硬水（Hard Water），即含有較多可溶性鈣鹽、鎂鹽的天然水，其中的“硬”字指的是硬度，指水中溶解的鈣與鎂的含量的數值，一般將硬度高于8德國度，即相當于1L水中含超80 mg CaO的水稱為硬水。當水通過石灰石，白堊或石膏沉積物時，就會形成硬水。
長期飲用軟水的人，一旦飲用硬水，可能出現腹瀉或消化不良等胃腸神經官能癥癥狀，此外飲用硬度過高的水也可引起消化功能素亂和腹瀉。但飲用水硬度并非越小越好，有研究表明，硬水可能會影響心血管疾病的預防和死亡率，但是，每日飲用的水貢獻超過推薦的每日鈣和鎂需求的三分之一時，可能對腎結石病的發病率和復發產生影響。此外，硬水在使用上，也存在影響，硬水用于食品飲品，會產生碳酸鈣和有機酸鈣鹽沉淀，影響產品口味和質量；硬水用于洗滌時，硬水中鈣、鎂離子會和皂類洗潔精反應生成沉淀污染洗滌物品，且造成洗滌劑的浪費；硬度高的水使用于工業上，燒鍋爐易形成鍋垢，影響鍋爐的使用壽命。
硬水常需要進行“軟化”處理，就是把硬水中的Ca2+、Mg2+等離子濃度降低，方法有暫時硬水煮沸法、化學沉降法以及離子交換法等。《生活飲用水衛生標準GB 5749-2022》中規定生活飲用水水質常規指標-總硬度（以CaCO3計）/（mg/L）的限值為450。
形成原因
碳酸鈣的主要成分是碳酸鈣，有些還含有碳酸鎂，水是鈣和鎂的重要溶劑。由石灰石構成的山脈有些常年受雨水的沖刷，巖石就會一點一點地溶人雨水中，這些雨水流出后，部分滲入地下，地下水中就會含有大量的鈣、鎂離子從而成為硬水。酸雨使巖石的溶解量有增加的傾向。
自然界中的雨水、雪水一般是軟水，山泉水、溪水、江河水一般是硬水，井水、地下水部分是硬水。
分類
硬水一般分為兩種：暫時硬水和永久硬水。
暫時硬水
溶解有碳酸氫鈣或碳酸氫鎂的硬水，煮沸后就會生成二氧化碳和不溶于水的碳酸鈣或碳酸鎂沉淀。這樣，只須把水煮沸，就可使水中的鈣、鎂離子降低而變成軟水的硬水，稱為暫時硬水。
永久硬水
鈣、鎂離子如果以氯化物的形式或者以硝酸鹽的形成存在于水中時，那么，即使將水煮沸，水中的鈣、鎂離子也不會沉淀出來，這種硬水稱為永久硬水。
生理影響
飲用硬度高的水可引起消化功能素亂和腹瀉，用硬度高的水喂牲畜，可引起孕畜流產。一般情況下，飲用較高硬度的水并不會出現腹瀉，除非在極個別場合，飲用水的總硬度超過700mg/L(以碳酸鈣計)時才有可能。中國有資料顯示，飲用總硬度為707~935mg/L(以碳酸鈣計)的水，第二天人們就會出現不同程度的腹脹、腹瀉和腹痛等胃腸道癥狀，持續1周左右后即開始好轉，20天后恢復正常。且有說法認為長期飲用軟水的人，一旦飲用硬水，可出現腹瀉或消化不良等胃腸神經官能癥癥狀。據中國各地的調查，飲用水的硬度大都不超過425mg/L(碳酸鈣計)，而且人們對該硬度的水反映不大。
飲用水水質并非越軟越好，有研究表明，硬水可能會影響心血管疾病的預防和死亡率，這是因為水中的鈣、鎂離子對于維持心肌內離子的平衡有重要作用，并參與心肌酶系統組成，體內鈣、鎂離子缺乏可導致鈉離子貯留，引起心肌離子失調，使心臟發生病變。另外，軟水流經地層和水管時，會使鉛、鎘等有害物質溶出，這些因素都能促使心血管病發生。但是，每日飲用的水貢獻超過推薦的每日鈣和鎂需求的三分之一時，可能對腎結石病的發病率和復發產生影響。
處理方法：家庭處理硬水的方法是煮沸，硬度偏大的水經煮沸一般可達到適宜的硬度；長期飲用水質過軟的飲用水的人們，可以通過多吃含鈣、鎂豐富的食物及限制食鹽攝取量的辦法來彌補軟水中鈣、鎂離子不足的問題。
使用影響
生活使用
