Что такое накипь и как ее убрать?

Удаление накипи и умягчение воды.

1) «Народные» методы удаления накипи. В быту мы нередко сталкиваемся с вопросом как избавиться от накипи. Физически стереть накипь, особенно намокшую, довольно сложно. При этом, убрать накипь с пластиковой поверхности легче, чем с металлической. Поэтому применение приборов с пластиковым покрытием предпочтительнее там, где вода жёсткая. Пластиковые поверхности можно зачищать от накипи щеткой с нейлоновым ворсом, желательно, с применением очистителей, содержащих сульфаминовую кислоту или аналоги. Доступной альтернативой может быть обыкновенной столовый уксус, являющийся 3-15% раствором слабой уксусной кислоты. Налейте равные части уксуса и воды в трубу или емкость, которую необходимо очистить и оставьте на ночь. После вылейте смесь и промойте водой. Если накипь по-прежнему осталась, налейте смесь еще раз, но уже с большим содержанием уксуса и выдержите большее время. Не следует применять для удаления накипи с металлических поверхностей сильных неорганических кислот, таких как соляная, серная или азотная, так как они будут вызывать коррозию металла, включая нержавеющую сталь и алюминий. Белые пятна, образующие на посуде, могут быть удалены как с помощью специальных средств, продающихся в магазинах, так и просто протиркой посуды замшей или хлопковым полотенцем сразу после мытья.
2) Чтобы предотвратить образование накипи надо снизить или убрать жёсткость воды, т.е. осуществить умягчение воды. Метод умягчения воды основан на применении специальных реагентов, которые переводят соли жёсткости из раствора в нерастворимую форму с дальнейшей фильтрацией полученного осадка. Основными реагентами для умягчения воды являются сода и гашеная известь.
3) Катионирование. Метод удаления накипи основан на реакции ионного обмена. Специальные гранулы из ионообменной смолы поглощают из воды ионы кальция и магния, переводя их в очень труднорастворимую форму, как бы «запирая» их внутри гранул, а отдавая взамен в воду ионы натрия и водорода. Таким образом, соли жёсткости убираются из раствора и вода становится мягче.
4) Обратный осмос. Этот метод умягчения воды основан на применении синтетических полупроницаемых мембран, размер ячейки которых можно сопоставить с размером молекулы воды. Мембрана осуществляет селективное разделение воды на молекулы воды и прочие примеси, включая и соли жёсткости. Т.е., вода после мембраны выходит уже умягченная.
5) Существуют также «экзотические» способы умягчения воды. Например, для использования в системе отопления можно собирать в ёмкости и использовать дождевую воду, которая образуется испарением и не содержит солей жёсткости.

Все эти методы объединяет наличие расходных частей, требующих регулярной замены и/или наличие дорогостоящего оборудования. Применение реагентов, зачастую, неблагоприятно сказывается на экологии.

 
Белые разводы накипи на хромированных частях смесителя – настоящий бич ванной комнаты!
 

Магнитная обработка воды.

Первые упоминания об изучении воздействия магнитного поля на воду появились еще в конце XIX века. В XX веке был отмечен ряд интересных фактов, в частности, обработка семян магнитно-структурированной водой ускоряет их всхожёсть и увеличивает урожайность. Существую данные, что употребление омагниченной воды способствует лечению мочекаменной болезни. В том числе, еще в 1945 году был получен патент на способ предохранения паровых котлов методом предварительной магнитной обработки воды. Сегодня магнитная активация воды - это одно из перспективных направлений водоподготовки благодаря своей экологичности и отсутствию необходимости в регулярной замене фильтрующих элементов и добавлении химических реагентов.

Накипь на нагревательном элементе и внутри теплообменника кофе-машины пункта общественного питания

Системы для умягчения воды, магнитные преобразователи воды

Существует ряд отечественных и импортных устройств, именуемых «магнитный преобразователь воды, умягчитель воды, нейтрализатор жёсткости воды, противонакипное устройство, гидромагнитная система, кондиционер воды». Вне зависимости от наименования все эти системы  для умягчения воды имеют одинаковый принцип конструкции: внутри системы встроены постоянные магниты, воздействующие на рабочую среду (воду) силой магнитного поля. При этом важным свойством системы  для умягчения воды является плотность или индукция магнитного поля, что напрямую влияет на качество обработки воды. Производители действительно эффективных магнитных преобразователей воды применяют постоянные высокоэнергетические неодимовые магниты, изготовленные из сплава неодим-железо-бор (Nd-Fe-B). Неодим – редкоземельный металл; является основным компонентом магнита. Например, если приложить друг к другу два неодимовых магнита, то их, в отличие от обыкновенных ферритовых магнитов, расцепить будет очень сложно. Магнитные преобразователи воды бывают проточные, монтируемые непосредственно перед защищаемым прибором или всей системой (в этом случае вода протекает через устройство), и накладного типа, когда устройство монтируется на трубу или шланг без контакта водой.
Механизм магнитной обработки воды можно описать следующим образом. Молекулу воды (H2O) можно представить в виде элементарного диполя - частицу с положительно (H+) и отрицательно (ОН-) заряженными полюсами. Под действием сил взаимного притяжения диполи воды образуют так называемые кластеры, объединяясь вокруг присутствующих в воде микрочастиц и ионов примесей (в нашем случае Са 2+ и СО3 2-), не давая им взаимодействовать между собой.

