Water softening
कठोर जल में कैल्शियम, मैग्नीशियम और कुछ अन्य धातु धनायकों को हटाना जल को नरम करना है। परिणामस्वरूप नरम पानी को उसी सफाई प्रयास के लिए कम साबुन की आवश्यकता होती है, क्योंकि साबुन कैल्शियम आयनों के साथ बंधन में बर्बाद नहीं होता है। नरम पानी पाइप और फिटिंग में पैमाने के निर्माण को कम या समाप्त करके नलसाजी के जीवनकाल को भी बढ़ाता है। पानी को नरम करना आमतौर पर चूने को नरम करने या आयन-विनिमय रेजिन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, लेकिन नैनोफिल्ट्रेशन या रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली का उपयोग करके तेजी से पूरा किया जा रहा है। तर्कसंगत पानी में कुछ धातु आयनों जैसे कैल्शियम और मैग्नीशियम की उपस्थिति, मुख्य रूप से बाइकार्बोनेट, क्लोराइड और सल्फेट के रूप में, विभिन्न प्रकार की समस्याओं का कारण बनती है। कठोर जल लाइमस्केल के निर्माण की ओर ले जाता है, जो नलसाजी को खराब कर सकता है और गैल्वेनिक जंग को बढ़ावा दे सकता है। औद्योगिक स्तर के जल नरम करने वाले संयंत्रों में, पुनः उत्पादन प्रक्रिया से निकलने वाला अपशिष्ट प्रवाह ऐसे पैमाने को कम कर सकता है जो सीवेज प्रणालियों में हस्तक्षेप कर सकता है। नरम पानी में धोने से जुड़ी फिसलन की भावना पानी के आयनों के प्रति साबुन के कमजोर आकर्षण के कारण होती है जब पानी से इसकी खनिज सामग्री छीन ली जाती है। मानव त्वचा की सतह पर एक हल्का आवेश होता है जिससे साबुन बांधता है, जिसे हटाने के लिए अधिक प्रयास और अधिक मात्रा में पानी की आवश्यकता होती है। कठोर जल में कैल्शियम या मैग्नीशियम आयन होते हैं जो साबुन के साथ प्रतिक्रिया करने पर अघुलनशील लवण बनाते हैं, जिससे टब और शॉवर की सतहों पर अघुलनशील स्टीयरेट्स की एक परत छोड़ दी जाती है, जिसे आमतौर पर साबुन मैल कहा जाता है। विधियाँ पानी की कठोरता को दूर करने के लिए सबसे आम साधन आयन-विनिमय राल या रिवर्स ऑस्मोसिस पर निर्भर करते हैं। अन्य तरीकों में वर्षा विधियाँ और चिलेटिंग एजेंटों को जोड़कर पृथक्करण शामिल हैं। आसवन और रिवर्स ऑस्मोसिस पानी को नरम करने के दो सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले गैर-रासायनिक तरीके हैं। आयन-विनिमय राल विधि घरेलू उपयोग के लिए पारंपरिक जल-नरम करने वाले उपकरण एक आयन-विनिमय राल पर निर्भर करते हैं जिसमें "कठोरता आयन"-मुख्य रूप से Ca2 + और Mg2 +-का सोडियम आयनों के लिए आदान-प्रदान किया जाता है। जैसा कि एन. एस. एफ./ए. एन. एस. आई. मानक 44 द्वारा वर्णित है, आयन-विनिमय उपकरण मैग्नीशियम और कैल्शियम (एम. जी. 2 + और सी. ए. 2 +) को सोडियम या पोटेशियम आयनों (एन. ए. + और के +) से बदलकर कठोरता को कम करते हैं। आयन-विनिमय रेजिन कार्बनिक पॉलिमर होते हैं जिनमें आयनिक कार्यात्मक समूह होते हैं जिनसे द्विवेलेंट कैटायन (Ca2 +) मोनोवेलेंट कैटायन (Na +) की तुलना में अधिक दृढ़ता से जुड़ते हैं। जिओलाइट नामक अकार्बनिक पदार्थ भी आयन-विनिमय गुण प्रदर्शित करते हैं। इन खनिजों का व्यापक रूप से कपड़े धोने के डिटर्जेंट में उपयोग किया जाता