भूगर्भातील पाण्यामध्ये जमिनीतील खनिजे ही लोह आणि मँगॅनीज यांची ऑक्साइड, सल्फाइड, कार्बोनेट आणि सिलिकेट ह्यांच्या विरघळलेल्या व अशुद्ध स्वरूपांत सापडतात. ते खोल तळ्यांच्या गाळामध्ये आणि काही औद्योगिक सांडपाण्यामध्ये सापडतात. ते खोल तळ्यांच्या गाळामध्ये आणि काही औद्योगिक सांडपाण्यामध्ये सापडतात. लोह हे फेरस (Ferrous; Fe++) रूपांत विरघळलेल्या स्थितीत आणि फेरिक (Ferric; Fe+++) आलंबित स्थितीत असून मँगॅनीज हे मँगॅनस विरघळलेल्या (Manganous; Mn++) आणि मँगॅनिक (Manganic Mn+++) आलंबित स्थितीत आढळते. तसेच पाण्यामधील सेंद्रिय पदार्थांबरोबर ह्या धातूंची जटिल (Complex Compounds ) संयुगे बनतात.
वापरण्याच्या पाण्यामध्ये लोह आणि मँगॅनीज हे प्रमाणाबाहेर असले तर (अ) कपड्यांवर आणि वॉश बेसीन, बाथ टब, संडासची भांडी इत्यादींवर डाग पडणे, (आ) पाण्याला अधिक चव येणे, (इ) कागद, कापड, रंगद्रव्ये, शीत पेये बनवणाऱ्या उद्योगांच्या उत्पादनांवर अनिष्ट परिणाम होणे हे अनुभवास येते. तसेच पाण्याच्या नलिकांमध्ये क्रेनोथ्रिक्स (Crenothrix) ह्या जीवाणूंची वाढ होऊन पाईप चोंदू शकतात.
शुद्धीकरण पद्धती : सर्वसाधारणपणे पुढील ५ रूपांत लोह व मँगॅनीज हे पाण्यामध्ये सापडतात. त्यानुसार त्यांची शुद्धीकरण पद्धती ठरवावी लागते ती पुढीलप्रमाणे
- फक्त लोह असणारे आणि वायुमिश्रण केल्यावर सामू ७.० किंवा अधिक असणारे : फक्त वायुमिश्रण करणे, निवळण आणि निस्यंदन करणे.
- लोह आणि कमी प्रमाणात मँगॅनीज असणारे : संपर्क वायुमिश्रण (Contact aeration) (ह्यामध्ये मँगॅनीजच्या खनिजाच्या जाड थरांमध्ये खालून वर पाण्याचा प्रवाह सोडणे) निवळण आणि निस्यंदन करणे.
- लोह आणि सेंद्रिय पदार्थांची जटिल संयुगे असणारे : (ह्या पाण्याला रंगसुद्धा असू शकतो) पूर्वक्लोरिनीकरण (Prechlorination), तुरटी वापरून किलाटन, वायुमिश्रण, सामू सुधार निस्यंदन.
- लोह आणि / अथवा मँगॅनीज आणि उच्च दुष्फेनता असणारे : सोडा लाईम किंवा झिओलाइट वापरून मृदीकरण करणे, निस्यंदन
- लोह, मँगॅनीज आणि सेंद्रिय पदार्थ असणारे : क्रमांक (२) प्रमाणे मँगॅनीजच्या खनिजाच्या (Pyrolusite) जाड थरामधून खालून वर पाणी सोडणे (त्यामुळे हवेतल्या प्राणवायूबरोबर पाण्याचा संपर्क येत नाही), संपर्क निस्यंदन (contact filtration), निस्यंदन.
संपर्क निस्यंदनामध्ये माध्यम म्हणून पायरोल्यूसाइट (Pyrolusite) किंवा कोळसा किंवा खडी (Gravel) वापरतात. त्या थरांमधून पाण्याचा प्रवाह जातो तेव्हा त्यावर बसलेली लोह आणि मँगॅनीज ह्यांची पुटे उत्प्रेरक (Catalyst) चे काम करतात आणि शुद्धीकरण अधिक परिणामकारक होते.
फ्ल्युओराइडे (Fluorides) काढणे : भूगर्भातील पाण्यामध्ये फ्ल्युओराइडची संयुगे सापडतात ती Fluorapatite (Phosphate rock) फ्ल्युओरस्पार, ॲपेटाईट आणि अग्निजन्य खडकांमध्ये असलेल्या फ्ल्युओरोसिलिकेटांमध्ये. निसर्गातील पाण्यामध्ये फ्ल्युओराइडचे प्रमाण साधारण ०.३ मिग्रॅ./लि. इतके असते. भारतात आंध्र प्रदेश, बिहार, गुजरात, हरियाणा, कर्नाटक, केरळ, मध्यप्रदेश, महाराष्ट्र, पंजाब, राजस्थान आणि तमिळनाडू ह्या राज्यांच्या काही भागांत पाण्यातील फ्ल्युओराइडचे प्रमाण १.५ ते ६ मिग्रॅ./लि इतके असून काही नमुन्यांमध्ये ते १६ ते १८ मिग्रॅ./लि. इतके दिसून आले आहे.
