Накипь – это твердые отложения солей жесткости в теплообменных аппаратах, в которых происходит нагревание или испарение воды.

При низкой температуре находятся в воде в растворением состоянии, а при нагреве (особенно при кипении) выделяются в виде шлама — илообразного осадка, находящегося в воде во взвешенном состоянии, или в виде накипи, твердо приставшей к поверхности нагрева котла.

Накипь , в зависимости от ее химического состава, может быть карбонатной с преобладающим (порядка 50% и более) содержанием углекислых солей кальция и магния (CaCO 3 , MgCO 3), сульфатной (CaSO 4) или силикатной (кремнекислые соединения кальция, магния, железа, алюминия).

Карбонатная накипь откладывается обычно в форме плотных кристаллических отложений на тех поверхностях нагрева или охлаждения, где отсутствует кипение воды, а среда нещелочная. Этими поверхностями являются водяные экономайзеры, конденсаторы турбин, водоподогреватели, питательные трубопроводы, тепловые сети и др.

В условиях же кипения щелочной воды (в парогенераторах, испарителях) СаСО 3 обычно выпадает в форме неприкипающего шлама.

Карбонатные накипи имеют самую разнообразную структуру. Они могут быть порошкообразными, представлять собой плотный котельный камень либо мягкие отложения в виде губчатой массы.

Удаление карбонатной накипи производят ингибированной соляной кислотой. При взаимодействии карбонатной накипи с серной кислотой образуется труднорастворимый осадок, препятствующий растворению накипи.

Карбонатная накипь хорошо растворяется при концентрации НСL от 1 — 2 до 3 — 5 % и температуре 50 0 С. Для ускорения процесса удаления накипи, а также при очистке от толстого слоя карбонатной накипи, содержащей соли серной и кремниевой кислот, при которых проникновение кислоты к подслою затруднено, температура и концентрация кислоты должны быть повышены.

Чтобы не допустить при этом коррозии металлических труб и стенок выпарных аппаратов, применяются замедлители коррозии — ингибиторы, позволяющие повысить концентрацию соляной кислоты до 10 % и несколько увеличить температуру раствора.

Отечественные ингибиторы — уротропин, формалин и уникол — выдерживают температуру до 70 0 С. Ингибиторы марок ПБ-7 и БГ пригодны для 10 % — ной соляной кислоты при 80 — 100 0 С.

Растворение карбонатной накипи, как правило, удовлетворительно идет без подогрева промывочного кислотного раствора. Лишь при наличии в накипи значительного количества иных отложений приходится прибегать к подогреву раствора. Вообще же, как правило, к подогреву промывочного раствора без надобности прибегать не следует. Расход ингибитора определяется содержанием его в г / л в рабочем промывочном растворе. Чаще всего применяется дозировка 1 — 2 г / л в зависимости от активности ингибитора. При этом рекомендуется применять крепость промывочного кислотного раствора тем больше, чем толще слой накипи. Применение раствора соляной кислоты крепостью выше 5 % не рекомендуется.

Содово-щелочной метод удаления накипи для карбонатной накипи совершенно неприменим. Он может быть применен для чисто гипсовых или силикатных накипей или же для смешанных накипей с преобладанием в них сульфатных и силикатных составляющих.

Силикатная накипь содержит более 20% кремневой кислоты, образуется на наиболее теплонапряженных элементах поверхности и обладает большой твердостью и очень малой теплопроводностью; чаще всего она встречается в котлах высокого давления и даже при малой толщине очень опасна.

В смешанной накипи имеются карбонаты кальция и магния, гипс и соединения кремневой кислоты. Строение ее зависит от преобладания той или иной составляющей.

Теплопроводность накипи является важной характеристикой, определяющей надежность и экономичность работы теплового оборудования. Величины коэффициентов теплопроводности зависят от структуры и химического состава накипи.

Коэффициент теплопроводности накипи чрезвычайно низок, он в десятки и даже сотни раз ниже, чем у металла. Даже незначительный слой накипи создает большое термическое сопротивление. Слой накипи толщиной в 1 мм по термическому сопротивлению эквивалентен 40 мм стальной стенки.

Средние значения коэффициента теплопроводности для различных видов накипи

Вследствие образования накипи в котельных установках ухудшается передача тепла от топочных газов к воде. Поэтому газы уходят из котла с более высокой температурой и значительно возрастает расход топлива.

При этом пористая накипь, или легко отстающая от стенки, вреднее чем плотно приставшая, так как пар или воздух в порах накипи или между накипью и стенкой, значительно ухудшают теплопередачу. Кроме того, зазор, образующийся между металлической стенкой и слоем накипи, сильно увеличивает температурный напор и приводит к опасному локальному перегреву.

