在我們日常的生活和生產過程中,無時無處不與水打交道。天然水中含有各種鹽類,這些鹽類溶解在水中,形成離子類物質,即陽離子(如鈣、鎂、鐵、硅離子等)和陰離子(如氯粒子、重碳酸根、硫酸根等)。在使用天然水作為生產用水和生活用水時,就必然會遇到水中鈣、鎂離子含量大小引起的硬度問題。
水的總硬度由碳硬度(即碳氫鈣鎂的總量)和非鈣硬度(即可溶鈣鎂成分)構成。水在使用過程中,水中有些金屬陽離子同陰離子結合在一起,隨著水的溫度、壓力、流速的變化,會產生沉淀,結成不溶于水的物質,附著在受熱面或接觸物體的表面,通常是附著在輸送管道的內側,形成致密的水垢。
水垢的形成,對我們的生活和生產都產生有害的影響。首先,在水的輸送管道中,隨著水垢的產生,管道內徑逐漸變小,使輸送面積變小,因而增大了水流的阻力,當水垢沉積量達到一定量時,甚至能將管道堵塞,使整個輸水系統不能正常工作。其次,生活及生產中,經常要將用水加熱,在加熱的過程中,水中的CO2將釋放出來,鈣鹽和鎂鹽就形成結晶狀析出,形成水垢附著在管道內側,水垢的產生將大幅度降低熱傳導效率。再次,在許多場合下,都需要對水進行一定的軟化處理后才能使用。目前我國的生產企業中,大量采用化學方法進行水的軟化,這種方法進行的水處理將改變水的結構和質量,更有害的是,經過這種方法處理過的軟化水,使用后,又被排放到河流中,從而形成對環境的嚴重污染。