 5-B

Totale hardheid, model 5-EP

Totale hardheid, model HA-71A

Digitale titrator

Kits met de digitale titrator kunnen de hardheid nauwkeuriger meten dan titratiekits met druppeltelling. Dit komt doordat de digitale titrator de EDTA-oplossing met een hogere nauwkeurigheid in zeer kleine stappen doseert. Hardheidstestkits met digitale titrator maken gebruik van de ManVer-indicator.

Hardheid (totaal & Ca), model HAC-DT

LR-reagentiaset voor hardheid (calcium & totaal sequentieel)

HR-reagentiaset voor hardheid (calcium & totaal sequentieel)


Teststrips

Teststrips

Wanneer de teststrip voor waterhardheid in een watermonster wordt gedompeld, ontstaat er een kleur op de strip en wordt de strip afgestemd op een grafiek. De tabel toont kleuren voor concentraties van 0, 25, 50, 120, 250 en 425 ppm, of 1, 1,5, 3,7, 15 en 25 gpg. Gebruik de teststrips wanneer een algemeen bereik voor hardheid voldoende is. Gebruik geen teststrips wanneer een exacte hardheid vereist is.

Totale hardheid, 0-425 mg/L

Teststrips voor meerdere parameters


Colorimetrische methode

Colorimetrie of spectrofotometrie

Gebruik een colorimeter of een spectrofotometer wanneer u de hardheid van extreem zacht water moet meten, waarbij de concentratie naar verwachting minder dan 4 mg/L zal zijn als CaCO 3(calmagiet-methode).

Benchtop/draagbaar:

Reagensst calmagiet

Gebruik een spectrofotometer wanneer u ultralage hardheid in water moet meten, waarbij de concentratie naar verwachting minder dan 1 mg/L zal zijn als CaCO 3 (calmagietmethode).

Benchtop:

Reagentiaset voor chlorophosphonazo, bulkoplossing

Reagentiaset voor chlorophosphonazo, vloeistofkussens

Gebruik een spectrofotometer om hogere bereiken van totale, Ca- en Mg-hardheid te meten.


AT1000

Elektrode

Calcium kan ook worden gemeten met een ionselectieve elektrode, zoals de Radiometer ISE25Ca of de 9660C Calcium ion-selectieve elektrode (ISE). Een elektrode is de beste methode om te gebruiken wanneer kleur of troebelheid in het monster interfereert met colorimetrische titratie- of spectrofotometrische methoden.

Benchtop:

AT1000-titrators

AT1000 titratie-applicatiepakket water: hardheid Ca & Mg (ISE)

AT1000 titratie-applicatiepakket water voor pH/alkaliteit en hardheid (ISE)

ISECa


EZ Series hardheid

Online analyse

Online analysers maken continue hardheidsbewaking mogelijk. Deze instrumenten kunnen alarmen activeren of chemicaliëntoevoerpompen regelen wanneer de hardheidsconcentratie een geselecteerd niveau bereikt.

EZ Series hardheidsanalysers

Waterontharding

Om ongewenste hardheid te verminderen, moet water worden onthard. Onthardingsmethoden vallen doorgaans in twee hoofdcategorieën:

Onthardingsproces met ionenwisseling

Dit proces wisselt kationen die hardheid veroorzaken uit met niet-hardheidveroorzakende kationen, meestal natrium, met behulp van natuurlijke of synthetische ionen-uitwisselingsmatrix, bijv. hars. Natuurlijk voorkomende matrices zijn bijvoorbeeld groenzand en zeoliet. Verschillende ionenwisselaarharsen (of matrices) hebben verschillende eigenschappen. Synthetische materialen hebben doorgaans een hogere uitwisselingscapaciteit, dus ze zijn beter voor het verwijderen van hogere hardheidsniveaus. Harsen die waterstof gebruiken als kation worden gewoonlijk demineralisators genoemd en bestaan gewoonlijk uit zowel kationenuitwisselingsharsen als anionenuitwisselingsharsen om een neutrale pH te handhaven. Om gezondheidsredenen is het belangrijk te weten dat hars op basis van natrium de natriumgehaltes in het behandelde water zal verhogen. Dit kan ook interferentie veroorzaken bij bepaalde ULR-hardheidsmethoden.

Zodra de uitwisselingscapaciteit van een hars is uitgeput, kunnen de meeste worden geregenereerd, dus het is belangrijk de effluenthardheid te bewaken om te bepalen wanneer de kolom moet worden geregenereerd. In dit proces met twee stappen wordt de unit eerst gespoeld om neerslag te verwijderen, waarna onder bepaalde omstandigheden een pekeloplossing door de hars wordt gecirculeerd om de verzamelde calcium- en magnesiumionen te vervangen door de kation die oorspronkelijk werd gebruikt voor het verzachten.