硬水硬度過高產生碳酸鈣和有機酸鈣鹽沉淀，會影響產品口味和質量。硬水烹調蔬菜和魚肉，會存在不易煮熟的問題，破壞和降低營養價值；用硬水做豆腐，豆腐成品量將減少，營養價值也會降低；用硬水徹茶會改變茶葉色香味而降低營養價值。
長時間使用水壺加熱硬水，水壺內側就會形成一層堅硬的水垢，這是因為水中的鈣、鎂離子在加熱后形成了一種不溶于水的碳酸鈣或碳酸鎂而沉淀下來。水垢的形成會影響水壺的使用。
在硬水中用肥皂類洗滌劑（Na(C17H35COO)）洗衣服時，能看到有肥皂渣形成。這是因為硬水中的鈣、鎂離子和肥皂或皂基洗衣服上的皂基成分生成鈣鎂金屬皂的沉淀。硬水中的鈣鎂離子在織物上沉積，會使白色織物產生發灰現象，影響白度和手感，使顏色織物的色彩變暗，失去鮮艷感，而且手感粗糙。
工業使用
硬度高的水不適于工業上使用，用其燒鍋爐易形成鍋垢，影響熱傳導，浪費燃料，易堵塞管道，影響鍋爐的使用壽命，嚴重時會引起鍋爐爆炸。
特點
硬度構成
水的硬度是指水中除鈉、鉀等堿金屬以外全部金屬離子濃度（鈣、鎂、鐵、鋁、鋅、錳、等離子）的總和。在大多數水中，所含鐵、鋁等其他金屬離子很少，硬度主要是由鈣、鎂離子所構成，因此水的硬度又常常是指鈣、鎂離子濃度總和而言的。
水的硬度可分為總硬度、暫時硬度和永久硬度。總硬度是指單位體積水中Ca2+、Mg2+的總量，暫時硬度是指單位體積水加熱沸騰后所損失的Ca2+、Mg2+含量，此時仍保持在水中的Ca2+、Mg2+含量稱為永久硬度。總硬度是暫時硬度和永久硬度之和。
硬度的計量
硬度的表示法比較多，這給數據比較帶來困難。很多國家都趨于用每升水中所含碳酸鈣的毫克數來表示水的硬度，單位為mg/L(CaCO3)，規定每升水中含 1毫克碳酸鈣為1度。中國常用國際通用單位mmol/L或mg/L(CaCO3)為硬度的計量單位，以每升水中含有的CaCO3的量表示。
單位定義
對硬度表示的方法有下列幾種：
換算
1mmol/L=2mmol/L(boiler)=2me/L=100mg/L(CaCO3)=100ppm=5.6°dH=7°eH=10°fH
分類
硬度測定
方法：EDTA容量法（常用方法）
原理：用乙二胺四乙酸二鈉（又名乙二胺四乙酸二鈉二鈉鹽）在pH=10的條件下，與水中的鈣、鎂離子生成無色可溶性配位化合物，指示劑鉻黑T也能與鈣、鎂離子形成配合物，但其配合物的穩定性比EDTA和鈣鎂形成配合物的穩定性差，因此用EDTA滴定鈣、鎂至終點時，鈣、鎂全部與 EDTA配合而游離出鉻黑T，鉻黑T與鈣、鎂形成的配合物呈紫色，而試劑本身在該條件下呈藍色，故可由顏色的變化而判斷終點到來。根據滴定劑EDTA溶液的用量，可計算出水樣中鈣、鎂的含量。
影響因素及注意事項
應嚴格控制pH值。通常用氨-氯化銨緩沖液將試樣的pH控制在10左右。當pH過低，配合反成不完全，滿定終點不明顯；pH值過高，尤其當試液中含有較多的碳酸氫鹽時， 可能析出碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，使結果的重現性差。
如果水太硬，在選定的pH值下也會出現沉淀，此時可將樣品作適當稀釋，通常50毫升水樣消耗0.01MEDTA標準液應少于15毫升。整個滴定最好在 5分鐘內完成，這樣可減少因加緩沖液后產生沉淀而帶來的誤差。
主要有兩類干擾物會影響觀察終點從而干擾測定，一類是懸浮性或膠體有機化合物，另一類是一些其他金屬離子，如Cu2+、Ni2+、Co2+、Al3+、Fe3+和高價錳等，它們可使指示劑失效或延長終點，存在干擾物時，應注意除去干擾物或減緩干擾。
