મૃદુ પાણી (soft water) : કૅલ્શિયમ, મૅગ્નેશિયમ અથવા લોહ જેવી ધાતુઓ વિનાનું અને સાબુ સાથે સરળતાથી ફીણ ઉત્પન્ન કરતું પાણી. આવી ધાતુઓના ક્ષારો ધરાવતું પાણી – કઠિન પાણી (hard water) – સાબુ સાથે ફીણ ઉત્પન્ન કરવાને બદલે બગરી (skum) ઉત્પન્ન કરે છે અને તેથી સાબુનો વ્યય થાય છે. બૉઇલરમાં આવું પાણી વાપરવામાં આવે તો પાણી સાથે સંપર્કમાં આવતી બૉઇલરની ધાતુ પર તે છારી (scale) ઉત્પન્ન કરે છે. છારી ગરમીની સુવાહક ન હોવાથી બળતણ વધુ વપરાય છે તેમજ બૉઇલરનું અતિતાપન (overheating) થતાં તેને નુકસાન થવાનો કે તે ફાટી જવાનો ભય રહે છે. પીવાની ર્દષ્ટિએ પણ આ પાણી યોગ્ય ગણાતું નથી.
સામાન્ય રીતે જુદી જુદી જાતના વપરાશ માટેના પાણીની ગુણવત્તા તેમાં રહેલા પદાર્થોના પ્રકાર અને જથ્થા વડે નક્કી થાય છે. આવા પદાર્થોમાં પાણીમાં ઓગળેલા કુલ ક્ષારો (total dissolved solids, TDS), કાર્બનિક દ્રવ્ય, કાંપ અને રેતી જેવા નિલંબિત (suspended) ઘન પદાર્થો, વિષાળુ રસાયણો તથા રોગાણુઓ (pathogens), જીવાણુઓ (bacteria) અને વિષાણુઓ (viruses)], રંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. મીઠા (fresh) પાણીમાં TDSનું દસ લાખે એક હજાર ભાગના પ્રમાણ (1,000 ppm–part per million) કરતાં ઓછું હોય છે. જરાક ખારું (ભાંભરું) (brackish) પાણી 1,000થી 10,000 ppm, જ્યારે ખારું (salty) પાણી 10,000 ppm થી 1,00,000 ppm TDS ધરાવે છે.
પાણીની ગુણવત્તાનું એક અગત્યનું પાસું તેની કઠિનતા (hardness) અથવા મૃદુતા (softness) છે. જો પાણીમાં કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમ જેવાં તત્વોનું કાર્બોનેટ તરીકે ગણેલું પ્રમાણ 120 ppm કરતાં વધુ હોય તો તેવા પાણીને કઠિન પાણી કહે છે. આવા ક્ષારો સાબુમાંનાં રસાયણો સાથે સંયોજાઈ સાબુ માટે ફીણ ઉત્પન્ન કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. જો તે કપડાં ધોવામાં વપરાય તો કાપડ પર અદ્રાવ્ય નિક્ષેપો (deposits) ઉત્પન્ન કરે છે અને (સફેદ) કાપડને ઝાંખા ભૂખરા રંગનું બનાવે છે. રંગકામમાં પણ તે અનિચ્છનીય અવક્ષેપ ઉત્પન્ન કરે છે.
આવા પાણીમાંથી કૅલ્શિયમ, મૅગ્નેશિયમ વગેરે સોડિયમ વડે દૂર કરી તેને મૃદુ બનાવી શકાય છે. 60 ppmથી ઓછા પ્રમાણમાં કૅલ્શિયમ કે મૅગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ ધરાવતું પાણી કપડાં ધોવા તથા નાહવા માટે ઉપયોગી છે. જોકે જેઓ ઓછા સોડિયમવાળા આહાર પર હોય તેમણે આવું પાણી ટાળવું જોઈએ. ખેતીવાડીમાં પણ તે વાપરવું ન જોઈએ, કારણ કે વધુ પડતું સોડિયમ જમીનના છૂટા (loose), દાણાદાર ગઠન(texture)ને બગાડે છે. કેટલીક વનસ્પતિ માટે પણ તે હાનિકારક હોય છે.
