Всем известно, что наш организм состоит на 70% из воды и для того, чтобы поддерживать водный баланс, необходимо выпивать как минимум два литра воды в сутки. При этом важнейшую роль имеет и качественная составляющая воды, потребляемой нами. Следовательно, мы должны следить за тем, что пьем, а производителям продуктов питания, парфюмерно-косметических средствбиологически активных добавок к пище и экстрактов, основой состава которых почти всегда является вода, нужно, чтобы используемая вода была оптимальной для каждого вида продукции. Одной из наиболее значимых характеристик воды считается ее жесткость.

Жёсткостью воды называется комплекс физических и химических характеристик воды, проявляющихся в том, что в ней содержатся в растворенном виде соли щелочноземельных металлов, особенно, кальций и магний (так называемые «соли жёсткости»). Жёсткость является особенностью воды, которая во многом определяет ее потребительские качества и имеет очень важное хозяйственное значение.

При содержании в воде повышенного количества солей, ее называют жёсткой, если солей мало — мягкой. Понятие «жёсткая» исторически сложилось из-за того, что когда ткань постирана в такой воде, она становится на ощупь более жёсткой.

Жёсткость воды может быть:

· временной или карбонатной, обусловленной гидрокарбонатом магния и кальция;

· постоянной или некарбонатной, вызванной наличием других солей, в частности, хлоридов и сульфатов Са и Mg (CaCl2, MgCl2, CaSO4, MgSO4,).

Благодаря контролю качества, было доказано, что устранить временную жесткость можно, прокипятив воду, что приводит к разложению термически нестойких гидрокарбонатов магния и кальция с образованием накипи.

Жёсткость воды является наиболее распространённой проблемой качества воды. На сегодняшний день разработано несколько методов ее устранения. Одним из самых эффективных стало использование фильтров-умягчителей, применение которых позволяет смягчить воду. Как показали результаты контроля качества, в результате вода приобретает улучшенные вкусовые качества и более положительно воздействует на организм человека.

Более всего от воды, насыщенной ионами магния и кальция, приходится страдать сердечно-сосудистой системе. Если постоянно употреблять внутрь воду с повышенной жесткостью, происходит снижение функций моторики желудка, накопление солей в организме, и, в результате, могут заболеть суставы (артриты, артрозы, полиартриты), кроме того, могут образоваться камни в желчных путях и в почках.

Однако, использование очень мягкой воды не менее опасно, чем излишне жесткой. Мягкая вода - самая активная. Она обладает способностью вымывать из костей кальций. При употреблении такой воды с детства человек может заболеть рахитом, а у взрослых людей становятся ломкими кости. Еще к одному отрицательному качеству мягкой воды можно отнести ее способность, проходя через желудок и кишечник, вымывать не только ненужные минеральные вещества, но также и необходимые бактерии и органические вещества.

Когда соли жесткости взаимодействуют с моющими средствами (мыло, стиральный порошок, шампунь) образуются так называемые «мыльные шлаки». Во-первых, при этом происходит гораздо больший расход моющих средств, во-вторых — когда «мыльные шлаки» высыхают, на коже, волосах, сантехнике и белье от них остается налет. При этом жировая естественная пленка, которой почти всегда бывает покрыта нормальная кожа, разрушается. Чтобы сохранить естественную защиту кожи, необходимо использовать для мытья мягкую воду. У некоторых вызывает раздражение появление чувства «мылкости» после использования для умывания мягкой воды, но это говорит о том, что на коже осталась целой и невредимой защитная пленка из жира, которая и скользит.

В программе контроля качества численный показатель жёсткости воды определяется как концентрация в ней катионов магния и кальция. Для измерения концентрации рекомендована единица СИ - моль в кубическом метре (моль/м³), но чаще жёсткость измеряется в градусах жёсткости и миллиграммах эквивалента в литре.

Согласно введенному в России в январе 2005 года Национальному стандарту РФ ГОСТу Р 52029-2003 «Вода. Единица жесткости» жесткость должна выражаться как градус жесткости. Таким образом, 1 °Ж - это концентрация щелочноземельного металла, которая численно равна 1/2 миллимоля в литре.

По показателю общая жёсткость вода может быть мягкой (до 2 °Ж), средне-жесткой (2-10 °Ж) и жёсткой (больше 10 °Ж).

Когда производят парфюмерно-косметическую продукцию, жидкие формы биологически активных добавок, экстракты, очень важно использовать воду оптимальной жесткости. Чтобы этого достичь, необходима система водоподготовки.

В компании «КоролёвФарм» на участке водоподготовки используется умягчитель Экософт, действие которого основано на ионообменном умягчении воды, которую пропускают через катионит - специальный фильтрующий материал, притягивающий ионы жесткости из воды и заменяющий их на безвредные ионы натрия.

Качество полученной воды три раза в день контролируется сотрудниками физико-химической лаборатории комплексонометрическим методом (метод А по ГОСТ Р 52407).

Методика определения жесткости воды комплексонометрическим методом

Основа метода – способность образования соединений комплексных ионов металлов щелочноземельных с трилоном Б. Проводится титрование пробы трилоном Б с присутствием индикатора.

