De relatie tussen alkaliteit en pH in gedemineraliseerd watersystemen is compleet anders dan die in conventionele waterlichamen. Gedemineraliseerde watersystemen (ionenuitwisseling, omgekeerde osmose + gemengd bed/EDI) streven ernaar om bijna alle ionen uit het water te verwijderen, en alkaliteit, zoals anion (bicarbonaat, carbonaat, etc.), is uiteraard ook gericht op verwijdering.
1. Alkaliteit is fysiek gescheiden, maar zure gassen blijven achter.
In de kationenwisselaar (kationenbed) reageert de oorspronkelijke alkaliteit van het bicarbonaat in het water met H⁺ op de hars en wordt omgezet in kooldioxide (CO₂). Op dit punt:
De alkaliteit daalt tot bijna nul (bicarbonaat wordt vastgehouden door de hars, H⁺ wordt uitgewisseld) en de pH daalt tot ongeveer 4,3-5,5.
Het effluent op dit punt is zuur water dat CO₂ bevat, maar de zuurgraad is afkomstig van opgeloste gassen en niet van sterk zure anionen. De decarbonatatietoren (koolstofafscheider) is precies bedoeld om deze CO₂ te verwijderen.. 1. Door CO₂ te verwijderen stijgt de pH snel boven de 6, maar blijft de alkaliteit nul. Dit geeft aan dat in een gedemineraliseerd watersysteem, zonder alkaliteit, de pH-waarde volledig wordt geregeld door CO₂.
2. De pH van ideaal zuiver water wordt beïnvloed door de atmosfeer.
Na passage door een gemengd bed- of EDI-systeem is de geleidbaarheid van het water extreem laag (< 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.
Dit komt niet door een ondermaatse waterkwaliteit, maar juist omdat de alkaliteit nul is. Zonder de alkaliteitsbuffer zal zuiver water onmiddellijk sporen van CO₂ uit de lucht absorberen, waardoor koolzuur ontstaat, wat een scherpe daling van de pH veroorzaakt. In de praktijktechniek worden stikstofafdichtingen en andere maatregelen gebruikt.
Deze pH-fluctuatie vereist slechts een sporenhoeveelheid CO₂ (een paar milligram per liter), wat vrijwel geen invloed heeft op de ionenbelasting van het hele systeem, maar de pH-meter geeft nog steeds de zuurgraad aan. In dit scenario hebben pH en alkaliteit geen klassiek koolzuurevenwichtsrelatie; De pH geeft alleen weer hoeveel CO₂ het water zojuist uit de lucht heeft opgenomen.
3. Het meten van de alkaliteit is zinloos en het meten van de pH is moeilijk.
Bij conventionele waterbehandeling verifiëren deze twee parameters elkaar wederzijds. In gedemineraliseerd water:
De alkaliteit verandert van een controle-indicator in een ‘onzuiverheidsindicator’. Zodra een aanzienlijke hoeveelheid bicarbonaat-alkaliteit wordt gedetecteerd, duidt dit op een defect aan het anionenuitwisselingsbed, lekkage van het gemengde bed of verminderde EDI-prestaties, wat duidt op een systeemprobleem. In normaal werkend gedemineraliseerd water moet de totale alkaliteit dicht bij 0 liggen.
pH-meting vormt een aanzienlijke technische uitdaging. Gewone pH-meters vertonen een extreem trage elektroderespons en een onstabiel vloeistofverbindingspotentieel in zuiver water met een lage- geleidbaarheid, waardoor de meetwaarden drastisch afwijken.
De pH-waarde die in deze situatie wordt afgelezen, vertegenwoordigt mogelijk niet de werkelijke activiteit van waterstofionen en is ook niet bruikbaar voor het begeleiden van de chemische dosering vanwege het gebrek aan alkaliteit om het evenwicht te behouden. Industrieel gezien is de pH-regeling in gedemineraliseerd water vaak niet afhankelijk van absolute metingen van offline of online pH-meters, maar wordt bereikt door ammoniak toe te voegen in verhouding tot de specifieke geleidbaarheid en stroomsnelheid.
4. Om corrosie te voorkomen moet er kunstmatig een zwakke alkaliteitsrelatie tot stand worden gebracht.
De pH van het ketelvoedingswater of hoog{0}}zuiver water dat wordt gebruikt voor het reinigen van spanen moet worden aangepast naar 8,8-9,3 om staalcorrosie te voorkomen. Omdat zuiver water geen alkaliteit heeft, zorgt het toevoegen van een druppel alkali ervoor dat de pH naar 10 stijgt; Door een kleine hoeveelheid CO₂ toe te voegen, daalt de pH terug naar 6.
Daarom moet een zeer zwakke alkaliteit kunstmatig tot stand worden gebracht met behulp van vluchtige alkaliserende middelen (zoals ammoniak of morfoline):
Wanneer ammoniak wordt toegevoegd, combineert het met water om ammoniumhydroxide te vormen, waardoor een kleine hoeveelheid hydroxide-alkaliteit ontstaat en de pH bij een zwakke alkaliteit wordt gestabiliseerd.
Deze alkaliteit is geen carbonaatalkaliteit, maar eerder de zwakke alkaliteit die wordt veroorzaakt door hydroxiden. Zijn rol is om een klein buffercentrum te bieden, waardoor wordt voorkomen dat de pH enorm fluctueert met CO₂.
Op dit punt zijn de pH en de alkaliteit opnieuw-met elkaar verbonden. Gegeven een beoogde pH-waarde (bijvoorbeeld 9,0), moet de overeenkomstige ammoniakconcentratie die moet worden gehandhaafd, worden berekend, en deze zwakke alkaliteit wordt indirect vastgelegd door middel van geleidbaarheid (specifieke geleidbaarheid). Kortom, het gaat om het gebruik van nauwkeurig gemeten sporenhoeveelheden alkaliteit om de pH nauwkeurig te regelen bij extreem lage bufferniveaus.