है। कार्बोनेट, बाइकार्बोनेट और सल्फेट आयन जो अवशोषित होते हैं और हाइड्रॉक्साइड आयन जो राल से निकलते हैं, उन्हें हटाने के लिए भी रेजिन उपलब्ध होते हैं। जब सभी उपलब्ध Na + आयनों को कैल्शियम या मैग्नीशियम आयनों से बदल दिया जाता है, तो उपयोग किए गए राल के प्रकार के आधार पर सोडियम क्लोराइड या सोडियम हाइड्रॉक्साइड के घोल का उपयोग करके Ca2 + और Mg2 + आयनों को बाहर निकालकर राल को रिचार्ज किया जाना चाहिए। आयनिक रेजिन के लिए, पुनर्जनन आमतौर पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड (लाइ) या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के घोल का उपयोग करता है। अवांछित कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण वाले आयन-विनिमय स्तंभ से निकलने वाले अपशिष्ट जल को आम तौर पर सीवेज प्रणाली में छोड़ दिया जाता है। रिचार्ज आमतौर पर निम्नलिखित कदम उठाता हैः बैकवॉशः पानी को राल के माध्यम से सामान्य प्रवाह के विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है, और उत्पादन को निपटान के लिए एक नाली में भेजा जाता है। दस मिनट की यह प्रक्रिया ठोस पदार्थों को बाहर निकालती है, और राल बिस्तर का विस्तार करती है। ब्राइन ड्रॉः पानी को एक जेट पंप के माध्यम से निर्देशित किया जाता है, जो ब्राइन टैंक से खारे पानी को खींचता है, इससे पहले कि पानी और ब्राइन सामान्य दिशा में राल तल से गुजरें, यदि सह-वर्तमान हो, या विपरीत दिशा में, यदि विपरीत-वर्तमान हो। इस आम तौर पर तीस मिनट की प्रक्रिया के उत्पादन को नाली नली के माध्यम से त्याग दिया जाता है। कुल्लाः ब्राइन ड्रॉ रुक जाता है, लेकिन पानी इनलेट से आउटलेट तक बहता रहता है, धीरे-धीरे राल के बिस्तर से ब्राइन को बाहर निकालता है। फ्लशिंग पानी कई मिनटों के लिए धीरे-धीरे बहता है, फिर एक घंटे तक तेज दर से। एक समय पर, खारे पानी के जलाशय को ताजे पानी से भर दिया जाता है। चूने को नरम करना चूने को नरम करने की प्रक्रिया है जिसमें चूने को कठोर पानी में मिलाया जाता है ताकि इसे नरम बनाया जा सके। आयन-विनिमय विधि की तुलना में इसके कई फायदे हैं लेकिन यह मुख्य रूप से वाणिज्यिक उपचार अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। चिलेटिंग एजेंट चिलेटर्स का उपयोग रासायनिक विश्लेषण में, पानी को नरम करने वाले के रूप में किया जाता है, और ये कई वाणिज्यिक उत्पादों जैसे शैंपू और खाद्य संरक्षक में सामग्री हैं। साइट्रिक एसिड का उपयोग साबुन, व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों और कपड़े धोने के डिटर्जेंट में पानी को नरम करने के लिए किया जाता है। आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला सिंथेटिक चेलेटर एथिलीनेडियामिनेटेट्राएसेटिक एसिड (ईडीटीए) है, जो टेट्रासोडियम या डिसोडियम नमक के रूप में मौजूद हो सकता है। घरेलू और व्यक्तिगत देखभाल उत्पादों में ईडीटीए के व्यापक उपयोग के बारे में पर्यावरणीय और जलीय विषाक्तता की चिंताओं के कारण, सोडियम फाइटेट/फाइटिक एसिड, टेट्रासोडियम ग्लूटामेट डायसेटेट और ट्राइसोडियम एथिलीनेडियामाइन डिसुसिनेट जैसे