پاسخ کوتاه: بر اساس استاندارد ملی ایران (۱۰۵۳)، سختی کل آب آشامیدنی در حالت مطلوب حداکثر ۲۰۰ و در بدترین حالت حداکثر ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر (بر حسب کربنات کلسیم) است. آبی با سختی ۶۰ تا ۱۲۰ میلی‌گرم در لیتر برای نوشیدن و مصارف خانگی ایده‌آل است. بالاتر از ۲۰۰، رسوب در کتری، آبگرمکن و لوله‌ها به‌سرعت زیاد می‌شود و بالاتر از ۵۰۰، آب برای شرب مناسب نیست.
در این راهنما توضیح می‌دهیم سختی آب چیست، چه انواعی دارد، با چه واحدی سنجیده می‌شود، جدول درجه‌بندی و استانداردهای آن چیست، آب سخت چه معایبی برای سلامت، پوست و مو، لوازم خانگی و تاسیسات صنعتی دارد و چطور می‌توان آن را اندازه گرفت و کاهش داد.
سختی آب چیست؟
سختی آب به مقدار یون‌های کلسیم (Ca2+) و منیزیم (Mg2+) محلول در آب گفته می‌شود. آب هنگام عبور از لایه‌های آهکی و گچی زمین این املاح را در خود حل می‌کند. به همین دلیل آب چاه و قنات در بیشتر مناطق ایران سخت است، در حالی که آب مناطقی با سنگ‌های گرانیتی معمولاً نرم است.
آهن، منگنز و روی هم می‌توانند کمی در سختی نقش داشته باشند، اما در عمل سختی آب را با کلسیم و منیزیم تعریف و اندازه‌گیری می‌کنند. سختی بخشی از TDS یا کل جامدات محلول آب است، اما این دو یکی نیستند. ممکن است آبی TDS بالایی داشته باشد (مثلاً به خاطر سدیم و کلرید) و سختی آن کم باشد.
نشانه‌های آب سخت در خانه
- رسوب سفید و آهکی در کتری، سماور و سر شیرها
- لکه‌های سفید روی ظروف و شیشه پس از خشک شدن
- کف نکردن مناسب صابون و شامپو
- زبری لباس‌ها پس از شستشو و خشکی پوست و مو
- کاهش فشار آب و گرفتگی دوش و شیرآلات به مرور زمان
انواع سختی آب
- سختی موقت (کربناتی): سختی‌ای که با بی‌کربنات همراه است. با جوشاندن آب، بی‌کربنات کلسیم به کربنات کلسیم نامحلول تبدیل و ته‌نشین می‌شود. همان رسوبی است که در کتری می‌بینید.
- سختی دائم (غیرکربناتی): سختی‌ای که با سولفات، کلرید و نیترات همراه است و با جوشاندن از بین نمی‌رود. برای حذف آن به سختی‌گیر رزینی یا اسمز معکوس نیاز است.
- سختی کل: مجموع سختی موقت و دائم. آنچه در آزمایش‌ها و استانداردها گزارش می‌شود، همین سختی کل است.
به همین دلیل، این باور که «جوشاندن آب سختی آن را از بین می‌برد» فقط نیمی از حقیقت است. آب جوشیده سختی موقت کمتری دارد، اما سختی دائم آن بدون تغییر باقی می‌ماند.
واحدهای اندازه‌گیری سختی آب
رایج‌ترین واحد، میلی‌گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم (mg/L as CaCO3) است که در آب‌های رقیق تقریباً با ppm برابر است. در کاتالوگ دستگاه‌ها و کیت‌های خارجی ممکن است واحدهای دیگری ببینید:
| واحد | معادل بر حسب mg/L کربنات کلسیم |
|---|---|
| ۱ درجه آلمانی (°dH) | ۱۷٫۸ |
| ۱ درجه فرانسوی (°fH) | ۱۰ |
| ۱ گرین بر گالن (gpg) | ۱۷٫۱ |
| ۱ میلی‌اکی‌والان در لیتر (meq/L) | ۵۰ |
سختی آب آشامیدنی چقدر باید باشد؟
جدول درجه‌بندی سختی آب
تقسیم‌بندی زیر در منابع بین‌المللی رایج است و برای قضاوت سریع درباره‌ی آب خانه کافی است:
| وضعیت آب | سختی کل (mg/L کربنات کلسیم) | توضیح |
|---|---|---|
| نرم | ۰ تا ۶۰ | بدون رسوب؛ آب خیلی نرم ممکن است خورنده باشد |
| کمی سخت | ۶۱ تا ۱۲۰ | محدوده‌ی ایده‌آل برای نوشیدن و مصارف خانگی |
| سخت | ۱۲۱ تا ۱۸۰ | رسوب‌دهی محسوس در کتری و آبگرمکن |
| خیلی سخت | بیشتر از ۱۸۰ | رسوب شدید؛ استفاده از سختی‌گیر توصیه می‌شود |
استانداردهای سختی آب شرب
- استاندارد ملی ایران ۱۰۵۳: حداکثر مطلوب سختی کل ۲۰۰ و حداکثر مجاز ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر.
