Waterhardheid

De waterhardheid geeft de concentratie van metaal-ionen, veelal magnesium- en calciumcarbonaat, maar ook bicarbonaten en sulfaten in het leidingwater aan. Water met een hoge waterhardheid houdt geen gezondheidsrisico in, maar bemoeilijkt de werking van zepen en verwarmingselementen.

Hard water druppelt uit een kraan.

Eenheden

In Nederland wordt de waterhardheid meestal uitgedrukt in Duitse hardheid (In het Duits, deutsche Härte, dH, soms: °dH, volgens de vijfde druk van BINAS D°), in België prefereert men de Franse hardheid (fH, soms °fH):

Dit geeft de hoeveelheid kalk in drinkwater aan. Hiervoor hanteren waterleidingbedrijven de onderstaande indeling. Kalksteenvoming vindt plaats rond 3 dH.

Bepaling watertype
Duitse Hardheid	Franse Hardheid	Concentratie zouten	type water
0 tot 4 dH	0 tot 7 fH	0-20 mg/l	zeer zacht water
4 tot 8 dH	7 tot 15 fH	20-40 mg/l	zacht water
8 tot 12 dH	15 tot 22 fH	40-60 mg/l	gemiddeld water
12 tot 18 dH	22 tot 32 fH	60-80 mg/l	vrij hard water
18 tot 30 dH	32 tot 55 fH	80-120 mg/l	hard water
>30 dH	>55 fH	>120 mg/l	zeer hard water

In de buurlanden worden eigen hardheden (Engelse en Franse hardheid) gebruikt.

Omrekentabel eenheden waterhardheid
		°dH	°e	°TH	ppm	mmol/l
Duitse hardheid	1°dH =	1	1,253	1,78	17,8	0,179
Engelse hardheid	1°e =	0,798	1	1,43	14,3	0,142
Franse hardheid	1°fH =	0,560	0,702	1	10	0,1
CaCO3 (VS)	1 ppm =	0,056	0,07	0,1	1	0,01
mmol/l	1 mmol/l =	5,6	7,02	10,00	100,0	1

Normen voor drinkwater

In Nederland mag het drinkwater niet te hard maar ook niet te zacht zijn. Het Waterleidingbesluit schrijft voor dat de totale hardheid van drinkwater dient te liggen tussen 1 en 2,5 mmol/l. De totale hardheid wordt gedefinieerd als het aantal mmol Ca²⁺ plus Mg²⁺/l. Bij toepassing van ontharding of ontzouting geldt deze waarde als 90 percentiel.

De norm van 1 < totale hardheid < 2,5 mmol/l komt overeen met een waarden tussen 5,6 en 14 dH.

De Nederlandse waterleidingbedrijven gebruiken grondwater of oppervlaktewater waarbij elke bron zijn eigen hardheid heeft. Te zacht water komt erg weinig voor. Als het water te hard is of harder dan door de consumenten gewenst, kan een waterleidingbedrijf hier verschillende maatregelen tegen nemen. Bijvoorbeeld de waterleidingbedrijven Waternet (Amsterdam e.o.) en PWN (de rest van de provincie Noord-Holland) leveren drinkwater met een constante hardheid van 8,4 dH. PWN meldt dat deze waarde wordt bereikt door te ontharden en door hard water te mengen met zacht water. Zeer zacht water wordt verkregen door membraanfiltratie: het water wordt onder hoge druk door een zeer fijn filter (membraan) geperst. Deze filtering levert water dat vrijwel geen zouten meer bevat en helemaal geen bacteriën en virussen.

PWN geeft aan dat bij 8,4 dH geen extra onthardingsapparaten nodig zijn en ook geen poedervormige waterontharders.

Nadelen hoge hardheid

Het wordt aangeraden vanaf 5 dH beschermende maatregelen (zout) voor de vaatwasmachine te nemen.

Vorming ketelsteen

Bij het verwarmen van de in het water aanwezige calcium(- en magnesium)zouten ontstaat het vaste calciumcarbonaat (magnesiumcarbonaat):

Ca²⁺(aq) + 2 HCO₃^-(aq) <math>\overrightarrow{\leftarrow}</math> CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(aq)

Het calciumcarbonaat (ev. magnesiumcarbonaat) is warmte-isolerend en is daarom slecht voor de warmteoverdracht in bijv. een verwarmingselement.

Neerslagvorming met zeep

Calcium- en magnesium-ionen reageren met vetzuur-ionen uit zeep, en slaan neer (verdwijnen uit het mengsel). Hierbij ontstaat een grauwe neerslag van kalkzepen.

