硬水（Hard Water）是指含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水，與之相對(duì)應(yīng)的軟水（Soft Water）則是指不含或含較少可溶性鈣、鎂化合物的水。硬水與人們的生產(chǎn)、生活關(guān)系比較密切，現(xiàn)對(duì)其相關(guān)知識(shí)做一簡單介紹。

一、硬水的界定

我們知道，水的軟硬主要取決于水中可溶性鈣、鎂化合物的含量。因此，水的硬度一般是指水中鈣、鎂離子濃度的總和，單位為毫摩爾每升（mmol/L）。通常，如果1 L水里含有10 mg氧化鈣（CaO）或相當(dāng)于10 mg氧化鈣的物質(zhì)[如7.1 mg氧化鎂（MgO）]，那么這樣的水的硬度就稱為1度。一般硬度在0度～4度的水稱為很軟水，4度～8度的稱為軟水，8度～16度的稱為中硬水，16度～30度的稱為硬水，30度以上的則稱為很硬水。另據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）定義，水的軟硬程度取決于1 L水中鈣離子和鎂離子含量的多少，硬度小于120 mg/L的水為軟水，超過120 mg/L的則為硬水。

二、硬水的形成

當(dāng)水在大氣中凝聚時(shí)，它溶解了空氣中的二氧化碳，形成了一種叫做碳酸的弱酸。該酸最終隨雨水落到地上，然后流過土壤上部到達(dá)巖石層，碳酸與巖石中的碳酸鈣和碳酸鎂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成可溶性的碳酸氫鈣和碳酸氫鎂，當(dāng)二者在水中達(dá)到一定含量時(shí)，就形成了硬水。

三、硬水的分類

硬水可以分為暫時(shí)硬水和永久硬水。暫時(shí)硬水通常涉及碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]和碳酸氫鎂[Mg(HCO3)2]，這兩類可溶性碳酸氫鹽可長期存在于水中，當(dāng)氣壓或溫度出現(xiàn)變化，使水分變成超飽和時(shí)，會(huì)形成沉淀物，附著在熱表面或粗糙表面上，如管道和熱交換器內(nèi)，即形成水垢；永久硬水主要涉及硫酸鈣（CaSO4）及硫酸鎂（Mg-SO4）兩種鹽，它們雖然不會(huì)受到溫度和氣壓變化的影響，但如水分被蒸發(fā)，依然會(huì)形成水垢。

四、軟硬水的鑒別

方法1：肥皂水鑒別法。分別用兩支潔凈的試管取等量水樣，再向兩支試管中分別滴加等量肥皂水，振蕩。泡沫多、浮渣少的水樣為軟水；反之，泡沫少、浮渣多的水樣為硬水。

鑒別原理：肥皂的成分是硬脂酸鈉（C17H35COONa），在水中硬脂酸鈉發(fā)生電離，形成硬脂酸根離子（C17H35COO-）和鈉離子（Na+）。一般硬水中存在大量的鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+），而硬脂酸根離子會(huì)和鎂離子和鈣離子結(jié)合，生成硬脂酸鎂[(C17H35COO)2Mg]和硬脂酸鈣[(C17H35COO)2Ca]，硬脂酸鈣和硬脂酸鎂都是不溶于水的沉淀。因此，如果將硬水和肥皂水混合攪拌，則會(huì)出現(xiàn)沉淀，簡單地說就是肥皂水被硬水反應(yīng)掉了；相反，將等量的肥皂水加入等量的軟水中并振蕩后，剩余的肥皂水會(huì)較多。至此，我們也就不難理解二者的泡沫與浮渣多少的現(xiàn)象差異了。

方法2：加熱鑒別法。取等量水樣于兩支潔凈試管中，加熱，在管壁內(nèi)留下較多水垢的水樣是硬水，水垢較少的水樣是軟水。

鑒別原理：因?yàn)橛菜呛休^多的可溶性鈣、鎂化合物的水，加熱后，這些可溶性的鈣、鎂化合物會(huì)轉(zhuǎn)化成不可溶性的物質(zhì)，因此沉淀多的是硬水，沉淀少的軟水。

方法3：蒸發(fā)鑒別法。取一干凈、干燥的玻璃片，然后分別在不同位置滴等量水樣，待其完全蒸發(fā)后，白色殘留物多的水樣為硬水，反之為軟水。

鑒別原理：因?yàn)橛菜泻休^多的可溶性鈣、鎂化合物，待水分蒸發(fā)后，在玻璃片上殘留的固體物質(zhì)自然會(huì)較多，而軟水則較少。

五、硬水的危害

硬水并不對(duì)健康造成直接危害，相反，根據(jù)英國國家研究院的研究，硬水質(zhì)的飲用水富含人體所需礦物質(zhì)成分，是人們補(bǔ)充鈣、鎂等元素的一種重要渠道。但是在其他方面硬水則會(huì)帶來很多麻煩：在生活中，沒有經(jīng)常飲用硬水的人偶爾飲用硬水，會(huì)造成胃腸功能紊亂，即所謂的“水土不服”；用硬水烹調(diào)魚肉、蔬菜，會(huì)因不易煮熟而破壞或降低食物的營養(yǎng)價(jià)值；用硬水泡茶會(huì)改變茶的色香味而降低其飲用價(jià)值；用硬水做豆腐不僅會(huì)使其產(chǎn)量降低，而且影響豆腐的營養(yǎng)成分，口感也欠佳；增濕器等設(shè)備使用硬水會(huì)造成管路阻塞、流量減小及壽命縮短；用硬水洗滌衣物會(huì)使肥皂和清潔劑的洗滌效率降低，長期用硬水洗滌全棉衣服或毛巾還會(huì)使其板結(jié)僵硬、顏色黯淡；長期用硬水會(huì)使?jié)嵃椎脑「谆蜃闫鞯仍O(shè)備泛黃，等等。在工業(yè)上，硬水有時(shí)會(huì)造成極大的危害甚至是危險(xiǎn)，比如可能會(huì)導(dǎo)致工業(yè)鍋爐積垢傳熱不良浪費(fèi)能源，甚至因傳熱不勻而引起爆炸。

六、硬水的軟化

2.沉淀法。用石灰、純堿處理，使硬水中的Ca2+、Mg2+生成沉淀析出，過濾后即可得到軟水，其中的錳、鐵等離子也可除去。

3.離子交換法。用無機(jī)或有機(jī)物組成一混合凝膠，形成交換劑核，四周包圍兩層不同電荷的雙電層，水通過后可發(fā)生離子交換。陽離子交換劑：含H+、Na+固體與Ca2+、Mg2+交換；陰離子交換劑：含堿性基因，能與水中陰離子交換。經(jīng)過離子交換后，硬水得到軟化。

4.電滲法。用直流電源作動(dòng)力，使水中的離子選擇性地透過樹脂交換膜而獲得軟水。

5.磁化法。使水流過一個(gè)磁場(chǎng)，鈣、鎂鹽類分子間引力減小，不易產(chǎn)生堅(jiān)硬水垢。

另外，市面上有些凈水器也可以吸附硬水中的鈣、鎂離子，從而達(dá)到軟化水質(zhì)的目的。

有資料顯示，一定硬度的水能降低金屬的毒性及心血管病的發(fā)生率，但盡管如此，對(duì)于不適應(yīng)硬水的人群來說，降低水的硬度還是很有必要的。