- سازمان جهانی بهداشت (WHO): برای سختی، حد مبتنی بر سلامت تعیین نکرده است، چون شواهدی از مضر بودن سختی در محدوده‌ی معمول آب شرب وجود ندارد. راهنمای قدیمی‌تر WHO عدد ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر را ذکر کرده بود.
- رهنمود آب آشامیدنی استرالیا: بالاتر از ۲۰۰ میلی‌گرم در لیتر را عامل رسوب‌گذاری در لوله‌ها و سیستم آب گرم می‌داند و آب نرم‌تر از حدود ۶۰ را «نرم ولی احتمالاً خورنده» توصیف می‌کند.
بنابراین هدف، رساندن سختی به صفر نیست. بهترین آب برای نوشیدن آبی است که بین ۶۰ تا ۱۲۰ میلی‌گرم در لیتر سختی داشته باشد: هم طعم خوبی دارد، هم مقداری کلسیم و منیزیم مفید دارد و هم رسوب جدی نمی‌دهد.
سختی آب شهری، آب معدنی و آب تصفیه‌شده
- آب لوله‌کشی شهری: در بسیاری از شهرهای ایران سختی آب شهری در محدوده‌ی ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلی‌گرم در لیتر است و حتی در یک شهر بسته به منبع (سد یا چاه) و منطقه تفاوت زیادی دارد. برای دانستن عدد دقیق، از شرکت آب و فاضلاب منطقه‌ی خود استعلام بگیرید یا آب را آزمایش کنید.
- آب معدنی بطری: سختی آن بسته به چشمه متفاوت است و روی برچسب بیشتر برندها مقدار کلسیم، منیزیم یا سختی کل درج می‌شود. اغلب آب‌های معدنی ایرانی سختی کمتر از ۲۰۰ دارند.
- آب تصفیه‌شده با دستگاه RO خانگی: سختی خروجی معمولاً کمتر از ۲۰ میلی‌گرم در لیتر است. به همین دلیل بسیاری از دستگاه‌ها فیلتر «معدنی‌کننده» دارند که مقداری کلسیم و منیزیم را به آب برمی‌گرداند.
معایب آب سخت
تاثیر بر سلامت
سختی آب در محدوده‌ی استاندارد برای سلامت مضر نیست و کلسیم و منیزیم موجود در آن بخش کوچکی از نیاز روزانه‌ی بدن را تامین می‌کند. شواهد علمی کافی برای این ادعای رایج که آب سخت «باعث سنگ کلیه می‌شود» وجود ندارد؛ عوامل اصلی سنگ کلیه رژیم غذایی، کم‌آبی و زمینه‌ی ژنتیکی است. با این حال، آب بسیار سخت (بالاتر از ۵۰۰) طعم تلخ و گچی دارد و ممکن است در برخی افراد باعث ناراحتی گوارشی شود. افرادی که بیماری کلیوی دارند یا رژیم کم‌کلسیم دارند، بهتر است با پزشک مشورت کنند.
تاثیر بر پوست و مو
- کلسیم و منیزیم با صابون واکنش می‌دهند و «کف صابون» نامحلولی تشکیل می‌دهند که روی پوست و مو باقی می‌ماند.
- این لایه باعث خشکی، زبری و خارش پوست می‌شود و در افراد مبتلا به اگزما علائم را تشدید می‌کند.
- موها کدر، خشک و شکننده می‌شوند و رنگ موی رنگ‌شده زودتر می‌پرد.
- مصرف شامپو و نرم‌کننده برای رسیدن به کف و تمیزی مطلوب بیشتر می‌شود.
تاثیر بر لوازم خانگی
- رسوب در کتری، سماور، المنت آبگرمکن، پکیج، ماشین لباسشویی و ظرفشویی
- افزایش مصرف انرژی: یک لایه‌ی چندمیلی‌متری رسوب روی المنت مانند عایق عمل می‌کند و زمان گرم شدن را طولانی‌تر می‌کند.
