一、永久硬水的定义
永久硬水是指经过煮沸处理后，水质硬度仍无法降低、无法转化为软水的水体，其硬度被称为永久硬度（又称非碳酸盐硬度），属于总硬度的重要组成部分，总硬度=永久硬度+暂时硬度（碳酸盐硬度），我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）规定，生活饮用水总硬度（以CaCO₃计）限值为450 mg/L，其中永久硬度占比直接影响用水品质与安全性。
硬水的“硬”源于水中钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）离子的含量，离子浓度越高，水的硬度越大；而永久硬水与暂时硬水的本质区别，在于钙、镁离子结合的阴离子种类不同，这也决定了其是否能通过煮沸软化。
二、形成原因
永久硬水的形成主要与自然水体的渗透、溶解过程相关，核心是水中融入了钙、镁的强酸盐类，具体成因分为两类：
自然地质渗透：雨水降落至地面后，渗透穿过土壤、岩石层时，会溶解岩层中含有的硫酸钙（CaSO₄）、硫酸镁（MgSO₄）、氯化钙（CaCl₂）、氯化镁（MgCl₂）等盐类，这些盐类随水流汇入地下水、河流、湖泊，导致水体形成永久硬度。例如，富含石膏（主要成分CaSO₄）的岩层区域，其周边水体多为永久硬水。
人为及自然反应补充：部分暂时硬水在长期循环过程中，水中的碳酸氢根离子（HCO₃⁻）会与环境中的强酸根离子（如SO₄²⁻、Cl⁻）发生反应，转化为钙、镁的强酸盐；同时，水体蒸发过程中，钙、镁离子浓度升高，进一步强化永久硬度。此外，工业废水、农业灌溉废水的排放，若含有此类盐类，也会增加水体的永久硬度。
自然水体中，永久硬水与暂时硬水往往同时存在，只是两者的占比不同，最终共同构成水体的总硬度。
三、特性（与暂时硬水的关键区别）
永久硬水的核心特性围绕“煮沸无法软化”展开，结合其化学组成，具体特性及与暂时硬水的对比如下：
（一）化学特性
成分稳定性高：水中的钙、镁离子与硫酸根（SO₄²⁻）、氯离子（Cl⁻）等强酸根结合，形成的盐类化学性质稳定，煮沸时不会发生分解反应，也不会析出沉淀，因此硬度无法通过煮沸去除——这也是“永久”硬水名称的由来（此处“永久”仅指无法通过煮沸软化，并非不能通过其他技术软化）。
与肥皂的反应：永久硬水与肥皂（脂肪酸钠）接触时，会发生反应生成不溶于水的脂肪酸钙、脂肪酸镁沉淀（即皂垢），导致肥皂无法产生泡沫，洗涤效率大幅下降，这也是硬水区别于软水的直观特征之一，反应式如下：CaSO₄ + 2RCOONa → (RCOO)₂Ca↓ + Na₂SO₄；MgSO₄ + 2RCOONa → (RCOO)₂Mg↓ + Na₂SO₄。
高温下的隐患：虽然煮沸时不沉淀，但在高温高压环境（如锅炉运行）中，部分盐类（如硫酸钙）的溶解度会随温度升高而降低，析出坚硬致密的水垢，危害设备安全与效率，其危害程度高于暂时硬水形成的水垢。