ทำไมต้องวัดค่าความกระด้างของน้ำ

ความกระด้างของน้ำ คือน้ำที่มีปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมละลายอยู่

ความกระด้างของน้ำ (Water hardness) คือ การที่ในน้ำมีปริมาณแคลเซียม แมกนีเซียม ละลายในน้ำ แต่สำหรับคนทั่วไป คุณอาจสังเกตเห็นความกระด้างของน้ำเมื่อมือของคุณยังรู้สึกลื่นหลังจากล้างด้วยสบู่และน้ำ

ความกระด้าง เดิมใช้กับน้ำที่ล้างยากซึ่งหมายถึงการสิ้นเปลืองสบู่ ระดับกระด้างป้องกันไม่ให้สบู่เกิดฟองโดยทำให้เกิดการตกตะกอน Water hardness มักทำให้เกิดการสะสมของระดับตะกอนเช่นที่เห็นในกระทะปรุงอาหารหรือกาต้มน้ำ

แคลเซียมและแมกนีเซียมที่ละลายในน้ำส่งผลให้มีความหนาภายในท่อเพิ่มขึ้นและทำให้เกิดปัญหามากมายในการซักผ้า ห้องครัว และอ่างอาบน้ำ หน่วยวัดปริมาณความกระด้างแสดงเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) หรือ ppm

น้ำกระด้างมีแร่ธาตุที่ละลายน้ำสูง โดยส่วนใหญ่จะเป็น แคลเซียมและแมกนีเซียม คุณอาจเคยสัมผัสถึงผลกระทบของน้ำกระด้างเช่นกรณีที่คุณล้างมือหลังจากใช้สบู่ล้างคุณอาจรู้สึกเหมือนมีฟิล์มเหลืออยู่บนมือของคุณ อย่างไรก็ตามน้ำกระด้างก็มีประโยชน์เช่นกัน มนุษย์ต้องการแร่ธาตุเพื่อให้มีสุขภาพแข็งแรง และองค์การอนามัยโลก (WHO) ระบุว่าการดื่มน้ำที่มีแคลเซียมและแมกนีเซียมในอาหารและมีความสำคัญสำหรับผู้ที่ไม่ได้รับแคลเซียมและแมกนีเซียมอย่างเพียงพอ

ค่าความกระด้างของน้ำ

(total hardness) mg/L

 ชนิดของน้ำ  
0-75 น้ำอ่อน น้ำฝน น้ำกลั่น
75-150 น้ำกระด้างปานกลาง น้ำประปา
150-300 น้ำกระด้าง  
>300 น้ำกระด้างมาก  

สาเหตุที่ทำให้เกิดความกระด้างของน้ำ

ความกระด้างของน้ำเกิดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศรวมตัวกับน้ำฝนเกิดเป็น กรดคาร์บอนิก (carbonic acid)  ซึ่งเป็นกรดอ่อน เมื่อไหลซึมผ่านไปสัมผัสกับชั้นหินปูนซึ่งมีแคลเซียมคาร์บอเนต และ แมกนีเซียมคาร์บอเนตเป็นองค์ประกอบหลัก จะละลายหินปูน ทำให้น้ำมีปริมาณแคลเซียมและแมกนีเซียมเจือปนมากขึ้น ส่งผลให้น้ำมีความกระด้าง ดังนั้นการวัดความกระด้างของน้ำจึงใช้หน่วยเป็น มิลลิกรัมต่อลิตรของ แคลเซียมคาร์บอเนต (mg/L as CaCO3)

วิธีการใช้น้ำยาวัดค่าความกระด้างของน้ำ

แบบหยาบ

 

 

 

 

  • หยดน้ำยาตรวจความกระด้าง ประมาณ 1-2 หยดลงในน้ำตัวอย่างประมาณ 10 cc
  • ถ้าน้ำเปลี่ยนเป็นสีม่วงแสดงว่าในน้ำนั้น มีความกระด้าง
    แต่ถ้าน้ำเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินแสดงว่า ไม่มีความกระด้าง

แบบละเอียด

 

  • ถ้าน้ำที่วัดค่าเป็นสีม่วง ให้หยดน้ำยาวัดค่าแบบละเอียดลงไป 1 หยด
    (ถ้ายังเป็นสีม่วง ให้หยดน้ำยาเพิ่ม หยดจนกว่าน้ำที่ทดสอบเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน)
  • ถ้าหยดน้ำยาไป 2 หยด แล้วเปลี่ยนสีเป็นสีน้ำเงิน  แสดงว่ามีค่าความกระด้าง 100 ppm
    (1 หยด เท่ากัน 50 ppm)

ประโยชน์ของน้ำยาตรวจความกระด้าง

  • ใช้ตรวจสอบความกระด้างของน้ำ
  • พกพาสะดวก ใช้ตรวจสอบได้หลายครั้ง
  • ง่าย สะดวก และ รวดเร็วทราบผลทันที
  • สามารถตรวจสอบคุณภาพน้ำได้ด้วยตนเอง
  • ผลการตรวจวัดมีความแม่นยำสูง
  • นำไปใช้ได้ทั้งในและนอกห้องปฏิบัติการ

