原來水也不單純

硬水（Hard Water）是指含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水，與之相對應的軟水（Soft Water）則是指不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。硬水與人們的生產、生活關系比較密切，現對其相關知識做一簡單介紹。

一、硬水的界定

我們知道，水的軟硬主要取決于水中可溶性鈣、鎂化合物的含量。因此，水的硬度一般是指水中鈣、鎂離子濃度的總和，單位為毫摩爾每升（mmol/L）。通常，如果1 L水里含有10 mg氧化鈣（CaO）或相當于10 mg氧化鈣的物質[如7.1 mg氧化鎂（MgO）]，那么這樣的水的硬度就稱為1度。一般硬度在0度～4度的水稱為很軟水，4度～8度的稱為軟水，8度～16度的稱為中硬水，16度～30度的稱為硬水，30度以上的則稱為很硬水。另據世界衛生組織（WHO）定義，水的軟硬程度取決于1 L水中鈣離子和鎂離子含量的多少，硬度小于120 mg/L的水為軟水，超過120 mg/L的則為硬水。

二、硬水的形成

當水在大氣中凝聚時，它溶解了空氣中的二氧化碳，形成了一種叫做碳酸的弱酸。該酸最終隨雨水落到地上，然后流過土壤上部到達巖石層，碳酸與巖石中的碳酸鈣和碳酸鎂發生化學反應，生成可溶性的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂，當二者在水中達到一定含量時，就形成了硬水。

三、硬水的分類

硬水可以分為暫時硬水和永久硬水。暫時硬水通常涉及碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]和碳酸氫鎂[Mg(HCO3)2]，這兩類可溶性碳酸氫鹽可長期存在于水中，當氣壓或溫度出現變化，使水分變成超飽和時，會形成沉淀物，附著在熱表面或粗糙表面上，如管道和熱交換器內，即形成水垢；永久硬水主要涉及硫酸鈣（CaSO4）及硫酸鎂（Mg-SO4）兩種鹽，它們雖然不會受到溫度和氣壓變化的影響，但如水分被蒸發，依然會形成水垢。

四、軟硬水的鑒別

方法1：肥皂水鑒別法。分別用兩支潔凈的試管取等量水樣，再向兩支試管中分別滴加等量肥皂水，振蕩。泡沫多、浮渣少的水樣為軟水；反之，泡沫少、浮渣多的水樣為硬水。

鑒別原理：肥皂的成分是硬脂酸鈉（C17H35COONa），在水中硬脂酸鈉發生電離，形成硬脂酸根離子（C17H35COO-）和鈉離子（Na+）。一般硬水中存在大量的鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+），而硬脂酸根離子會和鎂離子和鈣離子結合，生成硬脂酸鎂[(C17H35COO)2Mg]和硬脂酸鈣[(C17H35COO)2Ca]，硬脂酸鈣和硬脂酸鎂都是不溶于水的沉淀。因此，如果將硬水和肥皂水混合攪拌，則會出現沉淀，簡單地說就是肥皂水被硬水反應掉了；相反，將等量的肥皂水加入等量的軟水中并振蕩后，剩余的肥皂水會較多。至此，我們也就不難理解二者的泡沫與浮渣多少的現象差異了。

方法2：加熱鑒別法。取等量水樣于兩支潔凈試管中，加熱，在管壁內留下較多水垢的水樣是硬水，水垢較少的水樣是軟水。

鑒別原理：因為硬水是含有較多的可溶性鈣、鎂化合物的水，加熱后，這些可溶性的鈣、鎂化合物會轉化成不可溶性的物質，因此沉淀多的是硬水，沉淀少的軟水。

方法3：蒸發鑒別法。取一干凈、干燥的玻璃片，然后分別在不同位置滴等量水樣，待其完全蒸發后，白色殘留物多的水樣為硬水，反之為軟水。

鑒別原理：因為硬水中含有較多的可溶性鈣、鎂化合物，待水分蒸發后，在玻璃片上殘留的固體物質自然會較多，而軟水則較少。

五、硬水的危害

硬水并不對健康造成直接危害，相反，根據英國國家研究院的研究，硬水質的飲用水富含人體所需礦物質成分，是人們補充鈣、鎂等元素的一種重要渠道。但是在其他方面硬水則會帶來很多麻煩：在生活中，沒有經常飲用硬水的人偶爾飲用硬水，會造成胃腸功能紊亂，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其產量降低，而且影響豆腐的營養成分，口感也欠佳；增濕器等設備使用硬水會造成管路阻塞、流量減小及壽命縮短；用硬水洗滌衣物會使肥皂和清潔劑的洗滌效率降低，長期用硬水洗滌全棉衣服或毛巾還會使其板結僵硬、顏色黯淡；長期用硬水會使潔白的浴缸或坐便器等設備泛黃，等等。在工業上，硬水有時會造成極大的危害甚至是危險，比如可能會導致工業鍋爐積垢傳熱不良浪費能源，甚至因傳熱不勻而引起爆炸。

六、硬水的軟化

2.沉淀法。用石灰、純堿處理，使硬水中的Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，過濾后即可得到軟水，其中的錳、鐵等離子也可除去。

3.離子交換法。用無機或有機物組成一混合凝膠，形成交換劑核，四周包圍兩層不同電荷的雙電層，水通過后可發生離子交換。陽離子交換劑：含H+、Na+固體與Ca2+、Mg2+交換；陰離子交換劑：含堿性基因，能與水中陰離子交換。經過離子交換后，硬水得到軟化。

4.電滲法。用直流電源作動力，使水中的離子選擇性地透過樹脂交換膜而獲得軟水。

5.磁化法。使水流過一個磁場，鈣、鎂鹽類分子間引力減小，不易產生堅硬水垢。

另外，市面上有些凈水器也可以吸附硬水中的鈣、鎂離子，從而達到軟化水質的目的。

有資料顯示，一定硬度的水能降低金屬的毒性及心血管病的發生率，但盡管如此，對于不適應硬水的人群來說，降低水的硬度還是很有必要的。