Odnos između alkalnosti i pH u sustavima demineralizirane vode potpuno je drugačiji od onog u konvencionalnim vodnim tijelima. Sustavi demineralizirane vode (ionska izmjena, reverzna osmoza + mješoviti sloj/EDI) imaju za cilj ukloniti gotovo sve ione iz vode, a alkalnost, kao anion (bikarbonat, karbonat, itd.), prirodno je također ciljana za uklanjanje.
1. Alkalitet se fizički odvaja, ali kiseli plinovi ostaju.
U kationskom izmjenjivaču (kationskom sloju), izvorna bikarbonatna lužnatost u vodi reagira s H⁺ na smoli, pretvarajući se u ugljični dioksid (CO₂). U ovom trenutku:
Alkalnost pada gotovo na nulu (bikarbonat zadržava smola, H⁺ se izmjenjuje), a pH pada na oko 4,3-5,5.
Efluent na ovom mjestu je kisela voda koja sadrži CO₂, ali njena kiselost dolazi od otopljenih plinova, a ne jakih kiselih aniona. Toranj za dekarbonaciju (separator ugljika) služi upravo za uklanjanje ovog CO₂. 1. Uklanjanje CO₂ uzrokuje brzi porast pH vrijednosti iznad 6, ali alkalnost ostaje nula. To ukazuje da u sustavu demineralizirane vode, bez lužnatosti, pH vrijednost u potpunosti kontrolira CO₂.
2. Na pH idealne čiste vode utječe atmosfera.
Nakon prolaska kroz mješoviti sloj ili EDI sustav, vodljivost vode je izuzetno niska (< 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.
To nije zbog loše kvalitete vode, već upravo zato što je lužnatost jednaka nuli. Bez pufera za alkalnost, čista voda će trenutno apsorbirati tragove CO₂ iz zraka, stvarajući ugljičnu kiselinu, uzrokujući nagli pad pH vrijednosti. U praktičnom inženjerstvu koriste se brtvljenje dušikom i druge mjere.
Ova pH fluktuacija zahtijeva samo tragove CO₂ (nekoliko miligrama po litri), što nema gotovo nikakvog utjecaja na ionsko opterećenje cijelog sustava, ali pH metar i dalje pokazuje kiselost. U ovom scenariju pH i lužnatost nemaju nikakav klasični odnos ravnoteže ugljične kiseline; pH samo odražava koliko je CO₂ voda upravo apsorbirala iz zraka.
3. Mjerenje lužnatosti je besmisleno, a pH mjerenje teško.
U konvencionalnoj obradi vode ova dva parametra se međusobno provjeravaju. U demineraliziranoj vodi:
Alkalnost se mijenja iz kontrolnog indikatora u "indikator nečistoće". Jednom kada se otkrije značajna količina alkaliteta bikarbonata, to ukazuje na neuspjeh sloja anionske izmjene, curenje miješanog sloja ili smanjene EDI performanse, signalizirajući problem u sustavu. U normalnoj demineraliziranoj vodi, ukupna lužnatost bi trebala biti blizu 0.
pH mjerenje predstavlja značajan tehnički izazov. Obični pH metri pokazuju izuzetno spor odziv elektroda i nestabilan potencijal tekućeg spoja u čistoj vodi niske-vodljivosti, uzrokujući drastično odstupanje očitanja.
pH vrijednost očitana u ovoj situaciji možda niti predstavlja pravu aktivnost vodikovih iona niti se može koristiti za usmjeravanje kemijskog doziranja zbog nedostatka lužnatosti za održavanje ravnoteže. Industrijski, kontrola pH u demineraliziranoj vodi često se ne oslanja na apsolutna očitanja s offline ili online pH mjerača, već se postiže dodavanjem amonijaka proporcionalno specifičnoj vodljivosti i brzini protoka.
4. Da bi se spriječila korozija, mora se umjetno uspostaviti slaba alkalnost.
pH napojne vode za kotao ili vode visoke{0}}čistoće koja se koristi za čišćenje strugotine potrebno je podesiti na 8,8-9,3 kako bi se spriječila korozija čelika. Budući da čista voda nema lužnatost, dodavanje kapi lužine uzrokuje porast pH vrijednosti na 10; unošenje male količine CO₂ uzrokuje pad pH vrijednosti natrag na 6.
Stoga se vrlo slaba alkalnost mora umjetno uspostaviti pomoću hlapljivih alkalizirajućih sredstava (kao što je amonijak ili morfolin):
Kada se doda amonijak, on se spaja s vodom u amonijev hidroksid, osiguravajući malu količinu lužnatosti hidroksida i stabilizirajući pH na slaboj lužnatosti.
Ova alkalnost nije karbonatna alkalnost, već slaba alkalnost koju doprinose hidroksidi. Njegova je uloga osigurati mali puferski centar, sprječavajući oštre fluktuacije pH vrijednosti s CO₂.
U ovoj su točki pH i lužnatost ponovno -povezani. S obzirom na ciljnu pH vrijednost (npr. 9,0), potrebno je izračunati odgovarajuću koncentraciju amonijaka koju treba održavati, a ova slaba lužnatost je neizravno zaključana upotrebom vodljivosti (specifična vodljivost). Ukratko, to uključuje korištenje precizno izmjerenih količina alkaliteta u tragovima za preciznu kontrolu pH na ekstremno niskim razinama pufera.