Накипь препятствует охлаждению водой поверхностей нагрева. Вследствие нарушения теплообмена трубы экранов и других устройств нагреваются до высоких температур, значительно снижающих прочность металла.

Влияние толщины и теплопроводности накипи на температуру стенки парообразующей трубы котла для различных значений коэффициента теплопроводности

Приведенные значения температур вычислены при следующих условиях: температура топочного пространства 1100 0 С, температура котловой воды 200 0 С, толщина стенки трубы 5 мм, теплопроводность металла трубы 50 кал /м х ч х 0 С, теплонапряжение поверхности нагрева без накипи 150 тыс. ккал/м 2 х ч.

Как видно из графика, достаточно незначительного по толщине (0,1 — 0,2 мм) слоя мало теплопроводной накипи на поверхности наиболее теплонапряженных экранных труб, чтобы температура металла на внутренней поверхности стенки достигла 500 0 С и более.

Понижение прочности металла труб, испытывающих внутреннее давление воды и пара, приводит к образованию в них выпучин, разрывов. В практике эксплуатации стальных паровых котлов малой мощности весьма часты случаи аварий из-за значительного накипеобразования.

Поэтому при эксплуатации теплоэнергетических устройств необходимо с поверхностей нагрева и дальнейшее поддержание их в чистоте.

Химическое и механическое удаление накипи:
- представляют собой трудоемкий процесс, требующий большого объема ремонтно- профилактических работ, остановки оборудования, затрат на химреагенты и т.п. Кроме того, химическое удаление накипи небезопасно с точки зрения экологии. Главное же - в промежутках между чистками накипь продолжает оседать на стенках оборудования и трубопроводов, а это означает невосполнимые потери в теплопередаче, перерасход энергоресурсов и денежных средств.

На протяжении всей жизни человек подвергается воздействию различного рода опасностей, способных наносить ущерб здоровью, то есть вызывать негативные последствия.

Если опустить описания всех природных и антропогенных факторов и углубиться в повседневность, можно выделить одну проблему, серьезность которой зачастую недооценивают – серый твердый налет в чайнике.

Вредна ли накипь в чайнике и какое влияние она оказывает на организм человека, рассмотрим далее.

Твердые отложения, возникающие на стенках и дне металлического, эмалированного, стеклянного чайников и на нагревательном элементе электрочайника, формируются структурами кристаллов различных солей, выпадающих в осадок. Почистить металлический чайник можно тем же способом, что и другие виды чайников, а для стеклянного немного другой способ.

Фактических состав этих нерастворимых солей зависит от жесткости и кислотно-щелочного баланса воды в определенном регионе.

Так чем опасна накипь в чайнике? Ответить на вопрос помогут воспоминания, полученные на уроках химии в школе.

Природный ресурс содержит не только растворимые соли и согласно элементарным знаниям, примеси могут быть:

• малорастворимые;
• нерастворимые.

И все эти частички периодической таблицы химических элементов, в виде слоя серого налета, попадают в организм с каждой чашечкой чая или кофе.

Наиболее часто встречаются карбонатные соли кальция, которые попадая в желудок, растворяются соляной кислотой и полученные в результате распада элементы не несут вреда, а некоторыми учеными даже доказана их польза.

Но не стоит забывать о различных примесях, мельчайшие частицы которых не растворяются даже в желудочном соке, поэтому состав слоя имеет химических набор соединений и их влияние на кухонную посуду и организм будет различным.

Поняв, что выпадающие в осадок соли небезобидны и выяснив, как с ними бороться, можно больше не задаваться вопросом, вредна ли накипь в чайнике.

Что происходит с чайником?

Скорость образования слоя твердых отложений зависит от следующих факторов:

• концентрации химических соединений в воде;
• частота нагревания;
• качество поверхности стенок, а в электрочайнике — нагревательного элемента. Кстати, удаление в электрочайнике вполне под силу убрать в домашних условиях , потратив не более получаса.

Приобретая новый чайник, процесс накопления накипи будет медленным, но ускорится после применения неправильных методов очистки кухонной посуды. К таким относят механическое воздействие металлическими губками и агрессивными химическими средствами.

Повреждая поверхность, образуются мелкие дефекты, в трещины которых попадает накипь и удалить ее становится все труднее.

Чем опасна накипь в чайнике – недостатки образования накипи:

• Низкий коэффициент теплопроводности и как следствие больше затрат электроэнергии (газа) для подогрева или поддержания нужной температуры;
• Деформация. Глубокий слой отложений, при попытке от него избавиться, способен повредить поверхность прибора.

Работая в таком режиме, бытовой прибор быстро выйдет из строя.

Что касается методов борьбы с неприятными отложениями, то на помощь опять приходят ценные знания химии. Проблема в том, что в школе наука преподавалась, не проводя параллели с реальной жизнью.

