घरगुती पाण्याच्या वापरामध्ये आंघोळ करणे, अन्न शिजवणे आणि कपडे धुणे ह्या तीन महत्त्वाच्या क्रिया असून त्या व्यवस्थितपणे पार पाडण्यासाठी पाण्याची दुष्फेनता विशिष्ट मर्यादेच्या आत असणे आवश्यक असते. ज्या पाण्यात साबणाचा फेस होण्यास त्रास होतो त्यास दुष्फेन जल म्हणतात. तसेच गरम पाण्याच्या उपकरणांमध्ये अशा पाण्यातील क्षारांचे थर बसल्यामुळे जास्त उष्णता पुरवूनही पाण्याचे तापमान लवकर वाढत नाही, म्हणून पाण्याचे निष्फेनीकरण आवश्यक असते.

कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम ह्या धन आयनांबरोबर (cation) कार्बोनेट (CO3), बायकार्बोनेट नायट्रेट (NO3), सल्फेट (SO4), क्लोराईड (Cl) हे ऋण आयन (anion) संयोग पावतात तेव्हा पाण्यामध्ये दुष्फेनता निर्माण होते. निष्फेन केलेल्या पाण्यामध्ये कपडे धुण्यास कमी साबण लागतो. गीझर, बॉयलर ह्यासारख्या उपकरणांमध्ये क्षारांचे थर बसण्याचे प्रमाण कमी होते आणि पाण्याची चव सुधारते.

कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम ह्यांच्याबरोबर कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट ह्यांचा संयोग होऊन उत्पन्न झालेल्या दुष्फेनतेला कार्बोनेटी दुष्फेनता म्हणतात आणि ह्या घनायनांबरोबर सल्फेट, क्लोराईड, नायट्रेट ह्यांचा संयोग झाल्यास त्या दुष्फेनतेला अकार्बोनेटी दुष्फेनता (Non Carbonate hardness) म्हणतात. दुष्फेनता नेहमी CaCO3 (कॅल्शियम कार्बोनेट) च्या स्वरूपात व्यक्त करतात त्यामुळे खाली दिलेली मूल्ये त्याच स्वरूपात दिलेली आहेत.

सुफेन जल ० ते ७५ मिग्रॅ./लि. CaCO3 दुष्फेनता

साधारण सुफेन जल ७५ ते १५० मिग्रॅ. /लि. CaCO3 दुष्फेनता

दुष्फेन जल १५० ते ३०० मिग्रॅ. /लि. CaCO3 दुष्फेनता

अति दुष्फेन जल ३०० मिग्रॅ. /लि. पेक्षा जास्त CaCO3 दुष्फेनता

ज्या पाण्यामध्ये दुष्फेनता १५० मिग्रॅ/लि. CaCO3 पेक्षा कमी असेल ते निष्फेनीकरण न करता घरगुती वापरासाठी घेतले जाते.  पाण्याच्या औद्योगिक वापरामध्ये, विशेषतः बॉयलरमधून वाफ उत्पन्न करून वापरायच्या पाण्यामध्ये स्वीकारार्ह (Acceptable) दुष्फेनता वाफेच्या दाबावर अवलंबून असते.  उदा., दाब शून्य ते १०.५५ किग्रॅ. /चौ.सेंमी साठी ८० मिग्रॅ./लि., १०.५५ ते १७.५८ किग्रॅ./चौ.सेंमी. साठी ४० मिग्रॅ./लि., १७.५८ ते २८.१३ किग्रॅ./चौ.सेंमी. साठी १० मिग्रॅ./लि. आणि २८.१३ पासून पुढे २.० मिग्रॅ./चौ.सेंमी.

निष्फेनीकरणाच्या पद्धती : कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम ह्यांच्याबरोबर कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट ह्यांचा संयोग = कार्बोनेटी दुष्फेनता आणि कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम ह्यांच्याबरोबर सल्फेट, क्लोराईड व नायट्रेट ह्यांचा संयोग = अकार्बोनेटी दुष्फेनता.  ह्या दोन्ही प्रकारांचे निष्फेनीकरण करण्याच्या पद्धती काहीशा वेगळ्या आहेत.

  • चुना [Ca(OH)2] वापरून कार्बोनेटी दुष्फेनता कमी करता येते.

Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightleftarrows  2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O

Mg(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightleftarrows Mg(OH)_2 \downarrow+ CaCO_3\downarrow + CO_2 + H_2O

MgCO_3 + Ca(OH)_2 \rightleftarrows  Mg(OH)_2 \downarrow + CaCO_3\downarrow

  • चुना [Ca(OH)2] व धुण्याचा सोडा (Na2CO3) वापरून अकार्बोनेटी दुष्फेनता कमी करता येते.

CaSO_4 + Na_2CO_3 \rightleftarrows  CaCO_3\downarrow + Na_2SO_4

MgSO_4 + Ca(OH)_2  \rightleftarrows   Mg(OH)_2 \downarrow + CaSO_4

CaSO_4 + Na_2CO_3  \rightleftarrows   CaCO_3\downarrow + Na_2SO_4

वरील प्रक्रियांमध्ये चुन्याऐवजी कॉस्टिक सोडा (NaOH)  सुद्धा वापरता येतो.