Наименьшей определяемой жесткостью воды является показатель 0,1 °Ж.

1. Приготовление пробы воды

Рисунок 1. рН-метр

Проводим контроль рН пробы воды, используя универсальную индикаторную бумагу или рН-метр (см. рис. №1).

Если в исследуемой пробе кислая среда, то к аликвоте пробы добавляем раствор натрия гидроксида с концентрацией молярной 0,2 моль/дм куб. до уровня рН = 6-7.

Если в пробе воды сильнощелочная среда, то к аликвоте пробы добавляем раствор кислоты соляной с концентрацией молярной 0,1 моль/дм куб. до уровня рН = 6-7.

В случае присутствия мутности пробы воды устраняем взвешенные вещества фильтрованием с помощью бумажных обеззоленных фильтров «синяя лента».

2. Приготовление индикаторов и растворов

2.1. Трилон Б (молярная концентрация 25 ммоль/дм куб.)

Трилон Б сушим в течение двух часов при 80°С, взвешиваем 9,3 г высушенного порошка, помещаем в колбу мерную объемом 1 дм куб. и растворяем в воде дистиллированной при температуре от 45°С до 65°С.

Раствор охлаждаем до комнатной температуры и после охлаждения доводим водой дистиллированной до метки с установкой поправочного коэффициента трилона Б по раствору сульфата магния (п. 3).

С помощью инструкции по применению готовим трилон Б из фиксанала (стандарт-титра) или ГСО (государственный стандартный образец) трилона Б. Полученный раствор используем в течение не более шести месяцев.

Значение поправочного коэффициента контролируем не реже, чем один раз в месяц.

2.2. Раствор магния ионов с молярной концентрацией 25 ммоль/дм куб

Раствор готовим из ГСО раствора водного магния ионов или фиксанала (стандарт-титра) магния сульфата, используя инструкцию по применению.

2.3. Раствор буферный (рН = 10 ± 0,1)

Чтобы изготовить 500 см куб. раствора буферного, помещаем 10 г аммония хлорида в колбу мерную объемом 500 см куб., добавляем 100 см куб. воды дистиллированной для его растворения и 50 см куб. 25%-го водного аммиака, тщательно перемешиваем и доводим до метки водой дистиллированной.

Раствор буферный можно использовать не больше двух месяцев. Перед его применением необходимо контролировать рН, используя рН-метр. При изменении значения рН более 0,2 единиц рН, готовим новый раствор буферный.

2.4. Индикатор

Для приготовления смеси сухой индикатора 0,25 г черного эриохрома Т смешиваем с 50 г натрия хлорида в ступке фарфоровой и тщательно растираем. Смесь можно использовать в течение не больше одного года.

3. Поправочный коэффициент к трилону Б

В колбу коническую объемом 250 см куб. вносим 10 см куб. раствора магния ионов, прибавляем 90 см куб. воды дистиллированной, 5 см куб. раствора буферного, около 0,07 г смеси сухой индикатора и титруем сразу трилоном Б до момента, когда окраска в точке эквивалентности не изменится от красно-фиолетовой до синей с зеленым оттенком.

Сначала трилон Б прибавляем, постоянно перемешивая, довольно быстро. Затем, при изменении цвета раствора, замедляем добавление. Точка эквивалентности достигается при изменении окраски, когда перестанет меняться цвет раствора.

За результат принимается среднеарифметический показатель не менее чем в двух определениях.

Поправочный коэффициент К к трилону Б вычисляем по формуле:

K = 10 / V,

(1)

где V – количество трилона Б, который был израсходован на титрование, см куб.;

10 – количество магния ионов, см куб.

4. Порядок проведения исследований.

4.1. Выполняем определения два раза, для этого пробу анализируемой воды делим на две части.

4.2. В колбу объемом 250 см куб. помещаем первую часть пробы воды в количестве 100 см куб., 5 см куб. раствора буферного, от 0,06 до 0,1 г смеси сухой индикатора и титруем трилоном Б.

4.3. Вторую часть пробы объемом 100 см куб. помещаем в колбу объемом 250 см куб., добавляем 5 см куб. раствора буферного и от 0,06 до 0,1 г смеси сухой индикатора, добавляем трилон Б (на 0,5 см куб. меньше, чем израсходовано при первом титровании), быстро и тщательно перемешиваем и титруем (дотитровываем), как описано в п. 3.

5. Обработка результатов исследований

5.1. Вычисляем по формуле жесткость воды, °Ж,:

Ж = M·K·Vтp/Vnp.,

(2)

где М – значение коэффициента пересчета, равное 50;

К - поправочный коэффициент к трилону Б;

Vтр – количество трилона Б, которое было израсходовано на титрование, см куб.;

Vпр – количество пробы воды, использованной для проведения испытания, см куб.

5.2. Результатом испытаний будет являться среднеарифметический показатель двух определений. 

Если по результатам испытаний жесткость воды оказалась не соответствующей требованиям нормативной документации (НД), об этом сразу сообщается руководству, проводятся корректирующие действия. Продукция, выпущенная с использованием воды несоответствующей жесткости, изолируется и подвергается испытаниям на соответствие НД.