С бытовой точки зрения, цепочка следующая: «накипь = карбонаты (нерастворимые соли)» — «карбонаты + кислота = растворимая соль + углекислота в газообразном состоянии». В случае с чайником кислота должна быть органической. Наиболее эффективными считаются лимонная и уксусная. Если выбирать между ними, то стоит отметить, что чистить лимонной кислотой немного легче, а также вы избавитесь от запаха. Хотя уксус от накипи имеет ряд собственных преимуществ.

Накипь в чайнике: вред для здоровья

О том, что твердый налет необходимо удалять, хотя бы для сохранности сосуда, знают все. Но не все могут понять – накипь в чайнике хорошо или плохо для организма. Разумеется, заметив крупные «хлопья», свободно плавающие в чайнике, наливать эту смесь в чашку никто не станет, а задумается об очистке.

Но что делать, если мельчайшие частички накипи, которые не видно невооруженным глазом беспрепятственно попадают в организм?

Можно встретить информацию, где черным по белому написано, что неочищенная вода и присутствующие в ней примеси никакого вреда не несут. Соединения кальция, например, являются необходимыми «строительными» элементами для костей.

Безусловно, для поддержания здоровья необходимы минералы, микроэлементы, витамины и питательные вещества, которые можно получить с пищей. Но зачем человеку ненужные химические соединения, загрязняющие организм.

Чрезмерное количество солей жесткости и других примесей в кипяченой жидкости создает уникальный «коктейль», не несущий никакой пользы, а приводящий к ряду малоприятных последствий. Первыми подвергаются негативному воздействию зубы, ну а дальше процесс идет вглубь.

Высокая концентрация солей в жесткой воде, нерастворимых металлов, вредных примесей – такая накипь в чайнике вред для здоровья может нанести непоправимый. В частности, различные формы солей откладываются в разных местах человеческого тела, результатом чего становятся:

• Подагра;
• Остеохондроз;
• Камнеобразование в мочевыделительной системе и др.

При разовом приеме такой смеси никакой симптоматики не будет, соли имеют свойство накапливаться и систематическое употребление может как-то и повлиять на состояние организма в целом.

На счет того, вредна ли накипь в чайнике для здоровья ведется множество дискуссий. Но польза жесткой воды с мелкими частичками накипи явно сомнительная. Рассмотрим обыденную ситуацию – отсутствие хозяев дома какое-то время.

Мелкопористые образования в слое твердого отложения на стенках чайника являются благоприятной средой для размножения микроорганизмов.

Часть уничтожается в процессе длительного кипячения, остальные (более тяжелые) способны оседать, а при смешивании с жидкостью попадают в организм и откладываются. Сама картина такого серого налета на внутренних органах становится ужасной.

Вывод один – очищать воду с помощью фильтров и регулярно мыть чайник. Также, вам может помочь сода от накипи .

Подробнее о народных способах борьбы с накипью (видео)

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.

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.

Нет значения, какой чайник вы приобрели: электрический, эмалированный или металлический, накипь на нем будет образовываться вне зависимости от вашего желания. Не помогут дорогие очистители. От накипи, электрические чайники перестают работать, у основания образовывается налет белого или оранжевого цвета. Это смесь накипи и ржавчины.

Почему появляется накипь на чайнике?

В традиционных чайниках накипь появляется у основания, иногда повреждаются стены. В электрических чайниках воздействию накипи поддается основная часть, которая нагревает жидкость.

Накипь образовывается из-за действий соли, которая является основным элементом строения воды. И чем выше ее концентрация, тем ярче и чаще будет образовываться осад. Жесткость позволено ослабить при воздействии разнообразных приспособлений, но даже с их помощью, вы не избавитесь от накипи.

К чему может привести накипь?

Накипь нельзя не замечать! Первое, она является первопричиной преждевременного изнашивания чайника, который работает за счет электроэнергии, и разрушает основание классических моделей. Накипь отводит тепло, из-за этого, основание прибора перегревается. Накипь не разрешает жидкости входить в контакт со стенками чайника, которые сделаны из качественной стали. Как известно, металл имеет хорошую проводимость и нагревается до максимальных температур. В электрических чайниках, обогревательный механизм тоже изготовлен из металла, что является причиной повреждения. Второе, во время попадания в наш организм, накипь начинает разрушать жизненно важные органы. В результате такого негативного воздействия могут возникнуть неразрешимые трудности с работой мочеиспускательной системы.

Прежде чем рассказать о методах удаления накипи и спасения ваших электрических приборов, следует рассказать простые правила, которые необходимо исполнять, чтобы свести до минимума такую процедуру.

