水質硬度該如何檢測

Iris Chiu
日澤の環衛小教室
Mar 9, 2021
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什麼是「硬水」與「軟水」

我們常常聽到水有分成硬水跟軟水,簡單來說硬水就是含有較多礦物質的水

硬水與軟水的區分,主要是依據水中的碳酸鈣碳酸鎂的含量的多寡而定 (以「mg/L」或「ppm」來表示 )軟水水中的礦物質含量較少,硬水水中的礦物質含量則較多。(附註1 台灣自來水公司 | 常見問答集

水中硬度又可分為暫時硬度永久硬度。暫時硬度在水體加熱煮沸時,會變成碳酸鈣的白色固體從水中析出,永久硬度加熱後則不會析出。而我們俗稱的水垢,其實就是水體在煮沸時形成的白色固體碳酸鈣。

根據世界衛生組織(WHO)公布數據,一般將水的硬度可以分為四個程度

(附註2 WHO | Hardness in Drinking-water

水質硬度對人體與生活的影響

飲用水的口感會因為水的硬度高喝起來口感不好,常常會有人覺得這代表水質不好,但其實在日常飲水當中,水中硬度的鈣與鎂為人體生理上極為重要必需物質,對骨骼、心臟、血管、肌肉等正常運作均極為重要(附註2 WHO | Hardness in Drinking-water),但是對於居家環境來說會造成較多水垢。

其實水的硬度過低與過高都是不好的,水的硬度最適合人體飲用的範圍介於 50–150 mg/L 之間,長期飲用較低硬度之水罹患心血管疾病之機率風險較高,而水硬度超過 500 mg/L 是不可接受的飲用範圍(附註3 水中硬度對人體的影響-台灣自來水公司第四區管理處),目前以台灣來說,「飲用水水質標準」規定硬度最大限值是 300 mg/L,是人體可接受的飲用範圍。

水質硬度檢測方法

  • 滴定法-此方法是法規公告之標準檢測方法
    檢測步驟:將指示劑加入到一定量的測試的水溶液中,水溶液會呈酒紅色,等待水質反映顏色的變化會轉為藍色,再透過比色的方法來比對顏色確定硬度的標準。

缺點:

  1. 傳統方式會受到干擾物質(金屬離子)或指示劑變質影響,需要重新檢測。
  2. 試劑需要調配緩衝溶液,實驗結果也會受到非日燈光的干擾。
  3. 污水、廢水及含有懸浮固體的水樣需要用硝酸-硫酸消化法進行前處理。
  4. 檢測過程繁瑣,需要有專業的實驗室才能進行檢測。

(附註4 環境檢驗所-水中總硬度檢測方法-EDTA滴定法 (NIEA W208.51A)

水質硬度檢測試紙 MN Test Paper

將水樣沾濕在試紙的混合指示劑上面,等待試劑顏色變化即可用比色方法比對水質硬度範圍,變色由亮綠色變成藍色,顏色越深代表硬度越高,相較於法規公告的檢測方法更為簡易,能快速得到檢測結果。

Semi-quantitative test strips QUANTOFIX Carbonate hardness, MN
  • 分光光度法
    分光光度法是透過測定被測物質在特定波長處或一定波長範圍內光的吸收度,對該物質進行定性和定量分析,通常是搭配分光光度計來檢測。(附註5 分光光度法

多功能水質分析儀 MD610

德國 Lovibond 品牌,利用分光光度法檢測水質,搭配六種波長設計,需先將要檢測的水樣放入儀器內歸零校正,接著將水樣加入專用藥劑,放入儀器內按下開始即可測定出結果。

優點:

  1. 除了可以檢測水質硬度外,還可以檢測其他 120 種以上的項目。
  2. 每個項目可以搭配專業藥劑,不需要調配試劑。
  3. 只要 5 秒就可得到檢測結果,縮短檢測時間並提升效率。
  4. 可以使用無線藍芽傳輸,手持型大小,方便現場檢測。
多功能水質分析儀MD610

水質硬度的重要性

水質硬度對工業用水管理非常重要,因為大部分工業有冷卻水及鍋爐系統,如果不注意控制硬度,除了會降低機械效率,增加操作成本外,也有造成鍋爐發生爆炸之危險,所以工業用水中硬度之監控處理相當重要。(附註6 行政院環保署環境檢驗所,1992)

需要檢測水質硬度的產業包括,酒廠、水泥、肥料、塗料、醫藥品、膠合板、紙漿和造紙、橡膠、糖、紡織品、染整廠或是其他有需要燒鍋爐水的產業,例如:石油和天然氣,發電,化工和鋼鐵,自來水公司會需要檢測水質硬度,為了要確保自來水符合法規之標準,除了以上產業外,在飲用水、地面水、地下水、家庭污水及放流水中硬度的檢測也是非常重要。(附註7 鍋爐檢查:什麼是鍋爐檢查,是如何進行的

參考資料
1.台灣自來水公司 | 常見問答集
2.WHO | Hardness in Drinking-water
3.水中硬度對人體的影響-台灣自來水公司第四區管理處
4.環境檢驗所-水中總硬度檢測方法-EDTA滴定法 (NIEA W208.51A)
5.分光光度法
6.行政院環保署環境檢驗所 (1992),水質檢驗方法彙編
7.鍋爐檢查:什麼是鍋爐檢查,是如何進行的

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