경도(또는 전경도:Total Hardness)에 대해서

1. 경도
경도(또는 전경도:Total Hardness)라 함은 물속에 용해되어 있는 Ca2+, Mg2+등의 2가 양이온 금속이온에 의하여 발생하며 이에 대응하는 CaCO3(ppm)으로 환산표시한 값으로 물의 세기를 나타낸다.

 

경도를 유발하는 주요 양 음 이온
양이온	음이온
Ca2+	HCO3-
Mg2+	SO42-
Sr2+	CI-
Fe2+	NO3-
Mn2+	SiO32-

경도를 계산하는 식은 다음과 같으며 계산 결과 정도의 분류는 아래와 같다.
경도(CaCO3mg/l) = (M2+mg/l) *  50/(M2+당량)

경도의 분류
양이온	음이온
Ca2+	HCO3-
Mg2+	SO42-
Sr2+	CI-
Fe2+	NO3-
Mn2+	SiO32-

 

 

물의 경도는 주로 토양과 암석층을 통과한 물에서 얻어지게 되는데 밋물 자체로는 그 많은 양의 고형물을 용해시킬만한 능력이 없다. 정도를 유발하는 용해능력은 흙에서 이루어지는 박테리아의 작용으로 발생한 CO2 탓으로 빗물이 토양층으로 통과하면서 CO2 가 용해되고 탄산과 평형상태를 이루게 된다. 여기서 생긴 낮은 pH의 토양수는 염기성물질인 석회암등을 용해시키고 석회암 속의 탄산염, 황산염, 규산염등을 포함시키게 된다.

따라서 센물은 주로 표토층이 두텁고 석회암층이 존재하는 곳에서 발생하기 쉽고 단물은 표토층이 얇고 석회암층이 없거나 드문 지역에서 발생한다. 또한 지표수보다 지하수의 경도가 높다.

물이 센물이 되면 물의 이용에 많은 문제점을 발생시키는데 다음과 같다.

 센물은 세탁효과를 저하시킨다. 센물속의 이온들은 비누와 먼저 결합반응하여 세척효과를 떨어뜨리며, 비누의 거품을 만드는데 다량의 비누가 소비된다.

 보일러, 온수관등의 설비에 물때(scale)를 만들어 각종 장치의 장애를 일으키며 열효율을 떨어뜨린다. 열전도의 방해, 증발관의 막힘, 국부전지등의 장해 요인이 되기 때문에 철저히 관리하여야 할 필요가 있으며, 소량의 유입경도는 인산염에 의해 슬러지화 한다.

 위생적인 명에서 경도가 높은 물을 마실 때는 설사, 복통을 유발하게 된다. 그러나 경도를 주로 구성하는 Ca2+보다 Mg2+양이 비교적 작게 존재하는 것이 일반적이다.

* 마그네슘경도는 전경도에서 칼슘경도를 빼서 산출한다.

영구경도

칼슘염이나 마그네슘염, 철염등을 포함하고 있는 물을 경수라고 하며 끓이는 것으로는 연화되지 않는 경우의 물을 영구경수라 한다. 즉 황산염이나 염화물은 끓여도 분해되지 않고 침전되지 않아 경도에 변화가 오지 않으며 이러한 경우를 영구경도라 한다. 영구경수는 탄산소오다를 사용하여 연수로 만들 수 있다. 즉 물11에 탄산소오다 2~3g 정도를 넣으면 연화되어 연수로 된다. 이때 탄산소오다의 양을 너무 많이 넣으면 세탁 할때 천이 상하게 되므로 많은 양이 들어가지 않도록 주의해야 한다.

 

일시경도

천연수 속에는 칼슘과 마그네슘을 주성분으로 하는 황산칼슘, 황산마그네슘, 염화칼슘, 염화 마그네슘과 황산염이나 염화물이 첨가되있거나 중탄산칼슘, 중탄산마그네슘과 같은 중탄산염이 포함되어 있다. 중탄산염을 포함한 물을 끓이면 중탄산염은 분해하여 탄산염으로 되어 가라앉으므로 물의 경도는 작아지고 연화된다. 이와 같이 끓이는 것으로 경도가 감소되는 것을 일시경도라 한다. 그러나 끓이는 것은 연료가 소비되므로 암모니아수를 사용하여 일시 경수를 연수로 만들기도 한다. 이때 암모니아수는 많이 첨가되어도 섬유를 손상시키지 않으며 오히려 세척작용을 좋게한다.