Waterhardheid

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Samenvoegen van Iemand vindt dat de tekst van Duitse hardheid in dit artikel ingevoegd zou moeten worden, of dat er een duidelijkere afbakening tussen beide artikelen dient te worden gemaakt. Als de tekst wordt ingevoegd, dient dat artikel een redirect te worden (hier melden).
Kalkaanslag op een kraan

De waterhardheid geeft de concentratie van metaal-ionen, veelal magnesium- en calciumcarbonaat, maar ook bicarbonaten en sulfaten, in het leidingwater aan. Water met een hoge waterhardheid houdt voor de mens geen gezondheidsrisico in, maar bemoeilijkt de werking van zepen en verwarmingselementen.

Eenheden[bewerken]

In Nederland wordt de waterhardheid meestal uitgedrukt in Duitse hardheid (In het Duits, deutsche Härte, dH, soms: °dH, volgens de vijfde druk van BINAS D°). In België prefereert men de Franse hardheid (fH, soms °fH). Dit geeft de hoeveelheid calcium- en magnesiumionen in drinkwater aan. Kalksteenvorming vindt plaats vanaf 3 dH.

Waterleidingbedrijven hanteren de onderstaande indeling.

Bepaling watertype
Duitse Hardheid Franse Hardheid Concentratie zouten type water
0 tot 4 dH 0 tot 7 fH 0–20 mg/l zeer zacht water
4 tot 8 dH 7 tot 15 fH 20–40 mg/l zacht water
8 tot 12 dH 15 tot 22 fH 40–60 mg/l gemiddeld water
12 tot 18 dH 22 tot 32 fH 60–80 mg/l vrij hard water
18 tot 30 dH 32 tot 55 fH 80–120 mg/l hard water
>30 dH >55 fH >120 mg/l zeer hard water

In de buurlanden worden eigen hardheden (Engelse en Franse hardheid) gebruikt.

Omrekentabel eenheden waterhardheid
    °dH °e °fH ppm mmol/l
 Duitse hardheid
1°dH = 
1  1,253  1,78 17,8  0,179 
 Engelse hardheid
1°e = 
 0,798  1 1,43 14,3 0,142
 Franse hardheid 
1°fH = 
0,560 0,702 1 10 0,1
 CaCO3 (VS)
1 ppm = 
0,056 0,07 0,1 1 0,01
 mmol/l
 1 mmol/l = 
5,6 7,02  10,00   100,0  1

Normen voor drinkwater[bewerken]

In Nederland mag het drinkwater niet te hard maar ook niet te zacht zijn. Het Waterleidingbesluit schrijft voor dat de totale hardheid van drinkwater dient te liggen tussen 1 en 2,5 mmol/l (tussen 5,6 en 14 DH). De totale hardheid wordt berekend uit het aantal mmol Ca2+ plus Mg2+/l (zie omrekentabel). Bij toepassing van ontharding of ontzouting geldt deze waarde als 90 percentiel.

De Nederlandse waterleidingbedrijven gebruiken grondwater of oppervlaktewater waarbij elke bron zijn eigen hardheid heeft. Te zacht water komt erg weinig voor. Als het water te hard is of harder dan door de consumenten gewenst, kan een waterleidingbedrijf hier verschillende maatregelen tegen nemen. Zo leveren de waterleidingbedrijven Waternet (Amsterdam e.o.) en PWN (de rest van de provincie Noord-Holland) drinkwater met een constante hardheid van 8,4 dH. PWN meldt[1] dat deze waarde wordt bereikt door te ontharden en door hard water te mengen met zacht water.

Het Waterbedrijf Groningen heeft een onthardingsinstallatie in het pompstation Nietap waar grondwater onthard wordt in korrelreactoren. Hierin wordt door toevoegen van kalkmelk en zand het water onthard.[2]

Zeer zacht water wordt verkregen door membraanfiltratie: het water wordt onder hoge druk door een zeer fijn filter (membraan) geperst. Deze filtering levert water dat vrijwel geen zouten meer bevat en helemaal geen bacteriën en virussen.

PWN geeft aan dat bij 8,4 dH geen extra onthardingsapparaten nodig zijn en ook geen poedervormige waterontharders.[bron?]

Nadelen hoge hardheid[bewerken]

Het wordt aangeraden[bron?] vanaf 5 dH beschermende maatregelen (zout) voor de vaatwasmachine te nemen.

Vorming ketelsteen[bewerken]

Bij het verwarmen van de in het water aanwezige calcium- (en magnesium)zouten ontstaat ketelsteen, het vaste calciumcarbonaat (magnesiumcarbonaat):

Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq) \overrightarrow{\leftarrow} CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(aq)

Het calciumcarbonaat (ev. magnesiumcarbonaat) is warmte-isolerend en is daarom slecht voor de warmteoverdracht in bijvoorbeeld een verwarmingselement.

Neerslagvorming met zeep[bewerken]

Calcium- en magnesiumionen reageren met basische ionen uit zeep en slaan neer (verdwijnen uit het mengsel). Hierbij ontstaat een grauwe neerslag van kalkzepen.

Hoe harder het water is, des te meer zeep eerst moet worden toegevoegd (schuimgetal), alvorens een bepaalde schuimwerking wordt verkregen. Wassen met hard water kost dus meer zeep (en dus meer geld).

