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 dH | zeer zacht |
| 4 - 8 dH | zacht |
| 8 - 12 dH | gemiddeld |
| 12 - 18 dH | vrij hard |
| 18 - 30 dH | hard |
De Belgische waterleidingbedrijven werken doorgaans met de Franse hardheid en de volgende kwalificaties.
| 0 - 7 fH | heel zacht |
| 7 - 15 fH | zacht |
| 15 - 22 fH | halfhard |
| 22 - 32 fH | nogal hard |
| 32 - 55 fH | hard |
| > 55 fH | heel 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
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.
| Geleidbaarheid | TDS |
|---|---|
| (micro-siemens/cm) | (mg/L als CaCO3) |
| 1.0 | 0.42 |
| 10.6 | 4.2 |
| 21.2 | 8.5 |
| 42.4 | 17.0 |
| 63.7 | 25.5 |
| 84.8 | 34.0 |
| 106.0 | 42.5 |
| 127.3 | 51.0 |
| 148.5 | 59.5 |
| 169.6 | 68.0 |
| 190.8 | 76.5 |
| 212.0 | 85.0 |
| 410 | 170 |
| 610 | 255 |
| 812 | 340 |
| 1008 | 425 |
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.
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