Hoe harder het water is, des te meer zeep eerst moet worden toegevoegd (schuimgetal), alvorens een bepaalde schuimwerking wordt verkregen. Wassen met hard water kost dus meer zeep (en dus meer geld).

Bovendien worden (niet-synthetische) textielvezels stug bij gebruik van hard water voor de was, omdat de neerslag in de textielvezel terecht komt.

Om deze reden wordt voor de fabricage van wasmiddel tegenwoordig weinig of geen zeep gebruikt. In plaats daarvan worden andere detergenten gebruikt die niet gevoelig zijn voor hard water.

Nadelen lage hardheid

Water met een lage hardheid bevat weinig metaal-ionen (volgens de definitie van het Drinkwaterbesluit: weinig Ca- en Mg-ionen) maar kan verder verschillend van samenstelling zijn. Water in zijn meest zuiver vorm (alleen H₂O moleculen) neemt gemakkelijk allerlei stoffen op, waaronder CO₂ en kalk maar ook giftige stoffen zoals (zware) metalen. Sommige soorten (zeer) zacht water hebben deze eigenschap ook, bijvoorbeeld natuurlijk zeer zacht water uit granietstreken. Onthard water is daarentegen meestal mineraalrijk water dat bij het ontharden niet zo zuiver wordt dat deze eigenschap zich zal voordoen.

Afhankelijk van de samenstelling kan (zeer) zacht water koperen waterleidingen aantasten . Dit effect kan versterkt worden door factoren als stroomsnelheid en temperatuur. Veel koper in het water geeft een metalige smaak en blauwgroene aanslag in wastafels. Bij heel hoge concentraties kunnen gezondheidsklachten optreden.

Het wordt aangeraden om bij water zachter dan ± 4 dH géén beschermende maatregelen (zout) voor de vaatwasmachine te nemen omdat dit zeer zachte water nadelig kan zijn voor het behoud van decoraties op servies en voor het mooi blijven van glaswerk .

Uitspoeling van giftige stoffen

In 2004 was in De Gelderlander te lezen, dat de waterleidingbedrijven extreme aantastingen van hun leidingen constateren in gebieden met natuurlijk zacht water. De PVC - waarvan de leidingen meestal gemaakt worden - loste op. PVC bevat een uiterst kleine hoeveelheid schadelijke stoffen: o.a. metaalzouten, monomeer vinylchloride en ftalaten.

Ontharden water

Door verhitting

Zie hierboven onder Vorming ketelsteen, met dit verschil dat we de verhardingsreactie laten gebeuren vóór het verwarmingselement, waardoor die laatste gespaard blijft.

Door een neerslagreactie

We laten de ionen reageren en neerslaan, bijv. door soda toe te voegen aan het harde water:

Ca²⁺_(aq) + CO₃^2- → CaCO_{3 (s)} en/of

Mg²⁺_(aq) + CO₃^2- → MgCO_{3 (s)}

Door een ionenwisselaar

Een soort kunsthars zal de calciumionen inwisselen voor twee natrium-ionen; de schematische reactievergelijking:

(Hars)^2- • 2 Na⁺_(s) + Ca²⁺_(aq) → (Hars)^2- • Ca²⁺_(s) + 2 Na⁺_(aq)

Bij deze ionenwisseling neemt het totaal aantal metaal-ionen niet af en blijft het water dus hard volgens de definitie. Als onder waterhardheid uitsluitend het aantal Ca- en Mg-ionen wordt verstaan, is wel sprake van ontharding. Bij dit type ionenwisseling blijven vrijwel alle eigenschappen van het behandelde water gelijk. Alleen de smaak kan veranderen door toename van het aantal Na-ionen (zout). Doordat vrijwel alle eigenschappen gelijk blijven wordt de vorming van ketelsteen voorkomen zonder dat er nadelen optreden.

Door een complexvormer

Sommige wasmiddelen vormen de metaalionen om in complexe ionen, die geen schade meer kunnen veroorzaken.

Door membraanfiltratie

Water wordt onder hoge druk door een zeer fijn filter (membraan) geperst. Bij deze hyperfiltratie worden vrijwel alle zouten tegengehouden.

Externe links

• Waterhardheid in enkele Vlaamse gemeenten
• Waterhardheid per Nederlandse gemeente

  Vrije mediabestanden over Hard water op Wikimedia Commons

Referenties