Độ cứng của nước là gì? Hướng dẫn xác định và cách tính độ cứng của nước

Độ cứng của nước là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực hóa học và sức khỏe, phản ánh hàm lượng các khoáng chất như Canxi và Magiê trong nước. Đây không chỉ là yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt mà còn có tác động trực tiếp đến sức khỏe con người, đặc biệt là hệ xương và thận. Hiểu rõ về độ cứng của nước sẽ giúp bạn đánh giá được nguồn nước đang sử dụng, đồng thời đưa ra lựa chọn phù hợp cho sức khỏe gia đình. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về độ cứng của nước, cách xác định và tính toán chỉ số này để có những giải pháp tối ưu.

1. Độ Cứng Của Nước Là Gì?

Độ cứng của nước được xác định dựa trên hàm lượng khoáng chất hòa tan, đặc biệt là hai khoáng chất chính là Canxi (Ca²⁺) và Magie (Mg²⁺). Khi nồng độ ion Ca²⁺ và Mg²⁺ trong nước càng cao, độ cứng của nước càng lớn. Việc sử dụng nước cứng chưa qua xử lý trong thời gian dài có thể gây ra một số tác động tiêu cực đến sức khỏe, làm tăng nguy cơ tích tụ khoáng chất trong cơ thể, đồng thời ảnh hưởng đến các hoạt động sinh hoạt và sản xuất, chẳng hạn như giảm hiệu quả khi sử dụng xà phòng hoặc làm thiết bị dễ bị đóng cặn.

Độ cứng nước được xác định bằng cách tính nồng độ canxi và magie trong nước

Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến độ cứng của nước là do nước ngầm hoặc nước mặt như nước ao hồ, sông suối chảy qua các lớp đất đá, đặc biệt là đá vôi, trầm tích chứa hàm lượng lớn ion Ca²⁺ và Mg²⁺. Trong quá trình này, các phản ứng hóa học xảy ra, dẫn đến sự hình thành các hợp chất như Canxi Carbonat (CaCO₃) và Magie Hydro Cacbonat (Mg(HCO₃)₂), làm tăng độ cứng tự nhiên của nước.

Xem thêm: Sự khác biệt của nước cứng và nước mềm

2. Độ cứng của nước được xác định bằng cách nào?

Việc xác định độ cứng của nước không chỉ giúp hiểu rõ tính chất của nguồn nước mà còn hỗ trợ trong việc lựa chọn các biện pháp xử lý phù hợp, nhằm đảm bảo nguồn nước an toàn cho sức khỏe và không gây hư hại cho các thiết bị gia dụng như máy lọc nước hay ấm đun nước.

2.1 Công thức đo độ cứng của nước

Độ cứng của nước là một chỉ số quan trọng để xác định tính chất của nước, được đo dựa trên hàm lượng các khoáng chất như Canxi (Ca) và Magie (Mg). Việc tính toán độ cứng giúp phân biệt giữa nước mềm và nước cứng, từ đó có phương án xử lý phù hợp để bảo vệ sức khỏe và thiết bị gia dụng.

Công thức tính độ cứng của nước:

Độ cứng của nước (mg/L)=Ca (mg/L)×2.497+Mg (mg/L)×4.118

• Ca: Hàm lượng Canxi trong nước (mg/L).

• Mg: Hàm lượng Magie trong nước (mg/L).

Dựa vào công thức trên, chỉ cần xác định hàm lượng Canxi và Magie trong mẫu nước, bạn sẽ dễ dàng tính toán được độ cứng của nước và phân loại nước theo mức độ phù hợp.

Công thức tính độ cứng được tính bằng các hạt gallon trong nước

2.2 Thang đo độ cứng của nước 

Dựa trên thang đo từ Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), độ cứng của nước được chia thành các mức cụ thể như sau:

Nếu nước kiểm tra có độ cứng dưới 17.1 mg/L, đó là nước mềm, an toàn để sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày và không cần xử lý thêm. Ngược lại, nếu độ cứng vượt ngưỡng này, đặc biệt trên 180 mg/L, bạn cần áp dụng các biện pháp làm mềm nước để đảm bảo nguồn nước đạt tiêu chuẩn an toàn cho sức khỏe và sử dụng lâu dài.

