Độ cứng của nước là gì? Công thức tính và cách đo độ cứng của nước

Độ cứng của nước là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nguồn nước, đặc biệt trong sinh hoạt, sản xuất và xử lý nước. Khi hàm lượng canxi, magie hòa tan vượt mức nhất định, nước có thể gây đóng cặn trong đường ống, thiết bị đun nóng và làm giảm hiệu quả sử dụng xà phòng. Việc xác định độ cứng giúp người dùng lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Hiện nay, bạn có thể kiểm tra chỉ tiêu này bằng phương pháp hóa học hoặc sử dụng thiết bị đo độ cứng của nước để có kết quả nhanh chóng.

Độ cứng của nước là gì?

Độ cứng của nước là đại lượng thể hiện hàm lượng các ion kim loại hóa trị II hòa tan trong nước, chủ yếu là canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺). Các ion này thường có nguồn gốc từ quá trình nước hòa tan khoáng chất trong đất đá, đặc biệt là đá vôi và dolomit.

Nước có hàm lượng canxi và magie càng cao thì độ cứng tổng thường càng lớn. Khi đun nóng, một số hợp chất gây độ cứng có thể tạo kết tủa, hình thành cặn bám trên ấm đun, nồi hơi và các thiết bị sử dụng nước. Nước cứng cũng khiến xà phòng khó tạo bọt, làm tăng lượng chất tẩy rửa cần dùng.

Độ cứng của nước thường được biểu thị bằng mg/L hoặc ppm theo CaCO₃ (canxi cacbonat). Trong điều kiện nước loãng, 1 ppm tương đương khoảng 1 mg/L. Dựa vào chỉ số này, người dùng có thể đánh giá mức độ cứng và cân nhắc phương án xử lý nguồn nước phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Phân loại mức độ cứng của nước

Dựa trên độ cứng tổng quy đổi theo CaCO₃, nước thường được chia thành các mức từ mềm đến rất cứng. Một cách phân loại phổ biến như sau:

• Nước mềm: Dưới 60 mg/L CaCO₃. Hàm lượng khoáng gây độ cứng thấp, ít có nguy cơ hình thành cặn do canxi và magie.
• Nước cứng trung bình: Từ 60 đến dưới 120 mg/L CaCO₃.
• Nước cứng: Từ 120 đến dưới 180 mg/L CaCO₃.
• Nước rất cứng: Từ 180 mg/L CaCO₃ trở lên, có khả năng gây đóng cặn đáng kể trong các thiết bị và đường ống.

Phân loại mức độ cứng của nước

Các ngưỡng trên là một hệ phân loại tham khảo; tiêu chuẩn đánh giá có thể khác nhau tùy theo tài liệu hoặc mục đích sử dụng. Độ cứng cao không đồng nghĩa nước chắc chắn gây nguy hiểm cho sức khỏe. Việc xác định nước có phù hợp để uống hay không cần dựa trên kết quả kiểm tra thêm các chỉ tiêu chất lượng khác.

Công thức tính độ cứng của nước

Độ cứng của nước thường được đo bằng cách đo lượng canxi và magiê có trong nước, và nó thường được báo cáo dưới dạng ppm hoặc mg/L. Có một số công thức để tính độ cứng của nước phổ biến, trong đó gồm hai phương pháp chính: độ cứng tổng và độ cứng carbonat.

Công thức tính độ cứng của nước

Công thức tính độ cứng tổng hợp:

Độ cứng tổng (ppm)=(Lượng canxi (ppm)×2,5)+(Lượng magie (ppm)×4,1).

Công thức tính độ cứng carbonat:

Độ cứng carbonate (ppm)=(Lượng canxi (ppm)×2,5).

(Các hệ số như 2,5 và 4,1 là các hệ số chuyển đổi từ đơn vị canxi hoặc magie thành đơn vị độ cứng.)

Ví dụ: Mẫu nước có hàm lượng canxi là 20 mg/L và magie là 5 mg/L thì độ cứng tổng được tính như sau:

Độ cứng tổng ≈ 2,497 × 20 + 4,118 × 5 = 70,55 mg/L CaCO₃.

Như vậy, mẫu nước có độ cứng tổng khoảng 70,55 mg/L CaCO₃, thuộc nhóm nước cứng trung bình theo cách phân loại đã nêu.

Lưu ý: Công thức trên dùng để tính độ cứng tổng, không phải công thức riêng để xác định độ cứng cacbonat. Độ cứng cacbonat còn phụ thuộc vào độ kiềm của nước và thường được xác định từ mối quan hệ giữa độ cứng tổng với độ kiềm, sau khi quy đổi về cùng đơn vị. Vì vậy, không thể chỉ lấy hàm lượng canxi nhân với 2,5 để xác định chính xác độ cứng cacbonat trong mọi mẫu nước.