કઠિન પાણી સામાન્ય રીતે કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમ તેમજ કેટલીક વખત આયર્ન(લોહ)ના બાઇકાર્બોનેટ, ક્લોરાઇડ, સલ્ફેટ અને નાઇટ્રેટ જેવા દ્રાવ્ય ક્ષારો ધરાવતું હોય છે. બાઇકાર્બોનેટ ધરાવતું પાણી અસ્થાયી કઠિન પાણી (temperory hard water) કહેવાય છે, કારણ કે તેને ગરમ કરવાથી તેમાં રહેલા બાઇકાર્બોનેટ ક્ષારો કાર્બોનેટમાં ફેરવાઈ અવક્ષિપ્ત થાય છે, દા.ત.,
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O
કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્લોરાઇડ કે સલ્ફેટ જેવાં સંયોજનો ધરાવતું પાણી કાયમી કઠિન પાણી કહેવાય છે, કારણ કે ગરમ કરવાથી તેમાંની કઠિનતા દૂર થતી નથી. આવા પાણીને મૃદુ (નરમ) બનાવવા રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ કરવી પડે છે.
પાણીને વપરાશયોગ્ય બનાવવા તેનું પ્રાનુકૂલન (conditioning) કરવામાં આવે છે. આ માટેની વિધિઓ ઉદ્યોગ કે ઉપયોગ પ્રમાણે જુદી જુદી હોય છે. જે વિધિ પાણીની કઠિનતા ઓછી કરે અથવા દૂર કરે તેને મૃદૂકરણ વિધિ (softening process) કહે છે, જ્યારે પાણીમાંથી સૂક્ષ્મ જીવો (microorganisms) તથા કાર્બનિક દ્રવ્યો દૂર કરવાની વિધિને શુદ્ધીકરણ (purification) કહે છે.
કઠિન પાણીમાંથી બાઇકાર્બોનેટ અથવા અસ્થાયી કઠિનતા ચૂના-પ્રવિધિ (lime process) દ્વારા દૂર કરવાની પહેલી પેટન્ટ 1841માં ટૉમસ ક્લાર્કે ઇંગ્લૅન્ડમાં મેળવી હતી. તે પછી પૉર્ટરે સોડા ઍશ (ધોવાનો સોડા) વાપરી અકાર્બોનેટ અથવા કાયમી કઠિનતા દૂર કરવાની પદ્ધતિ વિકસાવી હતી. 1906માં જર્મનીના રૉબર્ટ ગાન્સે પાણીના મૃદૂકરણ માટે ઝિયોલાઇટ વિધિનો ઉપયોગ કર્યો. 1930 પછી તો મૃદુ પાણીનો વપરાશ વધતો ચાલ્યો છે.
અગાઉ 1852માં વેએ અવલોકન કરેલું કે એમોનિયા ધરાવતા જલીય દ્રાવણને કેટલીક માટી(soils)માંથી પસાર કરતાં તેમાંથી એમોનિયા દૂર થાય છે. માટીમાંના ખાસ પ્રકારના સિલિકેટમાંના કૅલ્શિયમ વડે વિનિમય દ્વારા આમ બનતું હતું. તે પછી ઍડમ્સ અને હોલ્મ્ઝે સંપૂર્ણપણે સંશ્લેષિત કાર્બનિક વિનિમય-રેઝિનો (exchange resins) બનાવ્યાં અને ઋણાયન (anion) વિનિમય-રેઝિનો વર્ણવ્યાં. ઝિયોલાઇટ કરતાં આવા કાર્બનિક આયન-વિનિમયકો (ion exchangers) પ્રત્યેક ઘન મીટરદીઠ ઊંચી વિનિમયક્ષમતા ધરાવતા હતા. ત્યારબાદ પૉલિસ્ટાયરીન–ડાઇવિનાઇલ બેન્ઝીન (polystyrene divinyl benzene, SDVB) આધારિત ઉચ્ચ ક્ષમતાવાળાં આયન-વિનિમય-રેઝિન પ્રાપ્ત થયાં.
હવે તો પાણીમાંના ક્ષારો લગભગ સંપૂર્ણપણે દૂર કરવા માટે – વિખનિજીકરણ (demineralization) માટે ખાસ પ્રકારનાં આયન-વિનિમય-રેઝિન મળતાં થયાં છે. તે ઉપરાંત નિસ્યંદન, વ્યુત્ક્રમી પરાસરણ (reverse osmosis) જેવી અન્ય પદ્ધતિઓ પણ વિકસી છે. જ્યાં અત્યંત શુદ્ધ પાણીની જરૂર હોય ત્યાં આ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે.
જ. દા. તલાટી