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軟水器

イオン交換樹脂を利用した水処理では、硬水軟化装置(軟水器)が最も有名です。
軟水器とは、水中に含まれるカルシウムイオン、マグネシウムイオンの硬度分をカチオン交換樹脂によってナトリウムイオンに交換(軟水化)するものです。

硬度の高い水を「硬水」、逆に硬度の低い水を「軟水」と呼んでいます。
世界保健機構(WHO)では硬水と軟水の基準を全硬度※1の値によって、以下のように定義しています。
※1 水中のカルシウム由来の硬度分とマグネシウム由来の硬度分の総和。

区分 数値
軟水 60mg/L 未満
中程度の硬水 60~120mg/L 未満
硬水 120~180mg/L 未満
非常な硬水 180mg/L 以上

※軟水と硬水の基準(WHO 飲料水水質基準のガイドライン)

 

水道水質基準では全硬度は300mg/L以下とされていますが、一般的な水道水の場合100mg/L以下のところが多く、水道水は中程度の硬水または軟水であるといえます。
しかしながら微量な硬度分でも条件によっては配管などのスケールの原因になります。また硬度成分の高い水で洗剤や石鹸を使用すると、洗剤の成分と硬度分が結合し、不溶解性の金属石鹸を生成するため泡立ちが悪くなります。そのため、カチオン樹脂を使い、原水に含まれている硬度分をほぼすべて除去してから使用します。

ちなみに下図は水道水と軟水機によって水道水の硬度成分を除去した水にそれぞれ洗剤を入れて上下に撹拌した時の泡立ちの差です。水道水も全硬度50mg/Lと軟水ではありますが、泡立ちに大きな差が見られていました。

水道水と軟水の洗剤の泡立ちの違い、右:水道水(全硬度:50mg/L)、左:水道水を軟水機でろ過した水(全硬度:1mg/L)

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