2.3 Đơn vị đo độ cứng của nước 

Đơn vị đo độ cứng của nước của mỗi nước sẽ có đơn vị đo riêng biệt. Hiện tại, vẫn chưa có đơn vị quốc tế để tính độ cứng nước​. Dưới đây là bảng đo độ cứng tiêu chuẩn mà bạn có thể tham khảo: 

Trong đó: 

• Gpg: 64,8 mg canxi cacbonat mỗi gallon( 3,79 lít) hoặc 17,118 ppm

• Ppm: 1 mg/l CaCO3

• de: 64,8 mg CaCO3 mỗi 4,55 lít nước tương đương 14,254 ppm

• 0dH : 10 mg/l CaO hoặc 17,848 ppm

• 0f : 10 mg/l CaCO3 tương đương với 10 ppm

• 1 mmol/l tương đương với 100,09 mg/l CaCO3 hoặc 40,08 mg/l Ca2+

Lưu ý: Tại Việt Nam, đơn vị đo độ cứng của nước​ thường dùng là mg/Lít, nếu độ cứng nhỏ sẽ sử dụng đơn vị micro (mcrdlg/Lít) trong 1 lít nước.

3. Các phương pháp đo độ cứng nước 

Để xác định độ cứng của nước, bạn có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau, từ cách đo thủ công tại nhà đến việc sử dụng thiết bị chuyên dụng. Các phương pháp này không chỉ giúp bạn nắm rõ chất lượng nước đang sử dụng mà còn đưa ra các giải pháp cải thiện nếu cần thiết.

3.1 Xà phòng hoá 

Phương pháp xà phòng hóa là một cách đơn giản, dễ thực hiện tại nhà và cho kết quả nhanh chóng, giúp bạn xác định độ cứng của nước một cách trực quan. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết:

Các bước thực hiện:

• Bước 1: Chuẩn bị một chai thủy tinh hoặc nhựa trong suốt, sạch sẽ, có nắp đậy kín.

• Bước 2: Đổ nước từ vòi vào chai, chiếm khoảng 1/3 thể tích.

• Bước 3: Thêm vài giọt xà phòng lỏng nguyên chất vào chai và lắc mạnh trong khoảng 15 giây.

• Bước 4: Đặt chai xuống và quan sát dung dịch bên trong.

Cách kiểm tra kết quả:

• Nước cứng: Không có hoặc có rất ít bong bóng mịn, nước có màu đục hoặc trắng đục.

• Nước mềm: Xà phòng tạo bọt nhanh chóng và bong bóng xuất hiện nhiều, phần nước còn lại ở đáy chai vẫn trong.

Lưu ý:

Một số loại xà phòng công nghiệp được pha chế với chất tẩy rửa mạnh, có thể tạo bọt trong cả nước cứng lẫn nước mềm. Để đảm bảo kết quả chính xác, bạn nên sử dụng xà phòng nguyên chất hoặc loại ít chất tẩy rửa.

3.2 Trắc quang so màu 

Trắc quang so màu là một phương pháp phổ biến và dễ thực hiện để xác định độ cứng của nước. Phương pháp này sử dụng dung dịch EDTA (Ethylenediaminetetraacetic Acid) để phản ứng với các ion Canxi và Magie trong nước, cùng với chất chỉ thị màu để quan sát sự thay đổi màu sắc. Qua đó, người thực hiện có thể tính toán được độ cứng của nước một cách chính xác.

Các bước thực hiện:

• Bước 1: Chuẩn bị các dung dịch cần thiết bao gồm: dung dịch đệm, dung dịch chỉ thị màu, dung dịch EDTA và một lọ chứa nước mẫu.

• Bước 2: Lấy 5ml mẫu nước cho vào lọ, sau đó nhỏ 5 giọt dung dịch đệm và 1 giọt dung dịch chỉ thị màu. Lúc này, nước sẽ chuyển sang màu đỏ.