ชนิดของความกระด้างของน้ำ

  • ความกระด้างชั่วคราว (temporary hardness)
    ความกระด้างชั่วคราวหรือความกระด้างคาร์บอเนต (carbonate hardness) ซึ่งได้แก่ คาร์บอเนตไอออน (CO32- ) และไบคาร์บอเนตไอออน (HCO3- ) โดยส่วนใหญ่ในน้ำจะเป็นจำพวก Ca(HCO3)2 ซึ่งเมื่อทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น เช่น การต้มน้ำให้เดือดจะสามารถกำจัดความกระด้างประเภทนี้ได้ เพราะเมื่อถูกความร้อนจะตกตะกอนกลายเป็นหินปูน
    • Calcium hardness ไอออนประจุบวกในน้ำส่วนใหญ่เป็น Ca 2+
    • Magnesium hardnessไอออนประจุบวกในน้ำส่วนใหญ่เป็น Mg 2+
  • ความกระด้างถาวร (permanent hardness)
    ความกระด้างถาวรเป็นความกระด้างที่ไม่ใช่เกิดจากเกลือคาร์บอเนต (non-carbonate hardness) ซึ่งเกิดจากไอออนอื่น ได้แก่ ซัลเฟตไอออน (SO42- ) คลอไรด์ไอออน (Cl-) ซึ่งอยู่ในรูปเกลือ ได้แก่ แคลเซียมซัลเฟต และแคลเซียมคลอไรด์ หรือ แมกนีเซียมซัลเฟต และแมกนีเซียมคลอไรด์ ละลายอยู่ ความกระด้างประเภทนี้ไม่สามารถถูกกำจัดได้ด้วยการต้มน้ำให้เดือด จะต้องทำให้ไอออนที่มีอยู่ตกตะกอน แล้วอาจแยกออกด้วยการกรองสารเคมีที่ไช้แก้ไขความกระด้างถาวร ได้แก่
    • ปูนขาว (แคลเซียมไฮดรอกไซด์, Ca(OH)2 ) และ โซดาแอช (โซเดียมคาร์บอเนต, Na2CO3) เติมลงไปเพื่อตกตะกอนความกระด้างถาวรชนิดคลอไรด์และซัลเฟตของแคลเซียมและแมกนีเซียมให้เกิดตะกอนของแคลเซียมคาร์บอเนตและแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ เพื่อทำปฏิกิริยาทางเคมีเปลี่ยนรูปเกลือแคลเซียมและแมกนีเซียมซึ่งอยู่ในรูปสารละลายในน้ำให้อยู่ในรูปตะกอน

      ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างไบคาร์บอเนตโดยใช้ปูนขาว
      Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ———->2 CaCO3 + 2H2O
      Mg(HCO3) 2 + Ca(OH)2 ———–> 2 CaCO3 + Mg(OH)2

      ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างแมกนีเซี่ยมด้วยปูนขาว
      MgCO3 + Ca(OH)2 ———-> CaCO3 + Mg(OH)2
      MgSO4 + Ca(OH)2 ———–> Mg(OH)2 + CaSO4
      MgCl2 + Ca(OH)2 ———–> Mg(OH)2 + CaCl2

      ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างถาวรเนื่องจากคลอไรด์และซัลเฟตของเกลือแคลเซียม
      ด้วยโซดาแอช
      CaSO4 + Na2CO3———-> CaCO3 + Na2SO4
      CaCl2 + Na2CO3 ———–>CaCO3 + NaCl

      ปฏิกิริยากำจัดความกระด้างบางชนิดคลอไรด์ และซัลเฟตของแมกนีเซี่ยมด้วยปูนขาว
      ปูนขาวและโซดาแอช
      MgSO4 + NaCO3 + Ca(OH)2——–>Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4
      MgCl2 + NaCO3 + Ca(OH)2 ———->Mg(OH)2 + CaCO3 + 2NaCl

      ปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมคลอไรด์กับแมกนีเซียมคาร์บอเนตและโซดาแอชที่เหลือ
      MgCO3 + CaCl2——–> MgCl2 + CaCO3
      Na2CO3 + CaCl2 ——–> 2NaCl + CaCO3

 

    • สารส้ม เป็นสารช่วยตกตะกอน เพื่อให้ตะกอนจับตัวกันเป็นก้อนใหญ่ และเกิดปฏิกิริยาเคมีเร่งให้เกิดการตกตะกอนได้เร็วยิ่งขึ้น
    • สารจับโลหะ (chelating agent) ได้แก่ EDTA
  • ความกระด้างเทียม (pseudo hardness)
    ในกรณีที่น้ำนั้นมีปริมาณ Ca2+ และ Mg2+ น้อยแต่มีปริมาณของโซเดียมไอออน (Na+) สูงมากเพียงพอจะทำให้น้ำนั้นไม่เป็นฟองกับสบู่ได้

