Anda pasti pernah melihat fonemena ini di rumah: kerak kuning dalam paip air, kesan putih pada peralatan alumininum atau kepala paip, kesan kuning pada sinki seramik dan lapisan kuning atau putih pada elemen pemanas dalam cerek elektrik. Ada yang beranggapan ini adalah kesan pengaratan logam. Tetapi sebenarnya ini adalah kesan air keras (hard water).
Air keras yang dimaksudkan bukanlah minuman beralkohol, tetapi ia merujuk kepada kandungan mineral yang terlarut dalam air. Mineral yang biasa terdapat di dalam air adalah seperti kalsium, magnesium, strontium, ferum dan manganis. Walaubagaimanapun, di kebanyakan tempat di dunia, mineral magnesium dan mineral kalsium adalah unsur yang paling banyak ditemui di dalam air. Mineral magnesium dan kalsium ini berasal dari tanah dan batuan. Oleh kerana air yang sering kita guna dalam kehidupan seharian diperolehi dari air sungai dan air bawah tanah, maka tidak hairanlah air mempunyai kandungan mineral ini.
Mineral kalsium dan magnesium wujud dalam air dalam bentuk sebatian kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat [4]. Kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat akan mengurangkan keupayaan sabun atau detergen membentuk buih dan seterusnya mengurangkan kecekapan untuk membersih. Apabila dipanaskan, kalsium bikarbonat dan magnesium bikarbonat akan terurai dan membentuk kalsium karbonat dan magnesium karbonat. Kalsium karbonat dan magnesium karbonat adalah mineral yang tidak larut dalam air dan ia akan membentuk kerak (scale) kuning atau putih pada permukaan dalam paip air, tangki air, elemen pemanas dan sebagainya.
Kekerasan air dibahagi kepada dua bahagian iaitu kekerasan sementara dan kekerasan kekal. Air yang mempunyai kekerasan sementara adalah air yang mempunyai mineral bukan sulfat atau klorida. Air ini boleh ditulenkan melalui proses penyulingan. Manakala air yang mempunyai kekerasan kekal adalah air yang mempunyai mineral sulfat atau klorida seperti kalsium sulfat, magnesium klorida dan sebagainya. Air ini tidak boleh ditulenkan melalui proses penyulingan kerana mineral sulfat dan klorida akan semakin melarut apabila suhu air meningkat.
Tahap kekerasan air disukat berdasarkan berat unsur kalsium dan magnesium. Walaubagaimanapun, ia biasanya disetarakan dengan berat kalsium karbonat. Secara relatifnya, 1 mg kalsium karbonat adalah bersamaan dengan 2.5 mg kalsium dan 4.1 mg magnesium [6]. Tahap kekerasan air disukat dalam unit mg/L (berat kalsium karbonat dalam 1 liter air). Unit lain untuk sukatan tahap kekerasan air adalah seperti ppm (parts per million), darjah Perancis, darjah Jerman dan darjah Inggeris. Jadual 1 di bawah menunjukkan kategori tahap kekerasan air [2, 3]
KATEGORI
|
BACAAN (mg/L)
|
Sangat
lembut
|
kurang 17
|
Lembut
|
17 - 60
|
Keras
|
60 - 120
|
Agak
keras
|
120 - 180
|
Sangat
keras
|
lebih 180
|
Jabatan Alam Sekitar Malaysia mengukur tahap kekerasan menggunakan unit mg/L. Jabatan ini menetapkan tahap kekerasan untuk air yang dibekalkan di rumah tidak melebihi 500 mg/L. [1]
Bacaan kekerasan air boleh diukur dengan menggunakan tiga cara iaitu menggunakan kertas uji, kaedah pentitratan EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) dan penggunaan ion-selective electrode. Penggunaan kertas uji adalah cara paling mudah dan boleh dilakukan oleh pengguna di rumah. Hanya celupkan kertas uji ke dalam air, kemudian bandingkan warna yang terhasil pada hujung kertas uji dengan carta yang dibekal bersama kertas uji tersebut untuk mendapatkan bacaan kekerasan air. Kaedah pentitratan EDTA pula biasa digunakan di makmal. Asid ethylenediaminetetraacetic akan dititikkan ke dalam air keras sehingga air berubah menjadi warna tertentu. Kemudian bacaan kekerasan air diukur berdasarkan kepekatan dan kuantiti asid ethylenediaminetetraacetic yang dititikkan ke dalam air keras tersebut. Penggunaan ion-selective electrode pula digunakan untuk mendapatkan bacaan yang lebih jitu.
Gambar 1: Kertas uji kekerasan air
Gambar 2: Meter kekerasan air yang menggunakan ion-selective electrode
Tahap kekerasan berkait rapat dengan sifat konduktiviti dan tahap pH air. Konduktiviti adalah keupayaan sesuatu bahan mengaliran arus elektrik dan biasanya diukur dalam unit µS/cm (mikroSiemen per sentimeter), manakala tahap pH adalah ukuran keasidan atau kealkalian air. 0 µS/cm bermaksud langsung tidak boleh mengalirkan arus elektrik. Bacaan sifat asid adalah pH 0-7, sifat alkali adalah pH 7-14, dan pH 7 adalah bacaan neutral. Untuk konteks ini, semakin tinggi tahap kekerasan air, semakin tinggi nilai konduktiviti dan lebih beralkali.
Air lembut
Air lembut atau air tulen pula dirujuk kepada air yang kurang atau bebas dari mineral terlarut. Contoh air yang dikategorikan sebagai air lembut atau air tulen adalah air suling, air hujan dan air reverse osomosis. Pada suhu bilik, air tulen mempunyai bacaan konduktiviti kurang dari 0.05 µS/cm (hampir tidak mengalirkan arus elektrik) dan pH 7 (neutral). Air tulen biasakan digunakan untuk analisis kimia di makmal, dialisis, pembuatan bateri asid berplumbum dan penjanaan stim.
Oleh kerana air tulen tidak mempunyai sebarang mineral terlarut, ia akan sentiasa ‘lapar’ dan cuba menyerap sebarang unsur di laluannya. Oleh itu, air tulen tidak sesuai digunakan dalam sistem pembekalan air yang menggunakan paip logam kerana ia boleh menghakis permukaan paip dan menyebabkan bocor. Untuk kegunaan dalam radiator kereta, air tulen hendaklah campurkan dengan coolant untuk untuk menghilangkan sifat menghakisnya. Air tulen tidak sesuai untuk diminum kerana ia akan menyerap mineral dan vitamin yang terdapat dalam badan manusia dan ini boleh menyebabkan ketidakseimbangan elektrolit. Air tulen mampu menyerap logam berbahaya seperti plumbum dan kadmium dan menyebabkan ia berbahaya untuk diminum.
Kesan air keras
Menurut WHO (World Health Organisation), setakat ini tiada bukti kukuh mengenai kesan buruk air keras kepada manusia. Malah air keras dikatakan diet yang baik untuk keperluan kalsium dan magnesium untuk manusia. Malah ada penyelidik menyatakan bahawa air keras boleh mencegah penyakit jantung dan kanser.
Walaubagaimanapun, air keras menimbulkan pelbagai masalah pada peralatan tertentu dan sistem perpaipan. Air keras akan menyebabkan pembentukan kerak pada permukaan dalam paip logam dan lama-kelamaan ini akan mengecilkan saluran paip dan seterusnya mengurangkan aliran air ataupun menyebabkan sumbat. Selain itu, pengguna di rumah akan mendapati pembentukan kerak pada pemancur air (shower), kepala paip, penapis, permukaan dalam tangki air, singki, tab mandi dan jubin. Ia juga meninggalkan kesan putih pada peralatan aluminium dan kaca. Semakin tinggi tahap kekerasan air, semakin cepat kesan ini berlaku.
Kerak juga boleh terbentuk pada elemen pemanas dalam cerek elektrik. Ia akan menyebabkan air lambat mendidih dan ini akan meningkatkan kos bil elektrik. Pakaian dan perkakasan dapur tidak dapat dibersihkan dengan sempurna kerana air keras mengurangkan kecekapan sabun untuk menanggalkan kotoran. Ini menyebabkan penggunaan sabun perlu ditingkatkan. Rasa sedap minuman atau makanan akan berkurangan sekiranya tahap kekerasan air terlalu tinggi. Membasuh rambut menggunakan air yang terlalu keras akan menyebabkan rambut menjadi kusut dan kusam. Air keras juga membuatkan pakaian menjadi kasar apabila kering dan ini akan memendekkan jangkahayat pakaian.
Gambar 3: Kesan air keras
Terdapat beberapa cara yang digunakan untuk melembutkan air yang biasa digunakan oleh pihak industri. Antaranya menggunakan sistem tapisan reverse osmosis (RO). Sistem tapisan ini menggunakan penapis membran yang membenarkan molekul air sahaja melaluinya. Air yang keluar daripada sistem ini adalah hampir tulen tetapi kos penyelenggaraan menggunakan sistem tapisan ini sangat mahal. Proses penyulingan menggunakan alat penyuling air (water distiller) boleh digunakan untuk melembutkan air tetapi ia tidak boleh digunakan pada air yang mempunyai kandungan mineral sulfat dan klorida yang tinggi. Malah, alat penyuling air memerlukan penggunaan tenaga yang tinggi untuk mendidihkan air. Penggunaan teknologi ion-exhanger banyak digunakan di industri memandangkan kosnya adalah berpatutan. Teknologi ini terdiri silinder yang diisi dengan resin dan air keras akan melalui silinder ini. Resin akan memerangkap unsur kalsium dan magnesium dan menggantikannya dengan unsur lain. Contohnya, sekiranya resin sodium digunakan, resin akan memerangkap mineral kalsium dan mangnesium dan membebaskan unsur sodium ke air keluar.
Gambar 4: Cara kerja teknologi ion-exhanger untuk melembutkan air
Air lembut juga boleh diperolehi dengan meneutralkankan air pada pH 7. Dengan menambahkan asid pada air keras sehingga bacaan pH 7 diperolehi, air lembut akan terhasil. Penggunaan bahan kimia seperti sal soda (sodium bikarbonat) juga boleh digunakan. Ia akan bertindakbalas dengan mineral kalsium dan magnesium untuk membentuk mineral tidak larut. Mineral tidak larut ini kemudian ditapis atau dimendakkan di dalam tangki.
Memandangkan air keras tidak membahayakan kesihatan manusia, adalah tiada keperluan untuk memasang mesin pelembut air di rumah. Untuk mengurangkan kesan air keras terhadap penggguna, sinki, kepala paip, cermin, jubin dan peralatan aluminium hendalah selalu dibersihkan apabila mula terdapat tanda kekotoran. Tangki takungan air hendaklah dibersihkan sekurang-kurangnya setahun sekali. Elemen pemanas dan permukaan dalam cerek hendaklah sentiasa dibersihkan supaya air dapat dimasak dengan cepat. Penggunaan paip logam hendaklah dikurangkan, sebaliknya diganti dengan paip PVC atau paip poli. Gunakan pelembut kain (fabric softener) untuk membasuh baju supaya baju menjadi lembut apabila kering. Penggunaan air hujan untuk membasuh pakaian juga boleh membantu mengurangkan penggunaan sabun..
*Artikel ini telah tersiar dalam Majalah Dewan Kosmik edisi Ogos 2011. Muaturun artikel ini dalam fail PDF di sini.
Rujukan
[1] http://www.doe.gov.my/portal/water-marine-ground-water/ground-water-quality-status/
[2] http://www.hardwater.org/hard_water_testing.html
[3] http://elkhorn.unl.edu/epublic/live/g1491/build/g1491.pdf
[4] http://www.lenntech.com/ro/temporary-hardness.htm
[5] http://www.globalw.com/support/hardness.html
[6] http://www.lenntech.com/ro/water-hardness.htm
Tiada ulasan:
Catat Ulasan