Độ cứng của nước là gì? Hướng dẫn cách đo độ cứng của nước

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.

Theo đó, khái niệm nước cứng có thể hiểu là loại nước chứa hàm lượng các ion khoáng chất hòa tan cao. 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 và ảnh hưởng đến các hoạt động sinh hoạt, sản xuất.

Độ cứng của nước thường được phân loại thành 2 dạng như sau:

• Độ cứng tạm thời: Xuất phát từ  muối hidrocacbonat của canxi và magie (chứa các ion như Ca2+, Mg2+, (CO3)2-, HCO3-), có thể được làm mềm bằng biện pháp đun nóng.
• Độ cứng vĩnh viễn: Hình thành do các muối clorua và sunfat của canxi và magie (chứa các ion như  Ca2+, Mg2+, Cl-, (SO2)4-), chỉ có thể xử lý bằng những phương pháp phức tạp hơn và tốn kém chi phí.

Nắm bắt được 2 dạng độ cứng này là cơ sở quan trọng để bạn hiểu rõ nước cứng toàn phần là gì. Theo đó, nước cứng toàn phần là loại nước chứa tổng hợp các ion gây cứng có trong cả nước cứng tạm thời và nước cứng vĩnh cửu, có độ cứng cao, dễ tạo cặn khoáng trên các thiết bị gia dụng.

Công thức 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. Chỉ số 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.

3. Độ cứng của nước được xác định bằng công thức nào?

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

4. Đơn vị đo độ cứng của nước 

Đơn vị của độ cứng nước sẽ khác nhau tùy từng quốc gia. 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. Ngoài ra, ppm cũng là đơn vị thường được sử dụng để đánh giá độ cứng của nước. Nếu bạn đang thắc mắc ppm là đơn vị đo gì hoặc chỉ số ppm trong nước là gì, có thể hiểu đơn giản ppm là chỉ số phản ánh lượng chất rắn hòa tan tồn tại trong 1,000,000 phần nước. Thông số này giúp xác định mức độ khoáng chất trong nước, từ đó giúp đánh giá chất lượng và độ tinh khiết của nguồn nước đang sử dụng.

5. 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.

5.1 Xà phòng hoá 

Phương pháp xà phòng hóa là một cách xác định độ cứng của nước 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.

5.2 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

5.3 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 máy đo độ cứng của nước để xác định nồng độ chính xác

5.4 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.

6. Ảnh hưởng của nước cứng đối với sức khỏe và đời sống

Theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt, độ cứng tối đa cho phép của nước sinh hoạt tại Việt Nam là 350 mg/l, nếu vượt quá ngưỡng này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sinh hoạt, sản xuất và sức khỏe con người. Cụ thể như sau: 

Trong sinh hoạt hằng ngày

• Khó tạo bọt xà phòng: Sử dụng nước cứng khiến quá trình tạo bọt xà phòng khó khăn hơn, làm giảm hiệu quả vệ sinh, tẩy rửa. 
• Quần áo xơ cứng, nhanh hỏng: Các muối canxi khó hòa tan trong nước cứng là nguyên nhân khiến quần áo dễ bị xơ cứng, mục nát, nhanh cũ.
• Bám cặn trên thiết bị gia dụng: Nước cứng gây ra hiện tượng bám cặn trên bề mặt bình nóng lạnh, ấm đun, nồi hơi…khiến các thiết bị gia dụng nhanh hư hỏng. 
• Biến đổi mùi vị, màu sắc món ăn: Nấu ăn hoặc pha chế bằng nước cứng sẽ làm biến đổi mùi vị hoặc màu sắc của món ăn/đồ uống, làm mất vị ngọt tự nhiên.

Đối với sức khỏe

• Nguy cơ mắc các bệnh về thận và tim mạch: Các muối bicarbonat trong nước cứng khi đi vào cơ thể sẽ bị phân hủy thành muối cacbonat kết tủa (CaCO3) và không thể thẩm thấu được qua thành ruột, động mạch nên sẽ tích tụ trong cơ thể, lâu dần gây ra sỏi thận, sỏi tiết niệu hoặc tắc thành trọng của động mạch, tĩnh mạch. 
• Biến đổi thành phần của thuốc bắc: Nếu sử dụng nước cứng để sắc thuốc, các ion trong nước có thể làm biến đổi thành phần của thuốc nam hoặc thuốc bắc, tiềm ẩn nguy cơ gây ra các tác dụng phụ nguy hiểm.

Trong sản xuất và công nghiệp

• Giảm hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị: Ca(HCO₃)₂ trong nước cứng dễ bị phân hủy nhiệt, tạo thành CaCO₃ kết tủa, từ đó hình thành nên lớp cách nhiệt dưới đáy nồi áp suất của tua bin hơi nước trong nhà máy, làm giảm hiệu quả truyền nhiệt.
• Tăng nguy cơ nổ nồi áp suất: Các mảng cặn bám trên nồi áp suất do nước cứng gây ra có thể che lấp lỗ van an toàn, khiến hơi nước khó thoát ra ngoài, làm áp suất trong nồi tăng cao và tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ.

Sử dụng nước cứng sẽ làm giảm khả năng tạo bọt của xà phòng, sữa tắm và các chất tẩy rửa khác

7. Một số câu hỏi thường gặp về độ cứng của nước  

7.1 Bị sỏi thận có phải do uống nước cứng không?

Uống nước cứng trong thời gian dài, đặc biệt là loại nước chứa hàm lượng canxi và magie cao có thể làm tăng nguy cơ hình thành sỏi thận. Thống kê cho thấy, trong 10 người uống nước cứng có đến 7 người mắc sỏi thận.

7.2 Uống nước cứng có gây hại cho hệ tiêu hoá không?

Trong nước cứng có nhiều muối canxi và magie khó tan, khi đi vào dạ dày sẽ kết tủa thành các chất cặn bã, từ đó gây ra hiện tượng đầy bụng, khó tiêu. Nếu sử dụng nước cứng trong thời gian dài còn có thể dẫn đến tình trạng viêm loét dạ dày, tá tràng.

Uống nước cứng có thể bị đầy hơi, chướng bụng do trong nước có chứa muối canxi và magie khó tan

7.3 Làm thế nào để nhận biết nước có độ cứng cao nếu không có thiết bị đo?

Để nhận biết nước có độ cứng cao, bạn có thể áp dụng một trong các cách sau:

• Quan sát màu sắc của nước: Nước có màu trắng đục và gây bám cặn trắng trên bề mặt các thiết bị thường xuyên tiếp xúc với nước. 
• Kiểm tra khả năng tạo bọt: Khi giặt giũ hoặc tắm rửa, nếu xà phòng và sữa tắm khó tạo bọt, nhanh hết nhưng hiệu quả làm sạch kém, rất có thể nguồn nước đang sử dụng có độ cứng cao.
• Kiểm tra chất lượng quần áo: Quần áo giặt xong dễ bị xơ cứng, nhanh phai màu có thể dấu hiệu cho thấy nước có độ cứng cao.

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.