पिण्याच्या पाण्यामध्ये फ्ल्युओराइडचे प्रमाण १ ते १.५ मिग्रॅ. /लि. असले तर असे पाणी पिणाऱ्या लहान मुलांचे दात किडण्याचे प्रमाण फार कमी असते, तसेच त्यांच्या दातावरील लुकण (Enamel) सुरक्षित रहाते. फ्ल्युओराइडचे प्रमाण वरीलपेक्षा जास्त असेल तर दातांवर डाग पडतात. तसेच हाडे ठिसूळ होतात, म्हणून हे प्रमाण १ ते १.५ मिग्रॅ/लि. असणे आवश्यक आहे.
फ्ल्युओराइड काढण्याच्या पद्धती : पाण्यातील फ्ल्युओराइड काढण्याचा प्रसंग सहसा भूगर्भातील पाण्याचा स्रोत वापरतात तेथे येतो. त्यामुळे ह्या पद्धती ग्रामीण पाणी पुरवठा योजनांमध्ये उपयोगी पडतात. म्हणून त्या साध्या, स्वस्त आणि चालवण्यास सोप्या असणे आवश्यक ठरते.
१) ऋणायन विनिमय पद्धत (Base / Cation exchange method) : ह्या पद्धतीमध्ये ट्रायकॅल्शियम फॉस्फेट [Tricalcium phosphate Ca3(PO4)2] चा उपयोग आयनविनिमयाचे माध्यम म्हणून करतात. ह्याऐवजी प्राणिजन्य लोणारी कोळसा ( Bone charcoal) वापरतात. ऑक्सिजनचे कमी प्रमाण असलेल्या वातावरणात हाडे जाळून आणि अल्कधर्मी रसायनाबरोबर प्रक्रिया करून हा पदार्थ बनवतात. त्याची विनिमयक्षमता संपल्यावर ट्रायसोडियम फॉस्फेट (Trisodium phosphate) वापरून त्याचे पुनरुज्जीवन करता येते.
२) धनायन विनिमय पद्धत (anion exchange method) : ह्यामध्ये वापरलेले फॉर्माल्डिहाइड रेझीन चतुर्थक अमोनियम, हायड्रॉक्साइड किंवा क्लोराइडच्या रूपात असल्याने तीव्र अल्कलीधर्मी असते.
३) प्रभारित कार्बन (Activated Carbon) : भाताचे तूस किंवा लाकडाचा भुसा जाळून (म्हणजे त्याचे कार्बोनिकरण करून), अल्कलीबरोबर त्याची रासायनिक प्रक्रिया करून आणि २% तुरटीच्या द्रावामध्ये थंड करून हा बनवतात. त्याचे पुनरुज्जीवन करण्यासाठी त्याला १४ तास २% तुरटीच्या द्रावामध्ये बुडवून ठेवावे लागते.
डीफ्ल्युओरॉन 2 (Defluoron 2) ह्या नावाचा पदार्थ कोळशाचे सल्फॉनीकरण (sulphonation) करून तयार करतात, तोसुद्धा फ्ल्युओराइड काढण्यासाठी उपयोगी पडतो. ह्याचे पुनरुज्जीवन करण्यासाठी २% तुरटीचा द्राव वापरतात.
४) अकार्बोनेटी दुष्फेनीकरण करण्यासाठी अतिरिक्त चुना (Excess lime) वापरला जातो, तेव्हा पाण्यामधील मॅग्नेशियम आयन मॅग्नेशियम हायड्रॉक्साईड च्या रूपात बाहेर पडतो. ह्याच्या पृष्ठभागावर फ्ल्युओराइड आयनांचे पृष्ठशोषण (Adsorption) होते. ज्या पाण्यामध्ये मॅग्नेशियम कमी असेल त्यामधील फ्ल्युओराइड काढण्यासाठी पाण्यात मॅग्नेशियमचे प्रमाण वाढवावे लागते त्यासाठी Dolomitic limestone वापरतात.
५) तुरटी आणि प्रभावित अॅल्युमिना पद्धत (Activated alumina) : ह्या पद्धतीमध्ये किलाटन, कणसंकलन आणि निवळण ह्या प्रक्रिया केल्या जातात. परंतु तुरटीची मात्रा खूप मोठी असावी लागते ती कमी करण्यासाठी तुरटीच्या जोडीने प्रभावित सिलिका (Activated silica) चा वापर केला जातो. दाण्याच्या (Granular) रूपातील अॅल्युमिनाचा उपयोग सुद्धा फ्ल्युओराइड काढण्यासाठी होतो. पुनरुज्जीवन अल्कधर्मी रसायन वापरून करता येते. ह्या कामासाठी तुरटीचा विरल द्राव (Dilute) वापरला तर पुनरुज्जीवित झालेल्या दाण्यांची शक्ती चौपटीने वाढलेली दिसून आली आहे.