軟化
工業上常要對硬水進行“軟化”處理，“軟化”處理就是把硬水中的Ca2+、Mg2+等離子濃度降低。硬水軟化的方法有暫時硬水煮沸法、化學沉降法以及離子交換法等。
暫時硬水煮沸法
碳酸鹽硬度大部分可用煮沸的方法來消除，當水沸騰時，鈣鎂的重碳酸鹽分解生成沉淀，從而降低水的硬度。
化學沉降法
化學沉降法是根據硬水中Ca2+、Mg2+的含量，定量加入沉淀劑（如生石灰、純堿、磷酸鈉等）使Ca2+、Mg2+形成沉淀而除去。
此法適用于鍋爐用水的軟化。為了加速軟化過程，常將水熱至70攝氏度左右，然后再加入石灰、純堿。
離子交換法
離子交換法是利用離子交換劑或樹脂軟化水的方法。
利用離子交換劑軟化水
離子交換劑中的陽離子能與水中的Ca2+、Mg2+交換，從而使硬水得到軟化。早期人們使用自然界中存在的泡沸石(一種硅鋁酸鈉Ca(AlSi2O6)2)作為離子交換劑，現在有許多新型的合成離子交換劑，交換出來的軟水可以滿足工業要求。
人造沸石就是新型的合成離子交換劑其中之一。人造沸石的主要成分是Na2·Al2O3·2SiO2·nH2O，可以簡寫為Na2Z 。當硬水通過沸石顆粒時，其中的Na+ 能被水中的Ca2+和Mg2+ 離子取代：
結果Ca2+和Mg2+ 留在交換劑上，而Na+ 則進入溶液，達到軟化水的目的。待交換劑失去軟化能力時，可用的NaCl溶液浸泡，把Ca2+和Mg2+ 交換下來，使交換劑再生。
利用樹脂軟化水
鈉型
離子交換過程是在裝有陰離子交換樹脂的交換柱或交換床中完成的。離子交換脂是帶有羧基(-COO-)或磺基(-SO3-)的高聚物，官能團的負電荷被吸附在其上的Na+ 平衡。當硬水從柱體(床體)流過時，Ca2+、Mg2+ 等二價離子置換一價的Na+。如果用Na(R-COO) 表示離子交換樹脂，則該過程可表示為:
當樹脂上所有Na+ 被置換后，要對樹脂進行再生處理。再生處理時使用濃度較高的 水溶液按逆反應方向進行置換。Ca2+對樹脂的結合力大于 Na+的結合力，所以應使用高濃度的NaCl溶液。
氫型
此外，還有利用陽離子交換樹脂去除陽離子把硬水軟化的方法。陽離子交換樹脂含有酸性基團（如-COOH、-SO3H），用HR表示。當有離子水通過陽離子交換樹脂HR時，水中的陽離子留在樹脂上，H+進入水中。方程式為。交換過的樹脂用酸處理，上述反應將反向進行使樹脂再生，供重復使用。
法律法規
2022年3月15日，中國國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會聯合批準發布GB 5749-2022《生活飲用水衛生標準》自2023年4月1日起實施。其中規定生活飲用水水質常規指標-總硬度（以CaCO3計）/（mg/L）的限值為450。
世界衛生組織（世衛組織）《飲用水質量準則》第四版中對飲用水的硬度并沒有提出基于健康的指導值。
參考資料 >
硬水.術語在線.2023-10-15
Hardness of Water.U.S. Geological Survey.2023-09-25
全文發布|GB 5749-2022《生活飲用水衛生標準》.鶴壁市城市管理局.2023-10-18
[科普中國]-如何辨別軟水和硬水?.科普中國網.2023-10-20
水質硬度單位換算表.百度文庫.2023-10-22
Calcium and Magnesium in Drinking-water.World Health Organization.2023-10-26