वरील दोन्ही प्रकारांनी पाण्यामधील कॅल्शियममुळे येणारी दुष्फेनता ४० मिग्रॅ. /लि. पेक्षा कमी करता येत नाही, कारण कॅल्शियम कार्बोनेटचा पाण्यामधील विलयनक्षमता ४० मिग्रॅ. /लि. आहे.  तसेच चुना आणि वॉशिंग सोडा हे दोन्ही पदार्थ अल्कधर्मी असल्यामुळे निष्फेन केलेल्या पाण्याची सामू खूप वाढते (मॅग्नेशियम काढण्यासाठी सामू १०.६० पर्यंत वाढवावी लागते.) ती कमी करून पिण्याच्या पाण्यायोग्य करण्यासाठी पाण्यामध्ये कार्बन डाय-ऑक्साइड (CO2) वायू मिसळावा लागतो.  जर पाण्यामधले कॅल्शियमचे प्रमाण ४० मिग्रॅ. /लि. पेक्षा कमी करावयाचे असेल तर त्या पाण्याची सामू १०.६ पर्यंत वाढवून कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम काढून घेतले जातात.  त्यानंतर त्या पाण्यामध्ये वॉशिंग सोडा घालून अतिरिक्त चुन्याचे कॅल्शियम कार्बोनेट आणि कॉस्टिक सोडा (NaOH) मध्ये रूपांतर करून घेतले जाते आणि पाण्यामध्ये कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू मिसळून त्याचा सामू ८.० पर्यंत खाली आणला जाते.  ह्या पद्धतीला Excess lime treatment म्हणतात.

जेव्हा पाण्यामधील कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम पूर्णपणे काढायचे असतात, तेव्हा आयन विनिमय (Ion exchange) ह्या प्रक्रियेचा उपयोग केला जातो.

चुना आणि वॉशिंग सोडा वापरून दुष्फेनता कमी केली तर दर मिग्रॅ/लि. दुष्फेनतेपासून २ मिग्रॅ./ लि. एवढा कॅल्शियम कार्बोनेटचा आणि मॅग्नेशियम हायड्रॉक्साइडचा गाळ उत्पन्न होतो.  हा गाळ हाताळणे सोपे नसते कारण त्यातला पाण्याचा अंश सहजपणे निघत नाही.  म्हणून तो मोठ्या निवळण टाकीमध्ये साठवतात.  त्यामधील घन पदार्थ तळाशी बसू देतात आणि वर राहिलेले पाणी जवळपासच्या जलस्रोतामध्ये नियंत्रित पद्धतीने सोडतात. मोठ्या शुद्धीकरण यंत्रणेमध्ये ह्या गाळामधील चुन्याचे पुनर्निर्माण (Recovery) करता येते.

आयनविनिमय वापरून निष्फेनीकरण  (Ion exchange softening) – ह्या प्रकारामध्ये विशिष्ट प्रकारच्या रेझीन (Resin) मधून पाण्याचा प्रवाह सोडला जातो.  त्यामधील कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियमचे आयन रेझीनच्या पृष्ठभागावर शोषले जातात आणि रेझीनवरचे धनायन (Cation) पाण्यातल्या कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम आयनाची जागा घेतात.  त्यामुळे रेझीनच्या बाहेर पडणारे पाणी मृदू (soft) होते.  रेझीनवरचे धनायन संपेपर्यंत ही देवाणघेवाण चालू रहाते.  जेव्हा रेझीनमध्ये सोडलेल्या पाण्यातील आणि त्यातून बाहेर येणाऱ्या पाण्यातील कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियमच्या आयनांच्या संख्येतील फरक नाहीसा होतो तेव्हा रेझीनवर आधी असणारे धनायनयुक्त म्हणजे सोडियम (Sodium) किंवा हायड्रोजन (Hydrogen) युक्त पाणी रेझीनमधून सोडून ह्या आयनांची भरपाई केली जाते. त्यामुळे रेझीनच्या बाहेर येणाऱ्या पाण्यामधील कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम आयनांचे प्रमाण वाढते, हे पाणी टाकून द्यावे लागते.  ह्याची रासायनिक प्रक्रिया पुढीलप्रमाणे होते.

Na_2Z + \frac{Ca^{++}}{Mg{++}} + 2A^- \rightleftarrows \frac{Ca^{++}}{Mg{++}} Z + 2Na^+ + 2A^-

येथे Z = Resin.xNa_2O.yAl_2O_3.zSiO_2, A = Bicarbonates, Sulphates, Chloride

ह्यामुळे पाणी मृदू होते परंतु त्यामधील विरघळलेले पदार्थ (Dissolved solids) कमी होत नाहीत.

रेझीनचे दोन प्रकार आहेत.  (अ) नैसर्गिक झिओलाइट ह्या नावाची वाळू आणि (ब) कृत्रिम राळ, जी सोडियम सिलिकेट आणि सोडियम अॅल्युमिनेट किंवा अॅल्युमिनियम सल्फेट ह्यांच्या रासायनिक प्रक्रियेमधून उत्पन्न केली जाते.  ही राळ आणि झिओलाइट असेंद्रिय (Inorganic) प्रकारची असते.  ह्या दोन्ही प्रकारांपेक्षा अधिक चांगले रेझीन सेंद्रिय प्रकारचे असून ते sulphonated carbonaceous material आणि sulphonated styrene ह्या प्रकारचे असते. त्याची दुष्फेनता काढण्याची क्षमता झिओलाइट आणि कृत्रिम राळ ह्यांच्यापेक्षा अधिक असते.

समीक्षक : सुहासिनी माढेकर

Close Menu
Skip to content