Waterhardheid

Duitse hardheid (dH), Nederland = 10 mg (0.1783 mmol) CaO per liter
Franse hardheid (fH) = 10 mg (0.09991 mmol) CaCO3 per liter
Engelse hardheid (eH) = 1 grain CaCO3/gallon = 14.254 mg (0.1424 mmol) CaCO3 per liter
USA ppm = 1 mg (0.009991 mmol) CaCO3 per kilogram water
Internationaal = 100 mg (0.9991 mmol) CaCO3 per liter
mval/l = 0.5 mmol (28 mg) CaO per liter
meq/l = 0.5 mmol (50 mg) CaCO3 per liter
Totale waterhardheid (GH) = 0.01*((mg Ca/l)/0.4 + (mg Mg/l)/0.24) in mmol/l
Grain per gallon (GPG), USA, Canada = 17.11854 mg CaCO3 (0.1710 mmol) per liter
Carbonaat hardheid (KH) (verouderd) = 0.01*(mg HCO3-/l)/1.22 in mmol/l bij pH 4.3

Molmassa's
CaO (calciumoxide): 56.0774 g
CaCO3 (calciumcarbonaat): 100.0869 g
MgO (magnesiumoxide): 40.3044 g
HCO3- (bicarbonaat): 61.01684 g

Wat is hard?

De Nederlandse waterleidingbedrijven hanteren de volgende schaal.
0 - 4 dHzeer zacht
4 - 8 dHzacht
8 - 12 dHgemiddeld
12 - 18 dHvrij hard
18 - 30 dHhard

De Belgische waterleidingbedrijven werken doorgaans met de Franse hardheid en de volgende kwalificaties.
0 - 7 fHheel zacht
7 - 15 fHzacht
15 - 22 fHhalfhard
22 - 32 fHnogal hard
32 - 55 fHhard
> 55 fHheel hard

Wat is de hardheid in een bepaalde plaats?

Tegenwoordig is de actuele waterhardheid op de website van alle waterleidingbedrijven te vinden.
We geven een overzicht van de belangrijkste waterleidingbedrijven in Nederland en België

Nederland

Brabant Water
Waterleiding Maatschappij Limburg
Hydron-ZH -- Oasen
Waterbedrijf Groningen
Vitens
Evides
Dunea
PWN Waterleidingbedrijf Noord-Holland
Waternet
Waterleidingsmaatschappij Drenthe
NV Bronwaterleiding Doorn -- Vitens

België

Pidpa
Antwerpse Waterwerken
Tussengemeentelijke Maatschappij der Vlaanderen voor Watervoorziening
AWW + TMVW = Water-Link
Vlaamse Maatschappij voor Watervoorziening
Vivaqua

 

Wanneer kalkafzetting?

Er valt niet met zekerheid te voorspellen wanneer precies een afzetting (neerslag) zal ontstaan van kalk en andere zouten. Toch zijn er tal van pogingen ondernomen meetbare parameters om te zetten in een formule, die een getal oplevert met een voorspellende waarde. In de literatuur worden onder meer genoemd: Langelier Saturation Index, Ryznar Stability Index, Puckorius Scale Index, Saturation Index, Stiff-Davis Index, Singley Index, Larson-Skold Index, Riddick Index, Driving Force Index, Momentary Excess Index, Aggressive Index, Hamilton Index, Calcium Carbonate Precipitation Potential en andere.

Een relatief eenvoudig te bepalen waarde is de Langelier Saturation Index (LSI). Dit is het verschil tussen de feitelijke zuurgraad (pH) van het onderzochte water en de zuurgraad bij verzadiging met neerslagvormend carbonaat (pHs).

LSI = pH - pHs
Geldig voor een pH van 6.5 - 9.5.

Een hiermee verband houdende waarde is de Ryznar Stability Index (RSI). Deze is gedefinieerd als:

RSI = 2*pHs - pH

De pH is minus de tiende logaritme van de molaire waterstofactiviteit (-log[H+]) en die kan eenvoudig worden gemeten.
Voor de verzadigings-pH (pHs) zijn enkele formules ontwikkeld die een goede benadering geven.

pHs = 9.30 + A + B - C - D
met:
A = 0.1 * (log(TDS) - 1)
TDS = concentratie van alle opgeloste stoffen ('total dissolved solids') in ppm.
Geldig voor een TDS van 50 - 1000 ppm.
ppm is parts per million, dus bijvoorbeeld milligram stof per kilogram oplossing. Alleen als de dichtheid van de oplossing gelijk is aan 1, mag worden gesteld dat ppm = mg/liter. Deel een concentratie in mg/L door de dichtheid in g/mL -> ppm.

B = -13.12 * log(°C + 273.15) + 34.55 (temperatuurfactor)

C = log[Ca2+] - 0.4
[Ca2+] is de calcium-hardheid, namelijk de concentratie van Ca2+, uitgedrukt in ppm en omgerekend als CaCO3.
Geldig voor een concentratie van 50 - 700 ppm, bruikbaar tot 900 ppm.