Voordelen

  • De methode heeft geen noemenswaardige invloed op andere eigenschappen van het water, zoals pH.
  • Hardheid die andere kationen dan magnesium en calcium veroorzaakt, wordt ook door dit proces verwijderd.
  • Dit proces kan de hardheid tot bijna nul reduceren.

Nadelen

  • Hoge concentraties ijzer of mangaan in het water kunnen de ionenuitwisselingshars vervuilen.
  • Natriumharsen kunnen de natriumgehaltes in het afgewerkte water verhogen en interferentie veroorzaken bij bepaalde ULR-methoden (Ultra Low Range) voor hardheidsbewaking.
  • Hoge gehaltes aan vaste stoffen kunnen harsbedden vervuilen, wat tot extra kosten kan leiden.

Neerslagonthardingsproces

Neerslag wordt gewoonlijk bereikt met het kalk-sodaproces. Wanneer kalk wordt toegevoegd aan hard water, veroorzaakt het een reactie met de carbonaathardheid die vaste stoffen produceert die vervolgens uit het water moeten worden verwijderd. Kalk- en natriumcarbonaat kunnen samen worden gebruikt om zowel carbonaat- als niet-carbonaathardheid te verwijderen. Vergeleken met calciumneerslag vereist magnesiumneerslag tweemaal zoveel chemisch additief en genereert het tweemaal zoveel slib dat moet worden verwijderd. Overtollig kooldioxide moet worden verwijderd voordat het onthard wordt, omdat het kalkaanslag kan belemmeren.

Voordelen

  • Dit proces kan overtollig ijzer en fluoride verwijderen.
  • Vanwege de hoge pH kunnen bacteriën en virussen door dit proces worden verwijderd.
  • Met de juiste controle kunnen de corrosiviteit en vorming van ketelsteen met deze methode worden beheerst.

Nadelen

  • Het produceert een aanzienlijke hoeveelheid slib die moet worden afgevoerd.
  • Exploitatie- en chemische kosten zijn hoog.
  • De toevoeging van natriumcarbonaat kan de natriumgehaltes in het water beïnvloeden.
  • Recarbonatie, of de herintroductie van kooldioxide, moet worden uitgevoerd na het ontharden tot een lagere pH, om overtollige kalk te verwijderen en de neerslag van eventueel overgebleven calciumcarbonaat te stimuleren.
  • Dit proces kan de hardheid niet verlagen naar nul.
  • Voor dit proces is een hoge mate van operatorvaardigheden vereist.

Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen hardheid en alkaliteit?

Hardheid is de som van de multivalente metaalionen in oplossingen, specifiek en voornamelijk calcium en magnesium in oplossing, terwijl alkaliteit een maatstaf is voor het vermogen van de oplossing om zuren te neutraliseren (som van hydroxide, carbonaat en bicarbonaten). In natuurlijke watersystemen is meestal calciumcarbonaat aanwezig en verantwoordelijk voor verschillende eigenschappen van het water. Zowel de hardheid als de alkaliteit worden uitgedrukt als een concentratie van CaCO 3, zodat u eenvoudig één enkel getal kan worden gemeld dat voor diverse chemicaliën staat en eenvoudig de carbonaat- en niet-carbonaathardheid van een oplossing kan worden berekend.

Welke hardheidsconcentratie wordt als hard of zacht beschouwd?

Er is geen algemene overeenkomst over welke exacte concentraties als hard of zacht worden beschouwd. De volgende informatie is afkomstig van de U.S. Department of Interior and Water Quality Association (andere organisaties kunnen enigszins andere classificaties gebruiken):

Classificatie

mg/L

Zacht

0 - 17 

Enigszins hard

17 - 60 

Matig hard

60 - 120 

Hard

120 - 180

Zeer hard

>180 

Wat is tijdelijke vs. permanente hardheid?

Tijdelijke en permanente hardheid zijn termen die worden gebruikt om onderscheid te maken tussen hardheid die kan worden verwijderd door het water (tijdelijk) te koken en hardheid die niet kan worden verwijderd door te koken (permanent). Tijdelijke hardheid is synoniem met carbonaathardheid. Permanente hardheid is synoniem met niet-carbonaathardheid.

Hoe kan de carbonaat- en niet-carbonaathardheid worden berekend?

De carbonaat- en niet-carbonaathardheid kan worden berekend als de totale hardheid en de totale alkaliteitswaarden bekend zijn:

Relatie tussen hardheid en alkaliteit

Niet-carbonaathardheid, mg/l as CaCO 3

Carbonaathardheid, mg/l as CaCO 3

Totale hardheid ≤
Totale alkaliteit

= Totale hardheid

Totale hardheid ≥
Totale alkaliteit

= Totale alkaliteit

= Totale hardheid - Totale alkaliteit