Наличие жесткости воды обусловлено присутствием в любой воде катионов некоторых металлов, в том числе: кальция (Са^>2+), магния (Mg^>2+), стронция (Sr^>2+), бария (Ва^>2+), железа (Fe^>2+, Fe^>3+), марганца (Mn^>2+) и некоторых других.

Вследствие того факта, что показатели значения концентрации ионов кальция и магния для воды естественного происхождения практически во всех случаях выше, чем для ионов других металлов, общее значение показателя жесткости определяют, основываясь на анализе концентраций именно катионов кальция и магния. В целом, значение общей жесткости определяется приведенным сложением значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости. В свою очередь, постоянная жесткость вызывается присутствием в воде кальция и магния в виде сульфатов, хлоридов, силикатов, фосфатов.

Жесткость воды, вызванная наличием катионов кальция и магния, связана с процессами образования с присутствующими в воде карбонатными и гидроксильными ионами малорастворимых соединений кальция и магния. Имеющиеся в природных водах гидрокарбонатные анионы при повышении температуры разлагаются на углекислый газ и ион угольной кислоты:

2Н_>2СО_>3—›СО_>2+СО_>3^>2-+Н_>2О

В том случае, если в воде присутствуют катионы жесткости, при взаимодействии с карбонатными анионами при высоких температурах происходит образование солей с очень низкой растворимостью. Таким образом воды с высокой жесткостью могут образовывать накипь и отложения на разного рода бытовой технике, котлах при нагревании и в трубопроводах горячей воды. Точно также катионы жесткости образуют труднорастворимые соли с жирными кислотами, которые входят в состав различных моющих средств, что зачастую является существенной помехой при использовании жесткой воды для разных видов стирки.

Для определения количественных значений жесткость воды используют процедуру титрования в присутствии индикатора мурексида или хрома темного синего хим. реактивом «трилон – Б» при значении рН пробы около 9. Оценивают жесткость воды, исходя из количества трилона-Б, израсходованного для изменения окраски индикатора. Для описания концентрации катионов жесткости в воде используют единицы измерения миллиграмм-эквивалент на литр (мг-экв/л) или в милли-моль на литр (ммоль/л), а также градусы жесткости. В РФ жесткость воды выражают в ммоль/л (в единицах системы СИ) или в мг-экв/л. Жесткость воды, пригодной для питьевых целей, ограничена значением концентрацией 7 ммоль/л. [1,37, 46]

Процедура определения окисляемости воды основывается на присутствии в рассматриваемой анализируемой пробе воды органических веществ и ряда легко окисляющихся неорганических примесей, таких, как железо двухвалентное, сероводород, сульфиты и т. д. Собственно окисляемость воды, или, иначе говоря, химическое потребление кислорода (ХПК), следует анализировать посредством определения количества кислорода, который расходуется в процессе химического окисления органических и неорганических веществ, присутствующих в воде. Сам процесс окисления реализуется под действием разного рода окислителей и используют при этом ряд известных методов определения окисляемости воды: перманганатный, иодатный, бихроматный и т.п.; собственное название метода при этом зависит от типа используемого в процессе анализа окислителя. Наиболее часто в практике водоподготовки применяется метод анализа на основе использования перманганата калия – перманганатная окисляемость. Перманганатная окисляемость для питьевой воды не должна быть выше значения 5 мг/л. [1, 37,44—46]