शब्द “पानी की कठोरता” मूल रूप से कुछ आयनों वाले पानी से साबुन का झाग बनाने की कठिनाई का वर्णन करने के लिए गढ़ा गया था। पानी की कठोरता घुले हुए खनिजों, मुख्य रूप से कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों की सांद्रता का माप है।
ये खनिज आमतौर पर पानी में बाइकार्बोनेट, सल्फेट्स और क्लोराइड के रूप में मौजूद होते हैं। जल की कठोरता के लिए उत्तरदायी लवण मुख्यतः कैल्शियम और मैग्नीशियम के लवण हैं। कठोरता के दो मुख्य प्रकार, अस्थायी और स्थायी, विभिन्न लवणों से जुड़े होते हैं:
- अस्थायी कठोरता:
- Calcium bicarbonate (Ca(HCO₃)₂)
- Magnesium bicarbonate (Mg(HCO₃)₂)
ये बाइकार्बोनेट आयन अस्थायी कठोरता के लिए जिम्मेदार होते हैं क्योंकि इन्हें पानी को उबालकर आसानी से हटाया जा सकता है, जिससे वे विघटित हो जाते हैं और अघुलनशील कार्बोनेट अवक्षेप बनाते हैं।
2. स्थायी कठोरता:
- Calcium sulfate (CaSO₄)
- Magnesium sulfate (MgSO₄)
- Calcium chloride (CaCl₂)
- Magnesium chloride (MgCl₂)
ये लवण स्थायी कठोरता में योगदान करते हैं क्योंकि उबालने पर ये विघटित नहीं होते हैं। स्थायी कठोरता के लिए अक्सर कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों की सांद्रता को कम करने के लिए पानी सॉफ़्नर या अन्य रासायनिक उपचार के उपयोग की आवश्यकता होती है।
दोनों ही मामलों में, समग्र कठोरता अक्सर कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃) समकक्षों के रूप में व्यक्त की जाती है। यह जल उपचार से संबंधित संचार और गणनाओं को सरल बनाने के लिए किया जाता है। उबालकर अस्थायी कठोरता को हटाने में शामिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप आमतौर पर कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃) और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड (Mg(OH)₂) का अवक्षेपण होता है।
पानी की कठोरता का व्यावहारिक प्रभाव हो सकता है, विशेष रूप से औद्योगिक प्रक्रियाओं, घरेलू गतिविधियों और पानी से संबंधित उपकरणों के प्रदर्शन पर। उच्च कठोरता वाला पानी पाइपों और उपकरणों में स्केल का निर्माण कर सकता है, जिससे उनकी दक्षता और जीवनकाल कम हो सकता है। इसके अतिरिक्त, यह सफाई प्रक्रियाओं में साबुन और डिटर्जेंट के झाग को प्रभावित कर सकता है।
पानी की कठोरता आमतौर पर मिलीग्राम प्रति लीटर (मिलीग्राम/एल) या कैल्शियम कार्बोनेट के प्रति मिलियन भाग (पीपीएम) में मापी जाती है। विशिष्ट कठोरता स्तरों को अक्सर निम्नानुसार वर्गीकृत किया जाता है:
- Soft water: 0 – 60 mg/L (or ppm) CaCO₃
- Moderately hard water: 61 – 120 mg/L CaCO₃
- Hard water: 121 – 180 mg/L CaCO₃
- Very hard water: > 180 mg/L CaCO₃
जल सॉफ़्नर का उपयोग अक्सर सोडियम आयनों के साथ कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों का आदान-प्रदान करके पानी की कठोरता को कम करने के लिए किया जाता है, जो पानी की कठोरता में योगदान नहीं करते हैं।