D = log[alkaliniteit]
[alkaliniteit] is de concentratie van alle zuur-neutraliserende verbindingen zoals CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, OH-, uitgedrukt in ppm en omgerekend als CaCO3.
Geldig voor een concentratie van 10 - 800 ppm.

Hoe om te rekenen naar ppm CaCO3?
Bepaal de concentratie van verbinding X in ppm, bijvoorbeeld milligram X per kilogram oplossing. Vermenigvuldig dat getal met de volgende factor:

(molmassa CaCO3) * (aantal elektronen ten gevolge van alle kationen in 1 molecuul X) / (aantal elektronen in Ca2+ = 2) / (molmassa X)

De molmassa van CaCO3 is 100.0869.
Voorbeelden.
Ca2+: molmassa 40.08, 2 elektronen, factor 2.497.
Na+: molmassa 22.99, 1 elektron, factor 2.177.
Fe2(SO4)3: molmassa 399.88, 2*3 elektronen, factor 0.751.
De alkaliniteit wordt beschouwd als zijnde HCO3-: molmassa 61.02, 1 elektron, factor 0.820.

Als de calcium-hardheid niet bekend is, maar wel de totale hardheid, kan gemakshalve worden aangenomen dat de volledige hardheid valt toe te schrijven aan de calcium-concentratie.
Normaliter zal de calciumhardheid ongeveer 2/3 zijn van de totale hardheid. De rest is doorgaans volledig toe te schrijven aan magnesium.

De TDS is de totale hoeveelheid opgeloste stoffen die ionen produceren. Zij kan worden bepaald door een gemeten hoeveelheid water te verdampen en de rest te wegen. Daarbij kunnen systematische fouten worden gemaakt, doordat bijvoorbeeld H2CO3 verloren gaat en doordat bijvoorbeeld niet opgeloste organische stoffen en silicaten onterecht worden meegewogen.
De TDS kan eventueel worden bepaald met een geleidbaarheidsmeter en de volgende tabel.

GeleidbaarheidTDS
(micro-siemens/cm)(mg/L als CaCO3)
1.00.42
10.64.2
21.28.5
42.417.0
63.725.5
84.834.0
106.042.5
127.351.0
148.559.5
169.668.0
190.876.5
212.085.0
410170
610255
812340
1008425

Deze tabel is niet zaligmakend. Andere bronnen menen dat de TDS kan worden berekend door de geleidbaarheid in μS/cm te vermenigvuldigen met een vast getal, ergens tussen 0.5 en 1.0, afhankelijk van het type water. Een veel gebruikte waarde is 0.67. Bovenstaande tabel gebruikt in het middelste gebied een waarde van 0.401! Een meting aan het water uit 14 Amerikaanse meren gaf de formule: TDS (mg/liter) = 0.77*(geleidbaarheid μS/cm) + 36.46.
Het beste kunt u het water dat u regelmatig test een keer goed ijken met een andere TDS bepalingsmethode en op basis daarvan een correlatie vaststellen tussen geleidbaarheid en TDS. Vanaf dat moment kunnen geleidbaarheidsmetingen aan hetzelfde type water een zinvolle TDS waarde geven.

Interpretatie LSI en RSI waarden

Water met een LSI tussen -0.5 en +0.5 of met een RSI tussen 6 en 7 is in balans.
Een lagere LSI dan -0.5 houdt in dat het water corrosief is en bij een waarde van -3 of lager wordt behandeling sterk aanbevolen.
Een LSI groter dan 0.5 duidt op de mogelijkheid van kalkafzetting. Bij een waarde van 3 kan er sprake zijn van een duidelijke afzetting en behandeling wordt aanbevolen.
Bij een RSI van 6 is er sprake van beginnende afzetting, bij RSI 5 vrij zware afzetting. RSI 7.5 is duidelijk corrosief, RSI 9 sterk corrosief.
Onder "corrosief" moet in hoofdzaak worden verstaan carbonaat-neerslag oplossend en in iets mindere mate metaal-aantastend.

De RSI waarde heeft wat meer praktische waarde dan de LSI waarde.
Een voorbeeldje toont dat aan.
Neem water van 75°C, een pH van 6.5 en een pHs van 6.0. De LSI is +0.5.
Neem nu water van 75°C, een pH van 10.5 en een pHs van 10.0. De LSI is ook +0.5.
In werkelijkheid neigt het eerste water tot afzettingen en het tweede water is corrosief.
De RSI waarden geven hier meer informatie. Het eerste water heeft RSI 5.5, dat is <6 dus mogen afzettingen worden verwacht. Het tweede water heeft RSI 9.5, dat is >7 dus mag corrosie worden verwacht.

De LSI en RSI waarden falen vrij snel. Neem water met een pH van 6 en een pHs van 7.5 en met 150 ppm chromaat erin opgelost. De LSI waarde is -1.5 en de RSI waarde is 9. Dit water zou als tamelijk tot sterk corrosief moeten worden aangemerkt. In werkelijkheid geeft het chromaat een sterke corrosiebescherming!

 

© Oscar van Vlijmen, mei 2000/May 2000
Datum laatste wijziging: 2011-08-01

Ga naar start/Home