Η σχέση μεταξύ αλκαλικότητας και pH σε συστήματα απιονισμένου νερού είναι εντελώς διαφορετική από αυτή των συμβατικών υδάτινων μαζών. Τα συστήματα απιονισμένου νερού (ανταλλαγή ιόντων, αντίστροφη όσμωση + μικτή κλίνη/EDI) στοχεύουν στην απομάκρυνση σχεδόν όλων των ιόντων από το νερό και η αλκαλικότητα, καθώς το ανιόν (διττανθρακικό, ανθρακικό, κ.λπ.), στοχεύει φυσικά και στην απομάκρυνση.
1. Η αλκαλικότητα διαχωρίζεται φυσικά, αλλά παραμένουν όξινα αέρια.
Στον εναλλάκτη κατιόντων (κλίνη κατιόντων), η αρχική διττανθρακική αλκαλικότητα στο νερό αντιδρά με Η+ στη ρητίνη, μετατρέποντας σε διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Σε αυτό το σημείο:
Η αλκαλικότητα πέφτει σχεδόν στο μηδέν (το διττανθρακικό συγκρατείται από τη ρητίνη, το Η+ ανταλλάσσεται) και το pH πέφτει περίπου στο 4,3-5,5.
Το απόβλητο σε αυτό το σημείο είναι όξινο νερό που περιέχει CO2, αλλά η οξύτητά του προέρχεται από διαλυμένα αέρια και όχι από ισχυρά όξινα ανιόντα. Ο πύργος απανθρακοποίησης (διαχωριστής άνθρακα) είναι ακριβώς για την αφαίρεση αυτού του CO2. 1. Η αφαίρεση του CO2 προκαλεί το pH να ανέβει γρήγορα πάνω από το 6, αλλά η αλκαλικότητα παραμένει μηδέν. Αυτό δείχνει ότι σε ένα σύστημα απιονισμένου νερού, χωρίς αλκαλικότητα, η τιμή του pH ελέγχεται πλήρως από το CO2.
2. Το pH του ιδανικού καθαρού νερού επηρεάζεται από την ατμόσφαιρα.
Μετά τη διέλευση από ένα μικτό κρεβάτι ή σύστημα EDI, η αγωγιμότητα του νερού είναι εξαιρετικά χαμηλή (< 0.1µS/cm), theoretically resulting in a pH of 7.00. However, if you measure the pH in an open beaker, you will often find it fluctuating between 5.6 and 6.8, inexplicably becoming acidic.
Αυτό δεν οφείλεται στην υποτυπώδη ποιότητα του νερού, αλλά ακριβώς επειδή η αλκαλικότητα είναι μηδενική. Χωρίς το ρυθμιστικό διάλυμα αλκαλικότητας, το καθαρό νερό θα απορροφήσει αμέσως ίχνη CO2 από τον αέρα, δημιουργώντας ανθρακικό οξύ, προκαλώντας απότομη πτώση του pH. Στην πρακτική μηχανική, χρησιμοποιούνται σφράγιση αζώτου και άλλα μέτρα.
Αυτή η διακύμανση του pH απαιτεί μόνο ένα ίχνος CO2 (μερικά χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο), που δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στο φορτίο ιόντων ολόκληρου του συστήματος, αλλά το pHόμετρο εξακολουθεί να δείχνει οξύτητα. Σε αυτό το σενάριο, το pH και η αλκαλικότητα δεν έχουν καμία κλασική σχέση ισορροπίας ανθρακικού οξέος. Το pH αντανακλά μόνο πόσο CO2 το νερό έχει μόλις απορροφήσει από τον αέρα.
3. Η μέτρηση της αλκαλικότητας δεν έχει νόημα και η μέτρηση του pH είναι δύσκολη.