- کاهش عمر قطعات و افزایش هزینه‌ی تعمیر و تعویض
- گرفتگی دوش، شیرآلات و لوله‌ها و کاهش فشار آب
- لکه روی ظروف، شیشه و سرامیک و مصرف بیشتر مواد شوینده
- در قهوه‌سازها و اسپرسوسازها، رسوب سریع و تغییر طعم قهوه؛ به همین دلیل این دستگاه‌ها معمولاً سختی‌گیر رزینی داخلی دارند.
تاثیر بر تاسیسات و صنعت
آب سخت در اثر گرما، رسوب‌هایی مانند کربنات کلسیم، سولفات کلسیم و هیدروکسید منیزیم تشکیل می‌دهد که به سطح مبدل‌های حرارتی، لوله‌ها و بویلرها می‌چسبند. این رسوب‌ها:
- مانند عایق حرارتی عمل می‌کنند و راندمان بویلر و مبدل را کاهش می‌دهند.
- باعث داغ شدن بیش از حد فلز، خوردگی زیر رسوب و در سیستم‌های تحت فشار، ترکیدگی لوله‌ها می‌شوند.
- برج‌های خنک‌کننده و چیلرها را مسدود می‌کنند و هزینه‌ی اسیدشویی و توقف تولید را بالا می‌برند.
- در صنایع نساجی و رنگرزی کیفیت رنگ را کاهش و در صنایع شستشو مصرف شوینده را تا دو برابر افزایش می‌دهند.
به همین دلیل، سختی مجاز آب ورودی تجهیزات صنعتی بسیار کمتر از آب شرب است. برای مثال، آب تغذیه‌ی دیگ‌های بخار فشار پایین باید عملاً بدون سختی باشد (معمولاً کمتر از ۱ تا ۲ میلی‌گرم در لیتر) و بویلرهای فشار بالا به آب دیونیزه نیاز دارند که با رزین کاتیونی، رزین آنیونی و در مرحله‌ی آخر رزین میکس بد تولید می‌شود.
سختی آب را چگونه اندازه بگیریم؟
- آزمایش آزمایشگاهی (تیتراسیون با EDTA): دقیق‌ترین روش است و سختی کل، سختی کلسیمی و سختی منیزیمی را جداگانه گزارش می‌دهد.
- کیت قطره‌ای سختی: چند قطره معرف به نمونه اضافه می‌کنید و تعداد قطره تا تغییر رنگ، سختی را نشان می‌دهد. دقت خوبی برای کنترل سختی‌گیرها دارد.
- نوار تست سختی: سریع و ارزان است و محدوده‌ی تقریبی سختی را با تغییر رنگ نشان می‌دهد.
- آزمون صابون: مقداری آب و چند قطره صابون مایع را در بطری تکان دهید. اگر کف کم و آب کدر شد، آب سخت است. این روش فقط یک نشانه‌ی کلی است.
نکته: TDSمتر سختی را اندازه نمی‌گیرد. این دستگاه کل املاح محلول را از روی هدایت الکتریکی تخمین می‌زند و نمی‌تواند کلسیم و منیزیم را از سدیم و پتاسیم جدا کند.
روش‌های کاهش سختی آب
- سختی‌گیر رزینی (تبادل یونی): موثرترین و رایج‌ترین روش. آب از بستر رزین سختی گیر عبور می‌کند و کلسیم و منیزیم با سدیم جایگزین می‌شوند. وقتی ظرفیت رزین تمام شد، با آب نمک احیا می‌شود. برای سختی‌گیرهای خانگی و تجاری، رزین کاتیونی اسید قوی ژل مانند TC008 استاندارد است و برای دستگاه‌های آب شرب و صنایع غذایی، گرید غذایی TC008FG مناسب است. روش کامل این کار را در مقاله‌ی چطور آب را سختی‌زدایی کنیم توضیح داده‌ایم.
- اسمز معکوس (RO): علاوه بر سختی، بیشتر املاح دیگر را هم حذف می‌کند. برای آب شرب خانگی مناسب است، اما برای کل خانه یا مصارف صنعتی پرهزینه است و در آب‌های سخت، غشای آن به پیش‌تصفیه با سختی‌گیر نیاز دارد.
- جوشاندن: فقط سختی موقت را کاهش می‌دهد و برای مقادیر زیاد آب عملی نیست.