Bovendien worden (niet-synthetische) textielvezels stug bij gebruik van hard water voor de was, omdat de neerslag in de textielvezel terecht komt.

Om deze reden wordt voor de fabricage van wasmiddel tegenwoordig weinig of geen zeep gebruikt. In plaats daarvan worden andere detergenten gebruikt die niet gevoelig zijn voor hard water.

Nadelen lage hardheid[bewerken]

Water met een lage hardheid bevat weinig metaalionen (volgens de definitie van het Drinkwaterbesluit: weinig Ca- en Mgionen) maar kan verder verschillend van samenstelling zijn. Water in zijn meest zuivere vorm (alleen H2O moleculen) neemt gemakkelijk allerlei stoffen op, waaronder CO2 en kalk maar ook giftige stoffen zoals (zware) metalen. Sommige soorten (zeer) zacht water hebben deze eigenschap ook, bijvoorbeeld het natuurlijke zeer zachte water uit granietstreken.

Onthard water van waterleidingbedrijven is niet zo zacht dat deze eigenschap zich zal voordoen.

Aantasting servies en glaswerk[bewerken]

Het wordt aangeraden om bij water zachter dan ± 4 dH géén beschermende maatregelen (zout) voor de vaatwasmachine te nemen omdat dit zeer zachte water nadelig kan zijn voor het behoud van decoraties op servies en voor het mooi blijven van glaswerk.[3]

Uitspoeling van giftige stoffen[bewerken]

In 2004 was in De Gelderlander te lezen dat de waterleidingbedrijven extreme aantastingen van hun leidingen constateren in gebieden met natuurlijk zacht water. De PVC - waarvan de leidingen meestal worden gemaakt - loste op. PVC bevat een uiterst kleine hoeveelheid schadelijke stoffen: o.a. metaalzouten, monomeer vinylchloride en ftalaten.

Oplossen van koperen leidingen[bewerken]

Afhankelijk van de samenstelling kan zeer zacht water koperen waterleidingen aantasten.[4] Dit effect kan versterkt worden door factoren als stroomsnelheid [5] en temperatuur. Veel koper in het water geeft een metalige smaak en blauwgroene aanslag in wastafels. Bij heel hoge concentraties kunnen gezondheidsklachten optreden.

Onthard water dat is verkregen door neerslag van calciumcarbonaat kent dit nadeel niet. Zo constateert Waterleidingbedrijf Oasen dat naarmate het water sterker onthard is, het juist minder koper van de binnenkant van leidingen oplost. Oasen verklaart dit door de lagere concentratie van waterstofcarbonaat in onthard water.[6]

Waterontharding[bewerken]

Door verhitting[bewerken]

Zie hierboven bij 'Vorming ketelsteen', met dit verschil dat de verhardingsreactie gebeurt vóór het verwarmingselement, waardoor die laatste gespaard blijft.

Door een neerslagreactie[bewerken]

De ionen reageren en slaan neer, bijvoorbeeld door natriumcarbonaat (soda) toe te voegen aan het harde water:

Ca2+(aq) + CO32- → CaCO3 (s) en/of
Mg2+(aq) + CO32- → MgCO3 (s)

Ook door toevoegen van kalkmelk en zand als nucleatiekern kan water worden onthard. De onoplosbare calcium- en magnesiumzouten kristalliseren op de zandkorrels die in het proces aangroeien tot kleine 'parels' welke bezinken en uit de pelletreactor worden verwijderd. In dit proces wordt voor zover aanwezig ook ijzer, mangaan en arseen verwijderd.[7]

Door een ionenwisselaar[bewerken]

Een soort kunsthars zal de calciumionen inwisselen voor twee natrium-ionen; de schematische reactievergelijking:

(Hars)2- • 2 Na+(s) + Ca2+(aq) → (Hars)2- • Ca2+(s) + 2 Na+(aq)

Bij deze ionenwisseling neemt het totaal aantal metaalionen niet af en blijft het water dus hard volgens de definitie. Als onder waterhardheid uitsluitend het aantal Ca- en Mgionen wordt verstaan, is wel sprake van ontharding. Bij dit type ionenwisseling blijven vrijwel alle eigenschappen van het behandelde water gelijk. Alleen de smaak kan veranderen door toename van het aantal Na-ionen (zout). Doordat vrijwel alle eigenschappen gelijk blijven wordt de vorming van ketelsteen voorkomen zonder dat er nadelen optreden.

Door een complexvormer[bewerken]

Sommige wasmiddelen vormen de metaalionen om in complexe ionen, die geen schade meer kunnen veroorzaken.

Door membraanfiltratie[bewerken]

Water wordt onder hoge druk door een zeer fijn filter (membraan) geperst. Bij deze ultrafiltratie worden vrijwel alle zouten tegengehouden. Water kan ook onthard worden door omgekeerde osmose (hyperfiltratie), een andere filtratietechniek.

Door magneetveld[bewerken]

Er zijn bedrijven die waterontharders verkopen die op basis van een magneetveld zouden werken. Onderzoek door de Duitse consumentenbond (Stiftung Warentest) heeft geen meetbaar effect van deze apparaten kunnen aantonen. [8][9]

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties