Förhållandet mellan alkalinitet och pH i avmineraliserade vattensystem är helt annorlunda än i konventionella vattendrag. Avmineraliserat vattensystem (jonbyte, omvänd osmos + blandad bädd/EDI) syftar till att avlägsna nästan alla joner från vattnet, och alkalinitet, eftersom anjon (bikarbonat, karbonat, etc.), naturligtvis också är mål för avlägsnande.
1. Alkalinitet separeras fysiskt, men sura gaser finns kvar.
I katjonbytaren (katjonbädden) reagerar den ursprungliga bikarbonat-alkaliniteten i vattnet med H⁺ på hartset och omvandlas till koldioxid (CO₂). Vid det här laget:
Alkaliniteten sjunker till nästan noll (bikarbonat hålls kvar av hartset, H+ byts ut) och pH sjunker till cirka 4,3-5,5.
Avloppsvattnet vid denna tidpunkt är surt vatten som innehåller CO₂, men dess surhet kommer från lösta gaser, inte starka sura anjoner. Dekarboniseringstornet (kolavskiljaren) är just för att ta bort denna CO₂. 1.. Att ta bort CO₂ gör att pH snabbt stiger över 6, men alkaliniteten förblir noll. Detta indikerar att i ett avmineraliserat vattensystem, utan alkalinitet, är pH-värdet helt kontrollerat av CO₂.
2. pH-värdet för idealiskt rent vatten påverkas av atmosfären.
Efter att ha passerat genom en blandad bädd eller EDI-system är vattnets ledningsförmåga extremt låg (< 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.
Det beror inte på undermålig vattenkvalitet utan just på att alkaliniteten är noll. Utan alkalinitetsbufferten kommer rent vatten omedelbart att absorbera spårmängder av CO₂ från luften, vilket genererar kolsyra, vilket orsakar ett kraftigt fall i pH. Inom praktisk teknik används kvävetätning och andra åtgärder.
Denna pH-fluktuation kräver endast en spårmängd av CO₂ (några milligram per liter), vilket nästan inte har någon inverkan på jonbelastningen i hela systemet, men pH-mätaren visar fortfarande surhet. I detta scenario har pH och alkalinitet inget klassiskt kolsyrajämviktsförhållande; pH reflekterar bara hur mycket CO₂ vattnet just har absorberat från luften.
3. Att mäta alkalinitet är meningslöst, och pH-mätning är svårt.
Vid konventionell vattenbehandling är dessa två parametrar ömsesidigt verifierande. I avmineraliserat vatten:
Alkaliniteten ändras från en kontrollindikator till en "orenhetsindikator". När en betydande mängd bikarbonat-alkalinitet detekteras, indikerar det anjonbytesbäddfel, blandad bäddläckage eller minskad EDI-prestanda, vilket signalerar ett systemproblem. I normalt fungerande avmineraliserat vatten bör den totala alkaliniteten vara nära 0.
pH-mätning utgör en betydande teknisk utmaning. Vanliga pH-mätare uppvisar extremt långsam elektrodrespons och instabil vätskeövergångspotential i rent vatten med låg-ledningsförmåga, vilket gör att avläsningarna glider drastiskt.
pH-värdet avläst i denna situation kanske varken representerar den verkliga vätejonaktiviteten eller kan användas för att styra kemikaliedosering på grund av bristen på alkalinitet för att upprätthålla jämvikt. Industriellt bygger pH-kontroll i avmineraliserat vatten ofta inte på absoluta avläsningar från offline eller online pH-mätare utan uppnås genom att tillsätta ammoniak i proportion till specifik konduktivitet och flödeshastighet.
4. För att förhindra korrosion måste ett svagt alkalinitetsförhållande fastställas på konstgjord väg.
pH-värdet för pannans matarvatten eller hög-rent vatten som används för spånrengöring måste justeras till 8,8-9,3 för att förhindra stålkorrosion. Eftersom rent vatten inte har någon alkalinitet, tillsätter en droppe alkali att pH-värdet stiger till 10; införande av en liten mängd CO₂ gör att pH sjunker tillbaka till 6.
Därför måste en mycket svag alkalinitet fastställas på konstgjord väg med hjälp av flyktiga alkaliserande medel (som ammoniak eller morfolin):
När ammoniak tillsätts, kombineras det med vatten för att bilda ammoniumhydroxid, vilket ger en liten mängd hydroxidalkalinitet och stabiliserar pH vid en svag alkalinitet.
Denna alkalinitet är inte karbonat-alkalinitet, utan snarare den svaga alkaliniteten som hydroxider bidrar med. Dess roll är att tillhandahålla ett litet buffertcenter, vilket förhindrar att pH-värdet fluktuerar vilt med CO₂.
Vid denna tidpunkt är pH och alkalinitet åter-kopplade. Givet ett mål-pH-värde (t.ex. 9,0) måste motsvarande ammoniakkoncentration som ska upprätthållas beräknas, och denna svaga alkalinitet är indirekt låst med konduktivitet (specifik konduktivitet). Kort sagt innebär det att man använder exakt uppmätta spårmängder av alkalinitet för att exakt kontrollera pH vid extremt låga buffertnivåer.