- سختی‌گیری شیمیایی (آهک و سودا): در تصفیه‌خانه‌ها و صنایع بزرگ، با افزودن آهک و کربنات سدیم، کلسیم و منیزیم به صورت رسوب جدا می‌شوند. این روش لجن زیادی تولید می‌کند و سختی را کاملاً صفر نمی‌کند.
- سختی‌گیرهای مغناطیسی و الکترونیکی: املاح را از آب حذف نمی‌کنند و فقط ادعا می‌کنند شکل بلورهای رسوب را تغییر می‌دهند. نتایج پژوهش‌ها درباره‌ی اثر آن‌ها متناقض است.
برای انتخاب نوع و حجم مناسب رزین بر اساس سختی و دبی آب، مقاله‌ی محاسبه‌ی حجم رزین سختی گیر و ماشین حساب کنفتک را ببینید. برای آشنایی با انواع دستگاه هم مقاله‌ی سختی گیر چیست را بخوانید.
آیا آب خیلی نرم هم مشکل دارد؟
بله. آب با سختی بسیار کم (کمتر از حدود ۶۰ میلی‌گرم در لیتر)، به‌ویژه اگر قلیائیت و pH پایینی هم داشته باشد، تمایل دارد فلز لوله‌ها و اتصالات را حل کند و خورنده است. طعم آن هم تخت و بی‌مزه است. به همین دلیل در سختی‌گیرهای خانگی معمولاً شیر «میکس» یا بای‌پس قرار می‌دهند تا مقداری آب سخت با آب نرم مخلوط شود و سختی خروجی در محدوده‌ی ۶۰ تا ۱۲۰ تنظیم شود.
خرید رزین سختی گیر
ایران کنفتک انواع رزین سختی گیر و رزین کاتیونی را برای سختی‌گیرهای خانگی، تجاری و صنعتی، به همراه رزین آنیونی و رزین میکس بد برای تولید آب بدون املاح عرضه می‌کند. آنالیز آب و دبی مورد نیاز خود را برای ما بفرستید تا کارشناسان ما رزین و حجم مناسب را پیشنهاد دهند. درخواست مشاوره و استعلام قیمت
پرسش‌های متداول
سختی آب آشامیدنی چقدر باید باشد؟
ایده‌آل بین ۶۰ تا ۱۲۰ میلی‌گرم در لیتر است. طبق استاندارد ملی ایران، حداکثر مطلوب ۲۰۰ و حداکثر مجاز ۵۰۰ میلی‌گرم در لیتر بر حسب کربنات کلسیم است.
آیا جوشاندن سختی آب را از بین می‌برد؟
فقط سختی موقت (بی‌کربنات کلسیم و منیزیم) را کاهش می‌دهد که به صورت رسوب در کتری باقی می‌ماند. سختی دائم با جوشاندن تغییر نمی‌کند.
آیا آب سخت باعث سنگ کلیه می‌شود؟
شواهد علمی معتبری برای این ارتباط وجود ندارد. مصرف کافی آب، حتی آب سخت، برای پیشگیری از سنگ کلیه مهم‌تر از سختی آن است. افراد دارای سابقه‌ی سنگ کلیه باید با پزشک مشورت کنند.
فرق سختی آب و TDS چیست؟
سختی فقط کلسیم و منیزیم را می‌سنجد، اما TDS مجموع همه‌ی املاح محلول، از جمله سدیم، پتاسیم، کلرید و سولفات است. آب می‌تواند TDS بالا و سختی کم داشته باشد، یا برعکس.
سختی‌گیر رزینی آب را شور می‌کند؟
سختی‌گیر کلسیم و منیزیم را با سدیم جایگزین می‌کند، اما مقدار سدیم اضافه‌شده در آب‌های با سختی معمولی کم است و آب شور نمی‌شود. افرادی که رژیم کم‌سدیم دارند، می‌توانند آب نوشیدنی را از دستگاه RO تهیه کنند یا سختی‌گیر را با نمک پتاسیم احیا کنند.
رزین سختی‌گیر هر چند وقت یک بار باید تعویض شود؟
رزین باکیفیت با احیای درست چند سال کار می‌کند. عمر آن به کیفیت رزین، کلر و آهن آب ورودی و نحوه‌ی احیا بستگی دارد. اگر با وجود احیای منظم، آب خروجی سخت ماند، زمان تعویض رزین است.
منابع: Australian Drinking Water Guidelines: Hardness، USGS: Water hardness، استاندارد ملی ایران ۱۰۵۳ (ویژگی‌های آب آشامیدنی)