Xem thêm: Độ cứng của nước là gì? Tác hại của nước cứng với đời sống sinh hoạt

Cách đo độ cứng nước

Để xác định độ cứng của nước, người ta có thể ứng dụng phương pháp chuản độ, tính toán theo hàm nước Ca, Mg trong nước hoặc đơn giản nhất là dùng các máy đo độ cứng của nước.

Đo độ cứng của nước bằng phương pháp trắc quang so màu

Phương pháp đo độ cứng của nước bằng phương pháp trắc quang sơ màu thường sử dụng một chất chứa màu đặc biệt có khả năng tạo phức với ion canxi và magie trong nước. Ví dụ như chất EDTA (etilenadiaminetetraacetic acid) thường được sử dụng trong quá trình này. Khi một mẫu nước được thêm vào, sự hình thành của các phức màu sẽ làm thay đổi màu sắc và độ cứng của nước có thể được đo lường dựa trên thay đổi màu này.

Đo độ cứng của nước bằng phương pháp trắc quang so màu

Phương pháp chuẩn độ hoặc tính theo hàm lượng Ca, Mg trong nước

Người ta sẽ sử dụng các thuốc thử và dựa vào sự phản ứng của nước với thuốc thử để tính toán được hàm lượng Ca, Mg trong nước từ đó xác định độ cứng của nước.

Độ cứng của nước thường được biểu thị bằng CaCO3 có thể phân loại như sau:

• CaCO3 <50 mg/l là nước mềm 
• CaCO3 ~ 150mg/l là nước cứng ở mức độ trung bình
• CaCO3 >300 mg/l là nước rất cứng và sử dụng gây nguy hiểm cho sức khỏe của người dùng

Để áp dụng phương pháp chuẩn độ Complexon, người ta sẽ sử dụng dung dịch đệm là NH3 + NH4Cl có pH = 10 bằng chỉ thị eriocrom đen T. 

Xác định độ cứng của nước bằng phương pháp xà phòng hóa

Phương pháp xà phòng hóa là một trong những phương pháp truyền thống để xác định độ cứng của nước. Phương pháp này dựa trên sự tương tác giữa các ion canxi và magiê trong nước với xà phòng. Khi xà phòng hóa với nước, sẽ có một phản ứng phức tạp giữa xà phòng và các ion canxi, magie tạo ra kết tủa xà phòng.

Xác định độ cứng của nước bằng phương pháp xà phòng hóa

Dung dịch xà phòng có thể là dung dịch natri oxalate (Na₂C₂O₄). Độ cứng của nước sẽ phản ánh vào lượng xà phòng cần thiết để hòa tan các ion canxi và magie. Bạn có thể sử dụng bộ kiểm tra độ cứng của nước bán sẵn trên thị trường để xác định. 

Kiểm tra độ cứng của nước bằng máy đo độ cứng

Hiện nay phương pháp xác định độ cứng không còn khó khăn và phức tạp nữa. Trên thị trường đã xuất hiện những chiếc máy đo chất lượng nước hiện đại có khả năng xác định được độ cứng của nước, cũng như biết được chính xác phần trăm những kim loại trong nước đó là bao nhiêu, từ đó  biết được nguồn nước có nên sử dụng hay không.

Kiểm tra độ cứng của nước bằng máy đo độ cứng

Các máy này rất hiện đại, thiết kế tiện lợi và rất dễ sử dụng. Tốc độ đo của chúng rất nhanh, bạn chỉ mất vài giây để chờ máy trả về kết quả chính xác, cụ thể bằng con số. Bạn có thể tham khảo máy đo độ cứng tổng Hanna HI96735 - đây là chiếc máy có nhiều tính năng tiên tiến và được nhiều người tin tưởng, lựa chọn sử dụng. Máy có mức giá rất hợp lý, chỉ  5.950.000 đồng.

Với các máy đo độ cứng của nước, việc đo lường, kiểm soát chỉ tiêu này trở nên đơn giản, dễ dàng và nhanh chóng hơn bao giờ hết! Bạn cũng có thể dễ dàng tìm kiếm các thiết bị đo lường này tại các đơn vị, cửa hàng phân phối các dòng máy đo chuyên dụng, các thiết bị kiểm tra nước...

Xem thêm: Top 03 máy đo độ cứng Hanna được nhiều người đề xuất sử dụng

THB Việt Nam -  đơn vị nhập khẩu và phân phối chính hãng các thiết bị đo chuyên dụng, các máy đo độ cứng của nước đạt tiêu chuẩn cao nhất giúp cho bạn nhanh chóng biết được độ cứng trong nước sử dụng của gia đình là bao nhiêu, để từ đó có biện pháp xử lý tốt nhất. Liên hệ với chúng tôi qua website Maydochuyendung.com hoặc Hotline Hà Nội: 0904 810817 hoặc TP Hồ Chí Minh: 0918132242 - 0917182242để được tư vấn sớm nhất.