विकल्प अधिक प्रचलित उपयोग पा रहे हैं। धुलाई सोडा विधि इस विधि में, पानी को एक गणना की गई मात्रा में धुलाई सोडा (Na2CO3) के साथ उपचारित किया जाता है, जो कैल्शियम और मैग्नीशियम के क्लोराइड और सल्फेट को उनके संबंधित कार्बोनेट में परिवर्तित कर देता है, जो अवक्षेपित हो जाते हैं। सी. ए. सी. एल. 2 + एन. ए. 2. सी. ओ. 3--> सी. ए. सी. ओ. 3 + एन. ए. सी. एल. एम. जी. एस. ओ. 4 + एन. ए. 2. सी. ओ. 3--> एम. जी. सी. ओ. 3 + एन. ए. 2. एस. ओ. 4 आसवन और वर्षा जल चूंकि सी. ए. 2 + और एम. जी. 2 + गैर-वाष्पशील लवणों के रूप में मौजूद हैं, इसलिए उन्हें पानी को आसवन करके हटाया जा सकता है। आसवन ज्यादातर मामलों में बहुत महंगा होता है। वर्षा जल नरम होता है क्योंकि यह वाष्पीकरण, संघनन और वर्षा के जल चक्र के दौरान प्राकृतिक रूप से आसुत किया जाता है। रिवर्स ऑस्मोसिस ऑस्मोटिक दबाव को दूर करने और कठोरता आयनों के साथ घोल से पानी के अणुओं को हटाने के लिए एक अर्धपारगम्य झिल्ली में एक लागू दबाव प्रवणता का उपयोग करता है। झिल्ली में छिद्र काफी बड़े होते हैं जो मार्ग के लिए पानी के अणुओं को प्रवेश करने के लिए पर्याप्त होते हैं; कठोरता आयन जैसे Ca2 + और Mg2 + छिद्रों के माध्यम से फिट नहीं होंगे। परिणामस्वरूप नरम पानी की आपूर्ति बिना किसी अन्य आयनों को जोड़े कठोरता आयनों से मुक्त होती है। झिल्ली एक प्रकार का जल फिल्टर है जिसमें नियमित सफाई या प्रतिस्थापन रखरखाव की आवश्यकता होती है। गैर-रासायनिक उपकरण कुछ निर्माताओं का दावा है कि उनके द्वारा उत्पादित विद्युत उपकरण पानी के साथ खनिजों की अंतःक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं ताकि खनिज सतहों से न जुड़ें। चूँकि ये प्रणालियाँ आयनों का आदान-प्रदान करके काम नहीं करती हैं, जैसे कि पारंपरिक जल नरम करने वाले करते हैं, उपयोगकर्ता के लिए दावा किया जाने वाला एक लाभ प्रणाली में नमक जोड़ने की आवश्यकता को समाप्त करना है। इस तरह की प्रणालियाँ पानी से ही खनिजों को नहीं हटाती हैं। बल्कि, वे केवल नीचे की ओर के प्रभावों को बदल सकते हैं जो अन्यथा खनिज-वाहक पानी के होते। ये प्रणालियाँ "वाटर सॉफ्टनिंग" शब्द के अंतर्गत नहीं आती हैं, बल्कि "वाटर कंडीशनिंग" शब्द के अंतर्गत आती हैं। चुंबकीय जल उपचार के लिए इसी तरह के दावों को मान्य नहीं माना जाता है। उदाहरण के लिए, जब इस तरह के चुंबक उपकरण का वैज्ञानिक रूप से परीक्षण किया गया तो पैमाने के गठन में कोई कमी नहीं पाई गई। आयन-एक्सचेंज वाटर सॉफ्टनर के विकल्प कठोर पानी में खनिजों को हटाना या प्रतिस्थापित करना वाटर सॉफ्टनिंग कहलाता है। एक वैकल्पिक जल उपचार को जल अनुकूलन कहा जाता है, जिसमें खनिज पानी में रहते हैं, लेकिन परिवर्तित किए जाते हैं ताकि वे पैमाने का निर्माण न करें। हालाँकि संयुक्त राज्य अमेरिका के पास पानी में खनिजों को मापने के लिए मानक हैं, लेकिन पानी की पैमाने बनाने की क्षमता को मापने के लिए मानक नहीं हैं। इसके बजाय, अमेरिकी शोधकर्ता जर्मन डीवीजीडब्ल्यू-डब्ल्यू512 प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं। वर्षा