• Bước 3: Nhỏ dung dịch EDTA từng giọt vào mẫu nước, đồng thời khuấy đều. Tiếp tục nhỏ đến khi nước chuyển sang màu xanh.

• Bước 4: Tính toán lượng dung dịch EDTA đã sử dụng để nước chuyển màu xanh.

Cách kiểm tra kết quả:

Độ cứng của nước được xác định bằng công thức:

Lượng dung dịch EDTA đã dùng (ml) × 300 = Độ cứng của nước (mg/L)

Ví dụ: Nếu cần 0.4ml dung dịch EDTA để làm nước chuyển màu, độ cứng của nước sẽ là: 0.4 × 300 = 120mg/L.

Đây là mức nước cứng vừa phải.

Lưu ý:

• Sử dụng xi lanh nhỏ để nhỏ dung dịch EDTA chính xác.

• Nhỏ từ từ và quan sát kỹ sự thay đổi màu sắc. Ngừng nhỏ ngay khi nước chuyển sang màu xanh để đảm bảo kết quả không bị sai lệch.

 Sử dụng dung dịch EDTA để đo nồng độ Ca và Mg trong nước

3.3 Sử dụng thiết bị đo điện tử 

Sử dụng thiết bị đo điện tử để xác định độ cứng của nước là một phương pháp nhanh chóng, tiện lợi và mang lại độ chính xác cao. Phương pháp này đặc biệt phù hợp cho kiểm tra nước tại nhà hoặc tại các cơ sở không có thiết bị phân tích chuyên dụng.

Các bước thực hiện:

• Bước 1: Chuẩn bị một thiết bị đo điện tử của thương hiệu đáng tin cậy. Đảm bảo thiết bị được hiệu chuẩn đúng cách trước khi sử dụng.

• Bước 2: Lấy mẫu nước cần kiểm tra, cho vào một cốc hoặc bình chứa sạch.

• Bước 3: Nhúng thiết bị đo điện tử vào mẫu nước và đợi vài giây để thiết bị hiển thị kết quả đo lường.

Cách kiểm tra kết quả:

Kết quả được hiển thị trực tiếp trên màn hình thiết bị với đơn vị mg/L, cho biết độ cứng của nước:

• Nước mềm: Chỉ số từ 0 – 60 mg/L.

• Nước cứng: Chỉ số lớn hơn 60 mg/L.

Lưu ý:

Để đảm bảo kết quả chính xác, bạn nên sử dụng thiết bị đo từ các thương hiệu có uy tín. Tránh sử dụng các sản phẩm không rõ nguồn gốc vì chúng có thể dẫn đến sai lệch trong kết quả đo, ảnh hưởng đến quá trình đánh giá chất lượng nước và các biện pháp xử lý tiếp theo.

Sử dụng các công cụ đo để xác định nồng độ chính xác

3.4 Phương pháp tách ion 

Phương pháp tách ion là kỹ thuật đo độ cứng của nước dựa trên việc tách và đếm ion canxi (Ca²⁺) và magiê (Mg²⁺) trong nước. Phương pháp này sử dụng cột tách ion và thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm với thiết bị hiện đại. Kết quả thu được là những số liệu chính xác hơn các phương pháp xà phòng hóa hoặc trắc quang so màu, tuy nhiên hạn chế của phương pháp này là chi phí cao và cần nhiều dụng cụ hỗ trợ.

4. Tại sao nên uống nước có độ cứng thấp?

Nước cứng chứa hàm lượng cao các muối khoáng như canxi (Ca²⁺) và magie (Mg²⁺). Mặc dù các khoáng chất này có lợi khi được hấp thụ ở mức độ vừa phải, nhưng tiêu thụ nước cứng trong thời gian dài lại tiềm ẩn nhiều nguy cơ sức khỏe, đặc biệt là đối với hệ thận, tiêu hóa, và da.