६) नालगोंडा तंत्र : हे तंत्र लहान किंवा मोठ्या प्रमाणावर वापरता येते. त्यामध्ये अवक्षेपण (Precipitation), निवळण (Settling), आणि निस्यंदन (Filtration) किंवा अवक्षेपण, प्लवन (Flotation) आणि निस्यंदन ह्या प्रक्रिया वापरतात. शुद्ध करण्याच्या पाण्यामध्ये योग्य प्रमाणात तुरटी, चुना (किंवा वॉशिंग सोडा) आणि विरंजक चूर्ण (Bleaching powder) मिसळून १ तासभर निवळू देतात. पाण्याच्या टाकीमध्ये तळाशी जमलेला गाळ काढून टाकतात आणि फ्ल्युओराइडमुक्त पाणी वापरण्यास घेतात. ही पद्धत लहान प्रमाणावर पाणी हवे असल्यास वापरतात. ह्या सर्व कामाला फक्त २ ते ३ तास लागतात. त्यामुळे दिवसभरात ३ ते ४ वेळा चालवून भरपूर पाणी मिळवता येते. हीच पद्धत सलग पुरवठा (continuous supply) करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरायची असेल तर पुढील गोष्टी कराव्या लागतात. फ्ल्युओराइडयुक्त पाणी आणि चुना, तुरटी आणि विरंजक चूर्ण पाटामध्ये (Open channel) मिसळून घेणे, त्यावर अश्मस्तरीय ऊर्णिकायी (Pebble bed flocculator) वापरून कणसंकलन करणे आणि निवळण टाकीमध्ये तयार झालेला गाळ बसू देणे. निवळण टाकीमधील पाणी निस्यंदन आणि निर्जंतुकीकरण करून पुरवठा करणाऱ्या टाकीमध्ये पंप करणे.
नालगोंडा तंत्राचे फायदे : (अ) आयनविनिमय पद्धतीमध्ये लागणारी रेझीन पुनरुज्जीवन (Regeneration) क्रिया येथे करावी लागत नाही. (आ) वापरण्याची रसायने सहज उपलब्ध असतात. (इ) हे तंत्र वापरण्यास आणि देखभाल करण्यास सोपे आहे. (ई) पाण्यामधील रंग, वास, गढूळ पाण्यातील जीवाणू आणि सेंद्रिय पदार्थ मोठ्या प्रमाणावर निघतात आणि (उ) ह्याला फार थोडी वीज लागते.
पाण्याचे फ्ल्युओरीडीकरण : घरगुती वापरासाठी असलेल्या पाण्यामध्ये १ ते १.५ मिग्रॅ./लि. फ्ल्युओराइड असणे आवश्यक आहे. ह्यासाठी मुख्यतः तीन रसायने वापरतात, त्यांची थोडक्यात माहिती पुढीलप्रमाणेः
कोष्टक :
| पदार्थाचा गुणधर्म | सोडियम फ्ल्युओराईड NaF | सोडियम सिलिकोफ्ल्युओराइड Na2SiF6 | फ्ल्युओरोसिलिसिक ॲसिड H2SiF6 |
| फ्ल्युओराइड आयन % | ४५ | ६१ | ७९ |
| रेणु भारांक (Molecular weight) | ४२ | १८८ | १४४ |
| शुद्धता % | ९०.९८ | ९८.९९ | २२-३० |
| उपलब्धी | पावडर किंवा स्फटिक | पावडर किंवा स्फटिक | द्राव |
| १ मिग्रॅ./लि. फ्ल्युओराइड काढण्यासाठी दर १००० घ.मी. ला लागणारी मात्रा (वरील शुद्धतेनुसार) | २.२६ किग्रॅ. (९८%) | १.६८ किग्रॅ. (९८.५%) | ३५.२ लि. (३०%) |
वरील पदार्थांप्रमाणे इतर वापरलेले पदार्थ म्हणजे १) कॅल्शियम फ्ल्युओराइड, २) हायड्रोफ्ल्युओरोसिलिसिक अॅसिड, ३) मॅग्नेशियम सिलिकोफ्ल्युओराइड, ४) अमोनियम सिलिकोफ्ल्युओराइड, ५) पोटॅशियम फ्ल्युओराइड. ह्या सर्व रसायनांचे द्रावण करून किंवा पावडरच्या रूपात ते पाण्यामध्ये मिसळतात. रसायनांचे द्रावण बनवण्यास लागणाऱ्या पाण्याची कठीणता (Hardness) १०० मिग्रॅ./लि. पेक्षा जास्त असल्यास प्रथम निष्फेनीकरण (Softening) करून घ्यावे लागते. शुद्धीकरणाच्या कणसंकलन आणि lime soda softening (पहा : पाण्याचे निष्फेनीकरण) ह्या प्रक्रियांमध्ये काही प्रमाणात फ्ल्युओराइड निघालेले असतात. म्हणून निस्यंदन केलेल्या पाण्यामध्ये फ्ल्युओराइडचे द्रावण किंवा पावडर मिसळणे योग्य ठरते.
समीक्षक : सुहासिनी माढेकर
