Умягчение воды — процесс удаления растворенных солей кальция и магния, которые вызывают жесткость воды.
В отличие от жесткой воды, умягченная вода не образует нерастворимого налета или осадка в трубах и резервуарах и не препятствует работе чистящих средств, таких как мыло. Поэтому умягчение воды незаменимо во многих отраслях промышленности, а в ряде стран небольшие установки для умягчения воды используются в домах.
Жесткая вода может быть проблематичной, поскольку ионы кальция и магния реагируют с высшими жирными кислотами мыла, образуя нерастворимый желатиновый творог, что приводит к отходу мыла (эта неприятная реакция не происходит при использовании современных моющих средств). В котлах кальций и магний, содержащиеся в жесткой воде, образуют твердый налет на пластинах. В результате плохой теплопроводности накипи увеличивается расход топлива, а котел быстро выходит из строя из-за внешнего перегрева пластин. Карбонат натрия, если он присутствует, гидролизуется с образованием свободной щелочи, которая вызывает каустическое охрупчивание и разрушение пластин котла.
Умягчение воды достигается либо путем добавления химических веществ, образующих нерастворимые осадки, либо путем ионного обмена. В небольших масштабах для умягчения воды используются аммиак, бура, гидроксид кальция (гашеная известь) или тринатрийфосфат, обычно в сочетании с карбонатом натрия (кальцинированной содой). Известково-содовый метод умягчения воды должен сопровождаться отстаиванием и фильтрацией для удаления осадков. Химическое умягчение воды в больших масштабах может быть достигнуто путем добавления достаточного количества извести для осаждения кальция в виде карбоната и магния в виде гидроксида, после чего добавляется карбонат натрия для удаления оставшихся солей кальция.
Ионообмен — распространенный промышленный метод умягчения воды. Он осуществляется путем пропускания воды через колонны с природной или синтетической смолой, которая обменивает ионы натрия на ионы кальция и магния. После того как колонна проработала некоторое время, в воде, выходящей из колонны, начинают появляться кальций и магний. В этот момент колонну необходимо регенерировать, медленно пропуская через нее концентрированный раствор поваренной соли; избыток ионов натрия вытесняет ионы, создающие жесткость, и после промывки водой теплообменник снова готов к использованию. Сначала для этих целей использовались природные алюмосиликаты, но позже вместо них стали применять синтетические смолы. Домашние умягчители воды обычно работают аналогичным образом и состоят из цеолита или другой ионообменной смолы в баке, подключенном непосредственно к системе водоснабжения.