जल में वायुमंडल से ली गई घुलनशील कार्बन डाइऑक्साइड होती है। कुछ घुलनशील कार्बन डाइऑक्साइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बोनिक एसिड बनाते हैं, जो घोल में रहता है। कार्बनिक अम्ल के संपर्क में आने पर कैल्शियम और मैग्नीशियम युक्त खनिज घुलनशील बाइकार्बोनेट बनाते हैं। इन खनिजों वाले पानी को "कठोर जल" के रूप में जाना जाता है। जब नलसाजी प्रणाली में कठोर पानी को गर्म किया जाता है, तो कार्बन डाइऑक्साइड घोल से बाहर चला जाता है, और बाइकार्बोनेट कार्बोनेट बन जाते हैं, जो बहुत कम घुलनशील होते हैं। कार्बोनेट नलसाजी सतहों से जुड़ते हैं जो आगे के क्रिस्टल विकास के लिए बीज क्रिस्टल प्रदान करते हैं, जो कठोर पैमाने के रूप में बनते हैं। भौतिक जल उपचार (पीडब्लूटी) उपकरण सूक्ष्म खनिज क्रिस्टल का निर्माण करते हैं और निलंबित रहते हैं क्योंकि वे पानी के साथ बहते हैं, जबकि आगे के क्रिस्टल विकास के लिए बीज के रूप में भी कार्य करते हैं। जैसे-जैसे पानी को गर्म किया जाता है, खनिज नलसाजी प्रणाली के बजाय इन बीजों पर क्रिस्टलीकृत हो जाएंगे। विघटित खनिज निलंबन में अघुलनशील ठोस कण बन जाते हैं, जो नलसाजी सतहों से बंधे बिना प्रणाली से गुजरते हैं। आयन-एक्सचेंज वाटर सॉफ्टनर के विकल्प मौजूद हैं, नीचे दी गई तालिका देखें। टेम्पलेट सहायता प्राप्त क्रिस्टलीकरण ठंडा कठोर पानी एक टैंक के माध्यम से गुजरता है जिसमें सतहों के साथ छोटे पॉलीमेरिक मोती होते हैं जो कार्बन डाइऑक्साइड गैस के छोटे बुलबुले के न्यूक्लिएशन की अनुमति देते हैं। गैस के बुलबुले का प्रारंभिक न्यूक्लिएशन कठोर पानी के अवसाद के कारण हो सकता है क्योंकि यह पानी के कुएं के ऊपर बहता है जैसे कि बीयर की बोतल का शीर्ष निकलता है। एक बार जब कार्बन डाइऑक्साइड तरल को छोड़ देता है तो एक रासायनिक प्रतिक्रिया तुरंत बुलबुले की सतह पर कैल्शियम कार्बोनेट क्रिस्टल के गठन को प्रेरित करती है। जैसे-जैसे इन बीजों पर क्रिस्टल उगते हैं, वे सूक्ष्म आकार के होते हुए भी प्रवाह में टूट जाते हैं। यदि ये छोटे कण एक वॉटर हीटर के माध्यम से यात्रा करते हैं, तो कार्बन डाइऑक्साइड का आगे का विलयन बढ़े हुए तापमान के कारण होता है और वाटर हीटर के बजाय कणों पर नया क्रिस्टल विकास होता है। एक बार जब कैल्साइट पानी में पाया जाता है, तो क्रिस्टल पर उपलब्ध बंधन और पानी में कैल्साइट सतहों की निकटता और संख्या के कारण नया कैल्साइट पुराने कैल्साइट पर बनना पसंद करेगा। इस प्रक्रिया को या तो टेम्पलेट सहायता प्राप्त क्रिस्टलीकरण (टीएसी) या न्यूक्लिएशन सहायता प्राप्त क्रिस्टलीकरण (एनएसी) कहा जाता है। पॉलीमेरिक मोती पॉलीफॉस्फेट होते हैं जिनका आकार 0.5 से 2.0 माइक्रोन तक होता है। और कुछ में सिरेमिक कोटिंग होती है। एरिजोना विश्वविद्यालय और अन्य जगहों पर परीक्षण से पता चला है कि टीएसी टैंक पैमाने के गठन को कम करने में प्रभावी हैं, हालांकि आयन विनिमय या अन्य रासायनिक उपचार की तुलना में थोड़ा कम प्रभावी हैं। वे उन दृष्टिकोणों की तुलना में अधिक प्रभावी हैं जो चुंबकीय या विद्युत क्षेत्रों के अनुप्रयोग