• Hình thành sỏi thận: Khi sử dụng nước cứng thường xuyên, các muối Canxi và Magie trong nước có thể kết tủa thành tinh thể trong niệu quản. Dần dần, các tinh thể này lớn lên và gây ra sỏi thận, dẫn đến đau đớn và nguy hiểm cho sức khỏe nếu không được điều trị kịp thời.

• Ảnh hưởng đến chức năng thận: Lượng muối Canxi cao trong nước cứng có thể gây quá tải cho thận là cơ quan chịu trách nhiệm lọc và bài tiết chất thải ra khỏi cơ thể. Việc phải xử lý lượng Canxi lớn liên tục gây căng thẳng cho thận, làm giảm hiệu suất hoạt động và có thể dẫn đến tổn thương lâu dài.

• Tác động đến hệ tiêu hóa: Nước cứng có thể cản trở khả năng hấp thụ và chuyển hóa dưỡng chất của cơ thể. Đặc biệt, Canxi trong nước cứng dễ kết hợp với các hợp chất khác, hình thành cặn khó tiêu hóa, làm giảm hiệu quả hoạt động của đường ruột. Ngoài ra, đặc tính làm giảm khả năng tạo bọt của nước cứng còn gây ra khó khăn trong vệ sinh và chăm sóc cơ thể.

• Gây kích ứng và làm khô da: Nước cứng thường khiến da mất đi độ ẩm tự nhiên do muối Canxi làm thay đổi pH bề mặt da. Kết quả là da trở nên khô ráp, dễ kích ứng và gặp các vấn đề như ngứa hoặc nổi mẩn đỏ. Việc tiếp xúc lâu dài với nước cứng cũng có thể làm tăng nguy cơ mắc các bệnh da liễu.

• Tác động tiêu cực đến sức khỏe xương: Mặc dù Canxi cần thiết cho sức khỏe xương, việc tiêu thụ nước cứng với lượng Canxi vượt mức có thể gây tích tụ trong mạch máu, làm tăng nguy cơ xơ vữa động mạch và gây ảnh hưởng đến cấu trúc xương, bao gồm cả tình trạng loãng xương.

Không nên sử dụng nước có độ cứng cao trong sinh hoạt và nấu nướng

Độ cứng của nước không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sinh hoạt mà còn tác động đến sức khỏe của bạn. Hiện nay, vẫn còn một số gia đình còn thói quen sử dụng nước giếng khoan hoặc các nước từ ao hồ, sông suối chứa độ cứng cao. Để tránh những tác động tiêu cực của nước cứng, nước ion kiềm với độ cứng thấp là giải pháp lý tưởng cho sức khỏe. 

Với nước ion kiềm i-on Life, bạn hoàn toàn có thể yên tâm vì sản phẩm có độ cứng thấp với hàm lượng khoáng tồn tại dưới dạng ion như Ca, Mg, Na, K.....(TDS~180mg/l), đây là mức lý tưởng được Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) khuyến nghị. Theo các tài liệu nghiên cứu, việc sử dụng lâu dài các loại nước bị lọc bỏ hết khoáng chất hoặc có tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) (hàm lượng khoáng chất) < 100mg/lít có thể dẫn đến tình trạng tăng thải nước của cơ thể, hạ Kali máu, mất các khoáng chất như Natri, Kali, Canxi và Magie

Nước ion kiềm i-on Life sở hữu pH tự nhiên như rau xanh từ 8.5 - 9.5, giúp trung hòa acid dư thừa, hỗ trợ quá trình tiêu hóa, tăng cường hệ miễn dịch và cải thiện sức khỏe tổng thể. Bên cạnh đó, cụm phân tử nước nhỏ mịn của i-on Life thẩm thấu nhanh, giúp cơ thể hấp thụ tốt hơn, trong khi lượng Hydrogen dồi dào giúp loại bỏ gốc tự do, ngăn ngừa lão hóa và giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính.

Để bảo vệ sức khỏe gia đình bạn, hãy lựa chọn nước ion kiềm i-on Life như một giải pháp nước uống an toàn để chăm sóc sức khỏe toàn diện cho bạn và gia đình ngay hôm nay.