При нагревании воды кластерная структура разрушается, и ионы, соединяясь, образуют карбонат кальция CaCO3, который и осаждается на нагревателях и трубах, создавая основу накипи.

 
Кластерная структура воды

 
При нагревании необработанной воды происходит разрушение кластеров и образование отложений накипи

Постоянные магниты внутри магнитного преобразователя воды расположены таким образом, чтобы на небольшом расстоянии магнитное поле поменяло направление несколько раз. Когда вода протекает между рядами магнитов, диполи воды испытывают воздействие силы Лоренца, которая заставляет диполи совершать колебательные движения, ослабляя структуру кластеров. В результате, значительная часть кластеров распадается. Высвободившиеся при разрушении кластеров микрочастицы становятся как бы центрами кристаллизации, на которые предпочитают осаждаться образующиеся молекулы СаСО3. Далее процесс приобретает лавинообразный характер - к поверхности возникших микрокристаллов прикрепляются все новые молекулы, образуя уже видимые глазу частицы.

 
Кластеры воды, проходящие между магнитными полями, испытывают воздействие силы Лоренца, которая «расшатывает» кластеры воды и приводит к образованию центров кристаллизации.

 
Магнитно-активированная вода при нагревании не образует отложений накипи; арагониты (центры кристаллизации) «собирают» карбонат кальция на себя и удерживает его в толще воды в виде осадка.

Вместо твердой накипи - так называемого аморфного кальцита - появляются тонкодисперсные частицы арагонита, имеющие иную кристаллическую структуру. Частицы арагонита могут быть удалены фильтрацией или выведены из системы сливом воды. В итоге, при нагревании воды, прошедшей магнитную обработку, увеличивается размер арагонитов, и накипь не образуется.
Со временем карбонат кальция старых отложений накипи также начинает взаимодействовать и присоединяется к арагонитам, находящимся в воде. В результате старая накипь разрыхляется и удаляется со стенок трубопровода и нагревательных элементов (удаление отложений происходит постепенно и занимает от 1 до 4-6 месяцев). Кроме того, с течением времени на трубах и теплообменниках образуется тонкая темная пленка, состоящая из высших окислов железа (Fe3O4, Fe5O6), которая защищает оборудование от коррозии (скорость реакции коррозии, как подтвердили эксперименты, снижается на 40-75 %).

 
Частицы арагонита «забирают» карбонат кальция из старой накипи, разрыхляют ее и постепенно удаляют. Под старыми отложениями образуется защитная пленка, препятствующая коррозии.

Очистка котлов от накипи

Использование магнитных преобразователей воды является эффективным средством для очистки котлов от накипи. Испытания магнитных преобразователей воды на бытовых отопительных котлах и анализ полученных данных позволяют сделать вывод, что при магнитной обработке уменьшается только действующая жёсткость воды (т.е. ни магний ни кальций из воды не удаляются). Обработка магнитным полем уменьшает тенденцию растворенных минеральных веществ формировать накипь (осадок и отложения) в котлах. Таким образом, несмотря на то, что вода фактически остаётся жёсткой (т.е. концентрация растворенных минеральных веществ не изменяется), она «ведет себя» как мягкая вода. При этом отложения в виде накипи на нагревательных элементах при использовании испытуемых образцов уменьшается до 60%.
 
Результаты и преимущества, которые достигаются применением магнитной обработкой воды для различных приборов и аппаратов:
- Безусловным плюсом магнитной активации воды является экологичность данного метода. Нет необходимости в периодическом добавлении химических средств для борьбы с накипью, а, кроме того, уходит вопрос загрязнения экологии сливом отработанной воды;
- Умягченная вода способствует лучшему пенообразованию - мыло нормально «мылится». Как следствие, сокращается расход моющих средств для мытья посуды, стирки и мытья в ванной;
- Увеличение срока эксплуатации техники сокращает расходы средств на сантехнические и электрические работы, периодическое обслуживание техники;

Результаты применения магнитных преобразователей для защиты от накипи котлов, водонагревателей и бытовой техники

Применение магнитного преобразователя экономически оправдано. Стоимость сервисного обслуживания отопительной техники или водонагревателя, включающего удаление накипи в теплообменнике котла или бойлера, средней мощности составляет 4000-6000 руб, а очистки трубопроводов – от 150 руб. за пог.метр. Очистка котла от накипи осуществляется кислотами и щелочами с последующей промывкой водой, создавая головную боль с утилизацией отработанной воды. При этом, без последующей профилактики оборудования накипь в котле потребует новых денежных вливаний уже через 1,5-2 года в зависимости от жёсткости воды.
Стоимость магнитного преобразователя условного диаметра Ду12 колеблется от 1000 до 1500 руб. При этом устройство будет работать минимум 10 лет практически без потерь плотности магнитного поля, не требуя расходных реагентов, химикатов, затрат электроэнергии.
Продолжим экономическую тему. Возьмем к примеру всем известное по ТВ-рекламным роликам средство для удаления накипи в стиральной машине. 1 пачка средства стоит порядка 300 рублей (на 3 месяца), т.е. 12000 руб за 10 лет! Можно купить новую стиральную машину. магнитный преобразователь воды для стиральной машины стоит порядка 600-800 руб.
Вывод: магнитная обработка воды – это действенный экологически безвредный и экономически выгодный способ защиты от накипи.