 

ความสำคัญของความกระด้างน้ำกับน้ำบริโภคและน้ำที่ใช้ในการแปรรูปอาหาร

  • ผลต่อรสชาติของน้ำ เกลือแร่ที่มีอยู่ในน้ำมีผลต่อรสชาติของน้ำดื่ม (ดูมาตรฐานคุณภาพน้ำบริโภค) และอาหารที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ
  • ผลต่อการล้างทำความสะอาด น้ำกระด้างทำให้เกิดคราบตกค้างอยู่นบนพื้นผิวของเครื่องใช้ ภาชนะต่างๆ และเครื่องจักรท่ีใช้แปรรูปอาหาร (food processing equipment) ที่มีพื้นผิวสัมผัสอาหาร (food contact surface) ถ้าเป็นตะกอนหรือคราบอ่อน เรียกว่า fur แต่ถ้าเป็นคราบแข็ง เรียกว่า scale คราบที่เกิดจะทำให้ผิวหน้าหยาบขึ้น เกิดการสะสมของสิ่งสกปรกต่างๆ ได้ง่ายโดยเฉพาะจุลินทรีย์ ทำให้การล้างทำความสะอาดพื้นผิวยากกว่าพื้นผิวเรียบ
  • ผลต่อการไหลของน้ำและไอน้ำ น้ำกระด้างทำให้เกิดตะกรันภายในท่อไอน้ำ รูระบายไอน้ำ ทำให้รูหรือท่ออุดตัน น้ำหรือไอน้ำไหลผ่านไม่สะดวก
  • ต่อความปลอดภัยของอาหารและสิ้นเปลืองพลังงาน การสะสมของตะกรัน เรียกว่า fouling หากเกิดบนพื้นผิวเครื่องจักรที่ใช้เพื่อการแปรรูปอาหารด้วยความร้อน (thermal processing) โดยเฉพาะระบบการฆ่าเชื้อแบบต่อเนื่อง (in-line pasteurization) ได้แก่ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนเช่น plate heat exchange คราบตะกรันที่พอกหนาขึ้น จะเป็นเหมือนฉนวน ทำให้ลดประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อน ซึ่งทำให้การฆ่าเชื้ออาหารไม่สมบูรณ์ และอาจทำให้มีจุลินทรีย์ หลงเหลืออยู่จนเป็นอันตรายต่อผู้บริโภค เนื่องจากการฆ่าเชื้อไม่สมบูรณ์ หรือทำให้ต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเพื่อให้ได้ปริมาณความร้อนเท่าที่ต้องการ
  • ต่อคุณภาพของขนมปัง ในผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ น้ำอ่อนไม่เหมาะสำหรับทำขนมปัง เพราะทำให้กลูเตน (gluten) ไม่แข็งแรง ทำให้แป้งโด (dough) ที่ผสมเสร็จแล้วเหนียวแฉะติดมือ แป้งโดกักเก็บแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ยีสต์ (yeast) ผลิตระหว่างการหมักได้น้อย ขนมปังจะมีปริมาตรน้อย แบนราบ แต่ถ้าจำเป็นต้องใช้น้ำอ่อนในการทำขนมปัง ควรจะเพิ่มเกลือในสูตรประมาณ 2 – 5 เปอร์เซ็นต์ หรืออาจจะเพิ่มยีสต์ให้มากขึ้น เพื่อให้ยีสต์ผลิตแก๊สได้ตามปกติและกลูเตนจะกักเก็บแก๊สได้ดีระหว่างการหมัก ทำให้แป้งที่ผสมแล้วมีลักษณะนุ่มพอดี ไม่เหนียวติดมือหรือแข็งกระด้าง แต่การใช้น้ำกระด้างมากในการผลิตขนมปัง ทำให้ไม่เหมาะกับการเจริญของยีสต์. กลูเตนจับตัวกันแน่น การขึ้นฟูของปริมาตรโด (dough) น้อยลง ขนมปังแข็ง

 

 

สนใจติดต่อ เวิลด์เคมิคอล กรุ๊ป ผู้นําด้านการจําหน่ายและนำเข้า สารเคมีภัณฑ์ เคมีภัณฑ์อุตสาหกรรม ขนาดใหญ่ และ ขนาดย่อม ประเภท เคมีอุตสาหกรรม เคมีทําความสะอาด เคมีสระว่ายน้ำ เคมีบำบัดน้ำ เคมีงานปั้น-งานหล่อ เคมีอาหาร กลิ่น สารสกัด สี น้ำหอม เคมีเครื่องสำอาง อาทิ กลีเซอรีน โซดาไฟเกล็ด โซเดียมเมต้าไบซัลไฟต์ เอทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ สารพัดด้านเคมี เวิลด์เคมิคอล กรุ๊ป พร้อมให้บริการและให้ปรึกษากับลูกค้าทุกท่าน


สนใจสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่