Wednesday, May 31, 2017

जलशुद्धीकरण- आयन विनिमयाने मृदुकरण व खनिज निर्मूलन

हेतू:- काही पदार्थ पाण्याच्या संपर्कात आले तर त्या पदार्थातील आयनांचा पाण्यातील आयनांवर विनिमय होतो. पदार्थाच्या या गुणधर्मावरून जलशुद्धीकरण पद्धतीस प्रस्तुत नाव पडले आहे. कारण त्यापद्धतीमध्ये आयन विनिमय करू शकणाऱ्या पदार्थांचा उपयोग केलेला असतो. धनायन विनिमय करणारी झिओलाईट खनिजे हे त्यातील सर्वात उत्तम पदार्थ होत. त्यांच्यामुळे पाण्यातील कॅलशियम मॅग्नेशियम आयनांचा पदार्थांतील सोडियम धानायनाबरोबर विनिमय होते. जरी फक्त आयनविनिमय झाला तरी त्याचा परिणाम असा होतो की कॅलशियम मॅग्नेशियम बायकार्बोनेटचे सोडियम बायकार्बोनेटमध्ये रुपांतर होते, कॅलशियम मॅग्नेशियम सल्फेट किंवा क्लोराईडचे धनायन विनिमयाने पाणी मृदू करणे. असे म्हणता जर नैसर्गिक हिरवी वाळू वा कृत्रिम झिओलाईट यासाठी वापरले असेल तर याला झिओलाईट मृदूकरण असे म्हणतात. तथापि सध्या नवीन वापरात आलेल्या पदार्थांचाही या कामी उपयोग करता येतो. या पदार्थांत धन ऋण या दोन्ही आयनाची विनिमय करण्याची क्षमता असते त्यामुळे पूर्वीच्या मृदूकरणाच्या पद्धतीत सुधारणा होऊन खनिज निर्मूलनही करता येते. ज्यावेळी अल्कव आम्ल या दोन्ही घटकांचे निर्मूलन होते त्यावेळी या पद्धतीस आयन विनिमयाने खनिज निर्मूलन करणे असे म्हणतात. या दोन्ही पद्धतीची स्वतंत्रपणे येथे चर्चा केलेली आहे
धनायन विनिमयाने पाण्याचे मृदूकरण या प्रक्रियेत होणाऱ्या विक्रिया खाली दिल्या आहेत. R हे अक्षर पदार्थातील धन आयनाचा भाग दर्शविते या भागाचा विक्रियेत प्रत्यक्ष सहभाग नसतो म्हणून Na2R म्हणजे धन आयनाची विनिमय करणारा सोडियम असणारा पदार्थ CaR MgR म्हणजे त्याच पदार्थातील सोडियम आणि विनिमयाने पाण्यातील कॅलशियम मॅग्नेशियम आलेले पदार्थ होत. या विनिमयामुळे पाण्यातील कॅलशियम मॅग्नेशियमचे विकसन होते त्याजागी सममूल्याप्रमाणे सोडियम पाण्यात मिसळला जातो. आयनांमधील ही विक्रिया खलीलप्रकारे होते
Ca++ + Na2R-> CaR + 2Na+
कठीणपणा निर्माण करणाऱ्या संयुगांच्या संदर्भात खालील विक्रिया होतात
                
                Ca(HCo3)2 + Na2R -> CaR + 2NaHCo3
        CaSo4 + Na2R -> CaR + Na2So4
    Mg(HCo3)2 + Na2R -> MgR + 2NaHCo
        MgSo4 + Na2R -> MgR + Na2So4
धनायन विनिमयाने पदार्थातील सोडियम संपले की त्याची पुन्हा भरपाई करण्यासाठी त्या पदार्थाची पुनरुज्जीवन करण्यात येते. या उलट क्रियेसाठी मीठाचे द्रावण वापरले जाते   ही क्रिया खालीलप्रमाणे घडते.

              CaR + 2NaCl -> CaCl2 + Na2R
MgR + 2NaCl -> MgCl2 + Na2R
प्रक्रिया झाल्यावर मीठाचे द्रावण बाहेर सोडून दिले जाते त्याबरोबर कॅलशियम मॅग्नेशियम क्लोराईड वाहून जातात
शून्य कठीणपणा असणारे पाणी संक्षारक असल्याने असंस्कारित पाण्याचा थोडा हिस्सा, मृदूकरण केलेल्या बहिर्गत पाण्यात मिसळला जातो आवश्यक तेवढा कठीणपणा निर्माण होतो
फायदे:- आयन विनिमय करण्यासाठी पद्धतीत Compact परिचालन नियंत्रणातील सुलभता, खनिजांचे प्रमाण काहीही बदलले तरी असंस्कारित पाण्यातील संकोचित आकार आवश्यक ते प्रमाण असतात. या कारणांमुळे ही पद्धत कारखान्यात लहान यंत्रणांच्या स्वरुपात घरांमध्ये फार मोठया प्रमाणावर वापरली जाते लहान नगरपालिकांसाठी सोडा यांचा वापर करून पाणी मृदू करणाऱ्या यंत्रणेऐवजी ही यंत्रणा विशेष योग्य असते. सर्वसाधारणपणे कार्बोनेट कठीणपणा घालविण्यासाठी चुन्याच्या प्रक्रियेचा उपयोग करणे किफायतशीर असते तर कार्बोनेटरहीत कठीणपणा सोड्यापेक्षा बहुधा आयनविनिमय पद्धतीने कमी खर्चात नाहीसा करता येतो
तोटे  मर्यादा:-
जर पाण्याच्या एकूण कठीणपणा ८५० ते १००० भा/दलभा पेक्षा जास्त असेल तर धनायन विनिमय करणारी यंत्रणा खर्चाचे ठरते. सर्वसाधारणपणे पाण्यातील एकूण पदार्थ ३००० ते ५००० भा/दलभा पेक्षा कमी असतील तरच खनिज निर्मूलन करणे योग्य असते. प्रक्रीयेसाठी वापरावयाचे पाणी शक्यतो स्वच्छ असावे त्याचाह गढूळपणा भा/दलभा पेक्षा कमी असावा. शक्यतो या पाण्यात लोह नसावे असेलच तर त्याचे प्रमाण . भा/दलभा पेक्षा कमी असावे ऑक्सीकरण झालेल्या अविद्राव्य विक्षेपाच्या स्वरुपात असावे अन्यथा मृदूकारक पदार्थावर त्याचा थर साचतो त्यांची कार्यक्षमता कमी होईल. (क्षपण झालेल्या लोह मॅग्नेशियमचे निष्कासन करण्यासाठी आयन विनिमयाची जी पद्धत वापरावी लागते त्यासाठी पान २१६ पहा) ज्या पाण्यात जास्त सोडियमची अल्कता आहे किंवा ज्या पाण्याच्या पी.एच. . पेक्षा कमी किंवा . पेक्षा जास्त आहे त्या पाण्यासाठी हिरवी वाळू किंवा कृत्रिम झिओलाईट यांचा वापर करू नये

आयन विनिमय करणाऱ्या काही कार्बनी पदार्थांशी शेष क्लोरिनची विक्रिया होते त्यामुळे असे पदार्थ वापरून असंस्कारित पाणी मृदू केले जात असेल तर त्या असंस्कारित पाण्यात कधीही क्लोरिन मिसळू नये

No comments:

Post a Comment