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硬度又分為暫時性硬度和永久性硬度。由于水中含有重碳酸鈣与重碳酸鎂而形成的硬度,經煮沸后可把硬度去掉,這种硬度稱為暫時性硬度,又叫碳酸鹽硬度;水中含硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質而形成的硬度,經煮沸后也不能去除,稱為永久性硬度。以上暫時性和永久性兩种硬度合稱為總硬度
海水
1公斤海水平均含有35克鹽;一項標準的分析顯示含氯化鈉(NaCl)26.9克;氯化鎂(MgCl2)3.2克;硫酸鎂(MgSO4)2.2克;硫酸鈣(CaSO4)1.4克;氯化鉀(KCl)0.6克;及許多其他化學物質計0.6克。
軟水與硬水
硬水(hard water)含有鈣及鎂的碳酸鹽: Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2或鈣及鎂的硫酸鹽與氯化物,而軟水(soft water)則缺乏。當地表水流經含石膏(CaSO4)、石灰石(CaCO3),或白雲石(CaCO3.MgCO3)的地區即生成。如果水中含硫酸鈣,據說會成永久硬水。若加入碳酸鈉把鈣沈澱成碳酸鈣,而使硫酸鈉存於溶液中,即可軟化。硬水遇到肥皂時,鈉鹽將不參與作用而耗盡,鈣鹽與鎂鹽則與之作用。暫時硬水含有鈣與鎂的重碳酸鹽;這種水可經下列幾種程序軟化:
1•加熱可使重碳酸鹽分解成不溶性的碳酸鹽。
2•加入石灰水(氫氧化鈣)把重碳酸鹽轉化成不溶性的碳酸鹽。
3•離子交換(ion-exchange)作用,此法日益重要。
石灰石洞穴之生成,是因含有溶入二氧化碳氣體的水流經石灰岩的分解作用之故。當溫度升高,則作用相反所生成的重碳酸鹽再次破壞石灰石:由於這種機制,碳酸鈣的鐘乳石(stalactite,懸掛的)與石筍(stalagmite,岩石上的垂柱)就生成了。硬水能與肥皂反應生成不溶於水之物質,易於染污洗滌之織物;若用於蒸汽鍋爐易生鍋垢,有礙導熱。

一般水中多少含有雜質,除懸浮的泥土和少量有機物外,大多是溶解在水裡的碳酸鹽,如碳酸鈣CaCO3、碳酸鎂MgCO3;酸式碳酸鹽,如酸式碳酸鈣Ca(HCO3)2、酸式碳酸鎂Mg(HCO3)2;硫酸鹽,如硫酸鈣CaSO4、硫酸鎂MgSO4;氯化物,如氯化鈣CaCl2、氯化鎂MgCl2、氯化鈉NaCl等。
上述這些雜質中,氯化鎂受高熱時會和水作用而生成鹽酸,因而對鍋爐產生腐蝕作用;其他固體雜質則主要構成了水的硬度,也就是產生鍋垢的主體。因此,水中含有上述各種固體雜質的都叫做「硬水」。
硬水在煮沸時,會生成一層不溶性的鍋垢,凝積在鍋壁上而不易傳熱,不但浪費燃料,而且鍋垢厚薄不均、汽鍋各部漲縮不調,容易造成鍋爐爆裂的危險,所以工廠用水必須先行軟化。
硬水分成兩種,一種是暫時硬水,另一種則是永久硬水。
(一)暫時硬水
凡含有酸式碳酸鹽等雜質的水稱為暫時硬水。因為水在煮沸以後,這種雜質就能從水中沉澱下來,因而易於去除。反應式如下:
Ca(HCO3)2→CaCOa3↓+H2O+CO2↑
所以暫時硬水可以用加熱法,使酸式碳酸鹽等雜質變為不溶性的碳酸鹽沉澱而使它軟化。
 
(二)永久硬水
凡含有鈣、鎂等金屬的硫酸鹽及氯化物等雜質的水稱為永久硬水。因為水在煮沸以後,這種雜質不能從水中沉澱下來而被除去,但可加入洗滌鹼Na2CO3,使產生不溶性CaCO3而軟化。
海水主要由硫酸鹽、氯化鈉及氯化鎂所組成﹐氯離子的存在,增加了鋼筋銹蝕的危險且容易產生白華及裝飾用塗裝的困難。
氯化鈉 27000
氯化鎂 3200
硫酸鎂 2200海水的一般組成(ppm)
硫酸鈣 1100
氯化鈣 500
硬水:
含有鈣或鎂等金屬離子的水,稱為硬水。
ゝ暫時硬水:
硬水中,若成分為鈣或鎂的碳酸氫鹽(酸式碳酸鹽),稱之。可藉煮沸法產生不溶的碳酸鹽而除去:
Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s)↓+CO2(g)+H2O(l)
Mg(HCO3)2(aq) MgCO3(s)↓+CO2(g)+H2O(l)
ゞ永久硬水:
硬水中,若成分為鈣或鎂的硫酸鹽或氯化物,稱之。硬水可使用石灰蘇打法或離子交換法來除去鈣或鎂。
々石灰蘇打法:
利用石灰(CaO)及蘇打(Na2CO3)來軟化硬水。化學反應式如下:
CaO(s)+H2O(l) → Ca(OH)2(aq)
Mg2+(aq)+Ca(OH)2(aq) → Mg(OH)2(s)+Ca2+(aq)
Ca2+(aq)+Na2CO3(aq) → CaCO3(s)+2Na+(aq)
ぁ離子交換法:
硬水通過含有鈉離子的沸石或樹脂的管柱時,會產生陽離子交換反應,二個鈉離子交換一個鈣(鎂)離子,而將鈣(鎂)離子留在管柱中。下圖中為A型沸石,鋁原子、矽原子、氧原子鍵結在一起,成為一種巨大的陰離子,交換反應如下:
Ca2+(aq)+2NaZ(s) → CaZ2(s)+2Na+(aq)
式中,NaZ代表沸石,Z-代表巨大的陰離子的一部分。當沸石使用一段時間後,管柱可用濃氯化鈉溶液清洗,以恢復原狀,此過程又稱為「再生」。
 
[這個帖子最後由wy在 2002/12/25 09:51pm 編輯]

supzlc兄,
相當詳細喔! 感謝您的分享...
您是唸化工的嗎? 看您對化學很在行, 想請教您對海水中Ca, Mg, KH, PH...有沒有研究?
是否有鈣反, Ca添加劑, KH提升劑, PH提升劑的原理,交互作用與副作用的相關資訊可以分享?
 
to Wy兄;
我是念丙組(以前只分甲乙丙丁共四組),故有讀過物理/化學,我養近6尺缸,因以前花了很多冤踠錢(自己摸索),為了省錢,故研究相關資料,更希望網友能Open Mind,提供更多資料...,Thanks!
 
水族箱的化學原則沒有那麼迂迴的啦 ,有些很 academic 的東西也並不是那麼實用
The modern coral reef aquarium 第一冊裡面寫的已經差不多了
 

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