• В качестве предотвращения образования накипи необходимо ежедневно мыть чайник, очищая его от налета. Используйте для этого металлическую губку. Не стоит пропускать эту процедуру, ведь через день накипи будет больше.
• Для кипячения используйте только фильтрованную воду. Да, писалось ранее, что она не помогает от образования накипи, но его будет значительно меньше.
• Не оставляйте воду в чайнике после кипячения, особенно на вечер.
• Для удаления накипи, не ждите, когда ее шар станет заметным - чем меньше накипи на дне чайника, тем легче и быстрее вы ее очистите.

На рынке можно приобрести большое количество специальных средств, которые без проблем удалят накипь с вашего чайника. Но, в состав дорогих средств, входят самые доступные для каждого из нас ингредиенты, которые продаются в каждом магазине.

Чайник можно спасти от накипи, и даже не покидая стен собственного жилья. Независимо от того, какой метод выберите именно вы, скрупулёзно помойте чайник после завершения процедуры. После первых двух кипячений необходимо слить воду. Частицы, после очищения, могут оказаться в желудке и вызвать сильное отравление.

1. Метод очистки чайника, который сделан из металла.

Уксус — самый доступный и эффективный метод очищения чайников, без негативных факторов для здоровья. Пищевой уксус необходимо соединить с проточной водой, соблюдая пропорцию: 0,1 литр уксуса на 1 литр воды. Затем необходимо залить смесь в чайник и поставить его на медленный огонь. Доведите воду до кипения. Если после закипания вы заметили, что накипь отслаивается, заберите чайник с огня. В противном же случае подождите еще 20 минут. После очистки чайник необходимо тщательно вымыть. Накипь должна исчезнуть.

1. Способ очистки, который подойдет для электрического чайника.

Использовать уксус для электрического чайника, категорически запрещено. На помощь такой технике станет лимонная кислота, которую необходимо развести в пропорции: 1 столовая ложка на литр воды. Пластик чайника будет выглядеть как новый, за счет воздействия на него кислоты. Налет просто отслоиться, и останется только промыть чайник и один раз вылить прокипяченную воду. Доведение кислоты до кипения – очень спасательная вещь. Лучше, еженедельно очищать прибор, пользуясь лимонной кислотой. Размешайте такую же пропорцию кислоты и налейте воду в чайник на несколько минут. После этого ополосните чайник.

Видео:

1. Чистка сладкой минеральной водой.

Проверенный способ – очищение, от накипи используя сладкие газировки «Fanta», «Coca-cola», «Sprite» . Эта газировка хорошо выводит коррозию, налет и даже чистит машинные диски. Изначально необходимо, чтобы газированный напиток постоял с открытой крышкой. После того как выветрятся газики, необходимо вылить сладкий напиток в чайник и довести его до кипения. После этого чайник необходимо хорошо вымыть. Не забывайте вылить первую закипевшую воду. Обратите внимание, что «Fanta» может покрасить чайник.

1. Бешеное соединение.

Такой метод подойдет при интенсивном загрязнении. В чайник заливают обычную питьевую воду, кладут немного соды и доводят эту смесь до температуры 100 градусов. После закипания, сливают воду и чистят чайник. Затем, заливают новую воду и добавляют уже не соду, а обычную лимонную кислоту. Повторяют указанную выше процедуру. Снова чистят чайник, и добавляют смесь воды и уксуса. Доводят до температуры 100 градусов и кипятят 40-50 минут. Необходимо постоянно проверять количество жидкости в чайнике. После проведения такой процедуры все лишнее должно смыться, если же нет, потрите дно чайника губкой.

1. Избавление от накипи, используя продукты питания.

Хорошо удаляет накипь сок лимон. Разрежьте лимон пополам, выдавите весь сок и залейте водой. Эту смесь доведите до кипения и кипятите на маленьком огне больше 20 минут. Если накипь еще осталась на дне чайника, повторите процедуру. Хорошо помогает использовать вместо сока лимона, рассол. Схема действия такая же, но рассол не нужно смешивать с водой. Залейте его в чайник, доведите до кипения и промойте чайник губкой.

Используя домашние средства для чистки чайников можно получить отменный результат. Конечно, лучше предотвратить проблему, чем решать ее, пускай даже и народными методами.

Федоренко Жанна Сергеевна

Данная работа посвящена бытовой проблеме-образование накипи в чайниках. Исследованы некоторые способы очистки чайников,часто предлагаемые часто в СМИ и их эффективность.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Районная научно-практическая конференция школьников

«Первые шаги в науку»

Направление: химия

Название работы: «Образование накипи в чайниках и способы удаления ее в домашних условиях»

Место выполнения работы : с. Яшалта

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Яшалтинская средняя общеобразовательная школа»

Руководитель:

Московцова И.А., учитель химии и биологии

2014г

Ведение…………………………………………………………………………… 3

1. Вода - добрый друг и помощник человека……………………………..........4 .

2. Физико-химические основы образования накипи и отложений…………...4-5

2.2. Жесткость воды и образование накипи…………………………………5-6.

3. Удаление накипи в домашних условиях…………………………………….7-8

4. Что такое антинакипин?......................................................................................8

5. Материалы и методы исследования…………………………………………....8

5.1. Социологический опрос…………………………………………………8-9

5.2. Определение жесткости воды……………………………………………9

5.3. Влияние накипи на время закипания воды……………………… ……..9

5.4. Изучение эффективности способов удаления накипи в домашних условиях… …………………………………………………………………………………….10

6. Выводы…………………………………………………………………………11

7.Литература………………………………………………………………………12

Приложение

Введение

Как здорово слышать ранним прохладным утром свист закипевшего чайника, а затем шуршание горячей воды и аромат черного кофе. Чайником мы пользуемся довольно часто, он - словно друг, поднимающий наше настроение и придающий сил на долгий рабочий день.

Вот он стоит, сияя блестящими боками, но… внутри весь покрылся накипью. И вы уже даже иногда сомневаетесь в том, можно ли кипятить в нем воду? И собралось неприятного налета на стенках столько, что просто руки опускаются. Как почистить чайник от накипи, чтобы он снов засверкал своим чистеньким «внутренним миром»?

В нашей жизни с таким качеством воды (оставляющей желать лучшего) о накипи знает практически каждая семья. Моя - не исключение. Поискав в интернете способы удаления накипи, я нашла много вариантов и захотела их попробовать, чтобы отобрать самый эффективный.

Цель работы:

Исследовать способы удаления накипи с поверхности чайника

Задачи:

1. Поиск информации в Интернете, журналах, научной литературе;

2. Провести социологический опрос жителей села

3. Определить жесткость воды

4. Выявить влияние накипи на скорость закипания воды в чайнике.

5. Определить достоверность литературных данных о способах удаления накипи в домашних условиях.

Основные методы: изучение теоретических основ, выполнение практических работ, анализ, сравнение.

1.Вода - добрый друг и помощник человека.

Она - удобная дорога: по морям и океанам плавают корабли. Вода побеждает засуху, оживляет пустыни, повышает урожай полей и садов. Она послушно вращает турбины на гидроэлектростанциях. Вода минеральных источников оказывает лечебное действие. Многие из источников горячие. И люди используют не только лечебные свойства этих вод, но и тепло.

Но вода может быть и врагом человека.

Вы удивились? А поломанные чайники, утюги и стиральные машины? А взрывающиеся нагревательные котлы в котельных? А неприятный серый цвет когда-то белого белья? Ведь каждый из нас сталкивался с этим.

Не только плита, но и чайник – это лицо хозяйки. Как первое, так и второе должно быть всегда чистым. А чайник должен быть чистым не только снаружи, но и внутри, т.е. в нем не должно быть накипи и известкового налета. Тогда и чай вкуснее, и кипятить воду в таком чайнике приятно. Накипь – это по своей сути результат оседания известкового налета на внутренней поверхности чайника. Известь эта содержится в водопроводной (и даже в фильтрованной) воде, тем самым делая ее жесткой. Если вам кажется, что накипь не приносит много вреда, и бороться с ней нужно по большим праздникам, то вы ошибаетесь. В первую очередь налет удлиняет время закипания воды (тем самым вызывая перерасход электроэнергии). Налет в чайнике может вывести из строя нагревательный элемент, чайник может выключаться до того, как вода хорошо прокипит, кроме того, в самой воде будет содержаться большое количество извести.

Любая опытная домохозяйка знает, что никакие фильтры не избавят чайники от накипи. И если сначала небольшой слой накипи практически никак не влияет на работу чайника, то со временем, по мере утолщения слоя, электрический прибор начинает работать недостаточно эффективно (если накипи много, то воду приходится греть дольше) или вообще ломается. Конечно, самый обычный эмалированный чайник от накипи не сломается, однако вода в нем будет иметь неприятный вкус, а вы однажды обнаружите на дне своей кружки белые хлопья налета. Чтобы этого не произошло, нужно периодически проводить глобальную чистку чайника.

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ И ОТЛОЖЕНИЙ

В воде, которую вы нагреваете в чайнике, содержатся соли (кальция, магния и пр.). При нагревании они распадаются на углекислый газ и нерастворимый осадок. Нерастворимый осадок – это и есть накипь. Чем больше жесткость воды, тем больше в ней солей и тем больше накипи осядет на вашем чайнике. Предотвратить появление накипи невозможно. Фильтры, конечно, помогут вам уменьшить количество накипи, однако рано или поздно она все равно накопится и чайник придется чистить. Но пугаться этого не надо, ведь сегодня существует множество методов, которые помогут вам избавиться от неприятного налета, очистить чайник от накипи. Именно о них и пойдет речь в нашей работе.

Наиболее сильно оказывает влияние на процесс накипеобразования свойства используемой воды. Совокупность свойств воды, обусловлена наличием в ней присутствием в ней различных солей: преимущественно катионов Са 2+ (кальциевая жесткая вода) и Мg 2+ (магниевая жесткая вода). Сумма концентрации Са 2+ и Мg 2+ называют жесткостью воды. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Мg [при кипячении разлагаются на СаСO3 и Мg(ОН)2 с выделением СО2], вторая - наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов, фосфатов этих металлов. Одним из возможных источников этих солей являются горные породы (известняки, доломиты), которые растворяются в результате контакта с природной водой и грунты. Жесткость воды выражается в мг-экв/л: карбонатная жесткость отвечает той части катионов Са 2+ и Мg 2+ , кратна эквививалентна содержащимся в воде анионам, некарбонатная - анионам и другим.

1. . Жесткость воды и образование накипи.

Жесткость воды - совокупность свойств воды, обусловленная содержанием в ней ионов Ca2+ и Mg2+. Сумма концентраций этих ионов дает общую жесткость.

Общую жесткость воды определяют так же, как сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость обусловлена присутствием солей гидрокарбонатов кальция и магния и устраняется при кипячении

Некарбонатная жесткость связана с присутствием в воде кальция и магния в виде солей серной, соляной и азотной кислот. Эта жесткость при кипячении не устраняется.

По количественному содержанию ионов Ca2+ и Mg2+ природная вода бывает мягкой (общая жесткость до 2 ммоль/л), средней жесткости (2 – 10 ммоль/л) и жесткой (больше 10 ммоль/л).

Накипь – это по своей сути результат оседания известкового налета на внутренней поверхности чайника. Известь эта содержится в водопроводной (и даже в фильтрованной) воде, тем самым делая ее жесткой. Если тебе кажется, что накипь не приносит много вреда, и бороться с ней нужно по большим праздникам, то ты ошибаешься. В первую очередь налет удлиняет время закипания воды (тем самым вызывая перерасход электроэнергии). Налет в чайнике может вывести из строя нагревательный элемент, чайник может выключаться до того, как вода хорошо прокипит, кроме того, в самой воде будет содержаться большое количество извести.

На́кипь - твёрдые отложения, образующиеся на тех поверхностях теплообменных аппаратов, на которых происходит нагревание (кипение, испарение) воды, с растворенными солями жесткости .

Повышенная жесткость способствует усиленному образованию накипи в отопительных приборах и бытовой металлической посуде, что значительно снижает интенсивность теплообмена, приводит к большим расходам топлива и перегреву металлических поверхностей.

Вода как правило, содержит глину, песок и взвеси - около 8-19 мг/л, органические вещества (водоросли, коллоиды, гуминовые вещества из плодородной почвы - около 5 мг/л), соли - земельных металлов (натрий, калий (4-15 мг/л)), соли жесткости (кальций, магний, силикаты - 8-95 мг/л), растворенный кислород (5-12 мг/л), углекислый газ (100-700 мг/л).

Неорганические примеси, находящиеся в воде в основном в виде ионов: Na +, Са 2+, Мg 2+, К+, Cl-, SO4 2-, НСО3 -.

Главными накипеобразователями являются катионы Са2+ и Мg2+, образуются вначале гидрокарбонаты, а затем нерастворимые карбонаты этих металлов.

Гипс кристаллизуется из природной воды в виде двугидрата сульфата кальция СаSО4 · 2Н2О. При подогреве до 100С он переходит в менее растворимый полугидрат СаSО4 · 0,5Н2О, а при повышении температуры до 130С - в еще менее растворимый СаSО4.

При кипячении гидрокарбонаты переходят в малорастворимые карбонаты:

Са(НСО3)2 = СаСО3 + СО 2 + Н 2 О

Мg(НСО3)2 = МgСО3 + СО 2 + Н 2 О

Чем интенсивнее нагревание, тем интенсивнее идут эти реакции. Содержание Са(НСО3)2 в растворе повышается при нарушении технологического режима, а также зависит от рН раствора. Гидрокарбонаты кальция в растворах находятся в нестабильном состоянии и любое внешнее воздействие ускоряет кристаллизацию гидрокарбонатов.

Гидрокарбонаты магния ведут себя аналогично Са(НСО3)2, но разложение на малорастворимые карбонат и оксид углерода (ІІ) идет в полтора раза медленее. В определенных физико-химических условиях Мg(НСО3)2 переходит в труднорастворимый гидроксид - Мg(ОН)2.

Карбонаты СаСО3 и МgСО3 ведут себя по-разному. Так при повышении температуры, но при постоянном давлении их растворимость уменьшается, а при повышении температуры и давления растворимость резко увеличивается причем МgСО3 растворяется интенсивнее, чем СаСО3, а при высоких температурах раствора он гидролизуется и теряя СО2 переходит в Мg(ОН)2

Таким образом, происходит устранение временной жесткости воды, постоянная жесткость воды не может быть удалена кипячением.

Пример накипи - твёрдые отложения внутри чайников .

3. Удаление накипи в домашних условиях.

Удаляют накипь механическим и химическим способами.

При механической очистке существует опасность повредить защитный слой металла или даже само оборудование.

Химическую очистку возможно применять, не разбирая полностью электроприбор. Но при этом существует опасность, что слишком длительное воздействие кислоты повредит металл, а более короткое воздействие может недостаточно очистить поверхности.

Я нашла в СМИ различные способы удаления накипи с поверхности чайников. Вот некоторые из них:

1. Лимон нарезать на кусочки, положить в чайник, залить водой и вскипятить. Эту процедуру можно делать много раз, так как все натурально.

2. Лимонная кислота. Налить холодной воды, высыпать 1-2 пакетика лимонной кислоты, вскипятить и дать настоять минут 20-25. Затем все слить, ополоснуть и еще раз вскипятить, но на этот раз только воду без кислоты.

3. Кожура от яблок, картофеля или груш также хорошо помогает избавиться от накипи. Нужно положить очистки, залить водой и вскипятить.

4. Кока-кола или Фанта (и т. п.). Просто вскипятите этот напиток и затем губкой удалите накипь.

5. Аскорбиновая кислота - еще один способ. На литр воды потребуется одна столовая ложка аскорбиновой кислоты. Кипятить нужно минут 20.

6. Уксусная эссенция. Воду смешать с эссенцией в пропорции 6:1 (у кого сильная накипь можно сочетание вплоть до 2:1). Кипятить до 30 минут, затем несколько раз тщательно промыть водой. У этого метода есть минус - иногда остается запах уксуса, поэтому обязательно ополаскивайте несколько раз.

7. Этот, пожалуй, самый "термоядерный" способ избавления от накипи, так как сочетает в себе сразу несколько выше упомянутых способов. Итак, 1 столовую ложку соды залить водой и кипятить около получаса. Затем слить воду, налить новой воды и добавить одну столовую ложку лимонной кислоты и снова кипятить. Снова все слить и в третий раз залить водой, но уже с уксусом (примерно полстакана) и после кипячения слить и тщательно все промыть. Такой "атаки" накипь выдержать точно не сможет!

8. Просто вскипятите в нем воду, а в кипяток добавьте 3 ст. л. соды. Дайте воде остыть, а приблизительно через полчаса вскипятите воду вновь. Затем вылейте эту воду и наполните чайник горячей водой с уксусной эссенцией (1 -2 ч. л.). Еще раз вскипятите воду и через полчаса вылейте. От такой процедуры накипь станет рыхлой и легко очистится обыкновенной губкой для мытья посуды

9. Промытая кожура от яблок или картофеля позволяет очистить чайник от накипи с хорошим результатом. В чайник с водой опустить кожуру от трех яблок и картофелин. Варить примерно два часа.

10.Еще одно верное средство – деревянная зола. В чайник следует насыпать побольше золы. Потом мочалкой или губкой золу втереть в места с накипью. В конце чайник промыть теплой водой

11. Другой эффективный метод предполагает использование только уксуса (без соды). В чайник влить уксус (1-2 ст. л.) и кипятить 20 минут. Результат получается отличный, и потом долго не появится проблема, как убрать накипь в чайнике. Но один недостаток все же имеется – запах. Вот почему во время работы нужно открыть окна, а в конце тщательно прополоскать чайник.

4. Что такое антинакипин?

Антинакипины содержат в своем составе, как уже написано выше, слабую органическую кислоту. Они так же содержаться в стиральном порошке. Но концентрация их мала и время действия при стирке невелико (это сделано специально, дабы не повредить ткань). Любая кислота разъедает ткань, превращая ее в труху, поэтому использование большого количества антинакипина вместе с бельем не допустимо. Метод действенный, но имеет отрицательные действия. Кислота способна разрыхлять резину и делает ее менее упругой, что так же может привести к протечке сальника, например. Кроме того эти кислоты не растворяют соединений фтора (остатков того самого не растворенного тринатрийфосфата), которые в большом количестве имеются на поверхностях внутри стиральной машины. В наше технически развитое время создано немало бытовых средств, помогающих удалять накипь: «Антикипин», «Золушка», «Антинакипь». Однако у нас в селе очень редко можно найти их в магазинах. В них содержится кальцинированная сода, обычно используемая для смягчения воды. Это средство выпускается в виде жидкости или порошка. Но используются они одинаково – засыпаются в чайник, почти доверху заливаются водой и кипятятся. Антинакипины выпускают в виде порошков. В стиральных машинах накипь появляется не из-за воды, а из-за стирального порошка. Если взять порошок, развести 1/3 столовой ложки в 1 стакане воды и перемешать, то можно увидеть осадок, который будет плавать в стакане и не растворится никогда. Это "утяжелитель" порошка. В России - это пластиковая стружка, в Финляндии - каменная крошка. Добавляется исключительно как маркетинговый ход (реклама). Если положить в стакан железные гвозди, и оставить на 1-2 месяца, то гвозди обрастут ржавчиной, вода станет темно бурого цвета, непрозрачной. Можно представить, что происходит со стиральной машиной.

Бытовые средства служат легким способом избавления от накипи. Но у него есть недостатки:

Химические вещества, содержащиеся в чистящих средствах, попадают в желудок, что не безопасно;

Некоторые составы не дают желаемого результата

5. Материалы и методы исследований.

5.1.Социологический опрос.

Для того чтобы удостовериться в актуальности выбранной темы исследования, был проведен социологический опрос населения, в котором участвовали 100 жителей села Яшалта. Предлагалось ответить на следующие вопросы:

5.1.1.Используете ли вы антинакипин для удаления накипи в чайниках?

5.1.2. Используете ли вы фильтр для очистки воды?

5.1.3.Как вы удаляете накипь из чайника?

Самый распространенный ответ – с помощью лимонной кислоты - 47%

Кока-колой - 19%

Чищу металлическим ершиком - 17%

Чищу содой - 8%

Не чищу - 6 %

Другие ответы - 3%

5.1.4. Мы побывали в 5 хозяйственных магазинах нашего села с целью приобрести антинакипин для удаления накипи с чайника, но везде получили отрицательный ответ. Только в магазине «Блеск» нам предложили средство для снятия накипи в автоматических стиральных и посудомоечных машинах всех типов «Скамвон».

5.2. Определение жесткости воды

Мерным цилиндром налить 10мл исследуемой воды в коническую колбу. Наполнить пипетку мыльным раствором, добавить 1мл мыльного раствора в колбу. Если не образуется пена, добавить еще несколько мл раствора мыла. Продолжать добавлять мыльный раствор, пока не образуется устойчивая пена. (Она должна держаться не менее 30 секунд) Записать объем мыльного раствора, необходимого для образования устойчивой пены с 10мл исследуемой воды.

Исследовали 5 образцов воды:

5.3. Влияние накипи на время закипания воды.

В один и тот же чайник заливали 1,5 литра воды. Засекали время закипания с накипью и после ее удаления.

5.4. Изучение эффективности средств удаления накипи.

Электрочайники и эмалированные, содержащие накипь, заливали 2 литрами «Кока-кола» и «Грушевый дар» (Ипатово) и доводили до кипения.

Использовали некоторые способы удаления накипи, указанные в п.3.

6.Выводы:

1.Жесткость воды влияет на образование накипи. Самой жесткой водой оказалась водопроводная. На ее титрование ушло 8V мыльного раствора, самой мягкой - вода из талого снега3V.

2. Накипь влияет на время закипания воды. Разница составила – 38 секунд (электрочайник) и 49 секунд (эмалированный).

3. В результате проведения литературного обзора можно сделать вывод, что приведенные в литературе данные по удалению накипи не являются объективными:

2.1.Картофельные очистки и яблочная кожура не растворяют накипь. Так как эксперимент проходил в январе-феврале, то можно предположить, что содержание аскорбиновой кислоты в зимний период времени в яблоках минимальный и среда получается слабокислая.

2.2. Применение свежего лимона – безопасно для здоровья человека, но не дает желаемого результата на 100%.

4. Для удаление накипи с поверхности электрочайников эффективно использовать «Кока-колу» в железных банках.

5. Самыми эффективными способами удаления накипи с поверхности эмалированных чайников оказались лимонная кислота и столовый уксус 9%.

Литература:

1. Богорош А.Т. Вопросы накипеобразования. - К.: "Вища школа", 1990.

2.Бинас А.В., Маш Р.Д. и др. Биологический эксперимент в школе: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1987.

3.Вода питьевая. Метод определения общей жесткости.ГОСТ 4151-72. М.: изд-во Стандартов, 1980.

http://www.akvabeton.ru/img/krist_water.gif

http://science.compulenta.ru/