के माध्यम से आयनों को अलग करने का प्रयास करते हैं। टीएसी टैंकों के लाभों में सरलता, कम रखरखाव, विषाक्त प्रवाह की कमी (जैसे क्लोरीन) और पीने के पानी में पोषक तत्व के रूप में कैल्शियम की उपलब्धता शामिल हैं। नुकसान में यह शामिल है कि कैल्साइट क्रिस्टल को पानी से इस तरह से नहीं हटाया जाता है या हटाया नहीं जाता है कि जिन क्षेत्रों में पानी वाष्पित होता है, वे अभी भी जमा दिखाई देंगे। निर्माताओं द्वारा यह दावा किया जाता है कि इन जमाओं को साफ करना आसान है क्योंकि कैल्साइट सतहों के बजाय बीज क्रिस्टल पर बनता है। स्वास्थ्य प्रभाव ब्रिटेन की राष्ट्रीय स्वास्थ्य सेवा 8.1 ग्राम के वास्तविक वर्तमान सेवन के मुकाबले 6 ग्राम के अधिकतम नमक सेवन की सिफारिश करती है। यू. एस. सी. डी. सी. दैनिक कुल सोडियम सेवन को प्रति दिन 2,300 मिलीग्राम तक सीमित करने की सिफारिश करता है, हालांकि औसत यू. एस. अमेरिकी प्रति दिन 3,500 मिलीग्राम का सेवन करता है। क्योंकि पीने के पानी में मौजूद सोडियम की मात्रा-नरम होने के बाद भी-किसी व्यक्ति के दैनिक सोडियम सेवन का एक महत्वपूर्ण प्रतिशत नहीं है, यू. एस. ई. पी. ए. पीने के पानी में सोडियम को प्रतिकूल स्वास्थ्य प्रभाव पैदा करने की संभावना नहीं मानता है। एक अध्ययन में नरम पानी में सोडियम की औसत सांद्रता 278 मिलीग्राम/एल पाई गई। 2 लीटर पानी में-आमतौर पर एक औसत वयस्क के लिए सुझाए गए पीने के पानी की मात्रा, यह यू. एस. सी. डी. सी. द्वारा अनुशंसित सोडियम सेवन का लगभग 22 प्रतिशत है और उन लोगों के लिए एक अंतर ला सकता है जिन्हें अपने सोडियम की खपत को महत्वपूर्ण रूप से सीमित करने की आवश्यकता है। जो लोग सोडियम-प्रतिबंधित आहार पर हैं, उनके लिए पीने के पानी और खाना पकाने के पानी के लिए एक रिवर्स ऑस्मोसिस प्रणाली का उपयोग सोडियम को किसी भी अन्य अशुद्धियों के साथ हटा देगा जो present.Potassium क्लोराइड हो सकता है जिसे सोडियम क्लोराइड के बजाय पुनर्योजी के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि यह अधिक महंगा है। खराब गुर्दे के कार्य वाले लोगों के लिए, हालांकि, पोटेशियम का स्तर बढ़ जाता है, या हाइपरक्लेमिया, कार्डियक अतालता जैसी जटिलताओं का कारण बन सकता है। घर में पानी की कठोरता के उच्च स्तर को जीवन में शुरुआती समय में एक्जिमा के विकास से भी जोड़ा जा सकता है, हालांकि वास्तविक संबंध वर्तमान में सहसंबंधी है और आगे के शोध से एक कारण स्थापित करने का संकेत मिलता है। पर्यावरणीय प्रभाव नरम पानी (अवशिष्ट सोडियम कार्बोनेट सूचकांक के रूप में मापा जाता है) जिसमें कैल्शियम और मैग्नीशियम को आंशिक रूप से सोडियम द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, सिंचाई उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यह क्षारीय मिट्टी के विकास का कारण बनता है। इस अनुप्रयोग के लिए अक्सर पारंपरिक जल नरम करने के स्थान पर गैर-रासायनिक उपकरणों का उपयोग किया जाता है। यह भी देखें विलवणीकरण आयन विनिमय चूने को नरम करना चुंबकीय जल उपचार शुद्ध जल शोधन संदर्भ जल प्रौद्योगिकी जल औद्योगिक जल उपचार