Στη συμβατική επεξεργασία νερού, αυτές οι δύο παράμετροι επαληθεύονται αμοιβαία. Σε απιονισμένο νερό:
Η αλκαλικότητα αλλάζει από δείκτη ελέγχου σε "δείκτη ακαθαρσίας". Μόλις ανιχνευθεί σημαντική ποσότητα διττανθρακικής αλκαλικότητας, υποδηλώνει αστοχία κλίνης ανταλλαγής ανιόντων, διαρροή μικτής κλίνης ή μειωμένη απόδοση EDI, σηματοδοτώντας ένα πρόβλημα συστήματος. Σε κανονικά λειτουργικό απιονισμένο νερό, η συνολική αλκαλικότητα πρέπει να είναι κοντά στο 0.
Η μέτρηση του pH παρουσιάζει μια σημαντική τεχνική πρόκληση. Τα συνηθισμένα pH μετρητές παρουσιάζουν εξαιρετικά αργή απόκριση ηλεκτροδίων και ασταθές δυναμικό διασταύρωσης υγρού σε καθαρό νερό χαμηλής-αγωγιμότητας, με αποτέλεσμα οι μετρήσεις να μετατοπίζονται δραστικά.
Η τιμή του pH που διαβάζεται σε αυτήν την κατάσταση δεν μπορεί ούτε να αντιπροσωπεύει την πραγματική δραστικότητα ιόντων υδρογόνου ούτε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καθοδήγηση χημικής δοσολογίας λόγω της έλλειψης αλκαλικότητας για τη διατήρηση της ισορροπίας. Βιομηχανικά, ο έλεγχος του pH στο απιονισμένο νερό συχνά δεν βασίζεται σε απόλυτες μετρήσεις από offline ή online μετρητές pH, αλλά επιτυγχάνεται με την προσθήκη αμμωνίας σε αναλογία με την ειδική αγωγιμότητα και τον ρυθμό ροής.
4. Για να αποφευχθεί η διάβρωση, πρέπει να δημιουργηθεί τεχνητά μια ασθενής σχέση αλκαλικότητας.
Το pH του νερού τροφοδοσίας του λέβητα ή του νερού υψηλής καθαρότητας-που χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό των τσιπς πρέπει να ρυθμιστεί στο 8,8-9,3 για να αποφευχθεί η διάβρωση του χάλυβα. Δεδομένου ότι το καθαρό νερό δεν έχει αλκαλικότητα, η προσθήκη μιας σταγόνας αλκαλίου προκαλεί αύξηση του pH στο 10. Η εισαγωγή μικρής ποσότητας CO2 προκαλεί πτώση του pH στο 6.
Επομένως, μια πολύ ασθενής αλκαλικότητα πρέπει να δημιουργηθεί τεχνητά χρησιμοποιώντας πτητικούς αλκαλοποιητικούς παράγοντες (όπως αμμωνία ή μορφολίνη):
Όταν προστίθεται αμμωνία, συνδυάζεται με νερό για να σχηματίσει υδροξείδιο του αμμωνίου, παρέχοντας μια μικρή ποσότητα αλκαλικότητας υδροξειδίου και σταθεροποιώντας το pH σε ασθενή αλκαλικότητα.
Αυτή η αλκαλικότητα δεν είναι ανθρακική αλκαλικότητα, αλλά μάλλον η ασθενής αλκαλικότητα που συνεισφέρουν τα υδροξείδια. Ο ρόλος του είναι να παρέχει ένα μικρό ρυθμιστικό κέντρο, αποτρέποντας το pH από τις άγριες διακυμάνσεις με CO2.
Σε αυτό το σημείο, το pH και η αλκαλικότητα συνδέονται ξανά-. Δεδομένης της τιμής στόχου pH (π.χ. 9,0), πρέπει να υπολογιστεί η αντίστοιχη συγκέντρωση αμμωνίας που πρέπει να διατηρηθεί και αυτή η ασθενής αλκαλικότητα κλειδώνεται έμμεσα στη χρήση αγωγιμότητας (ειδική αγωγιμότητα). Εν ολίγοις, περιλαμβάνει τη χρήση επακριβώς μετρούμενων ιχνοποσοτήτων αλκαλικότητας για τον ακριβή έλεγχο του pH σε εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα ρυθμιστικού διαλύματος.