Zależność między zasadowością a pH w systemach wody zdemineralizowanej jest zupełnie inna niż w konwencjonalnych zbiornikach wodnych. Systemy wody zdemineralizowanej (wymiana jonowa, odwrócona osmoza + złoże mieszane/EDI) mają na celu usunięcie prawie wszystkich jonów z wody, a zasadowość jako anion (wodorowęglan, węglan itp.) jest naturalnie również usuwana.
1. Zasadowość jest fizycznie oddzielona, ale pozostają kwaśne gazy.
W wymieniaczu kationowym (złożu kationowym) pierwotna zasadowość wodorowęglanów w wodzie reaguje z H⁺ na żywicy, przekształcając się w dwutlenek węgla (CO₂). W tym momencie:
Zasadowość spada prawie do zera (wodorowęglan jest zatrzymywany przez żywicę, H⁺ jest wymieniany), a pH spada do około 4,3-5,5.
W tym momencie ściekiem jest kwaśna woda zawierająca CO₂, ale jej kwasowość wynika z rozpuszczonych gazów, a nie z silnie kwaśnych anionów. Wieża dekarbonizacyjna (separator węgla) służy właśnie do usuwania tego CO₂. 1. Usunięcie CO₂ powoduje szybki wzrost pH powyżej 6, ale zasadowość pozostaje zerowa. Oznacza to, że w systemie wody zdemineralizowanej, pozbawionej zasadowości, wartość pH jest całkowicie kontrolowana przez CO₂.
2. Atmosfera ma wpływ na pH idealnej czystej wody.
Po przejściu przez złoże mieszane lub system EDI przewodność wody jest wyjątkowo 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.
Nie jest to spowodowane niską jakością wody, ale właśnie tym, że zasadowość wynosi zero. Bez buforu alkalicznego czysta woda natychmiast pochłonie śladowe ilości CO₂ z powietrza, wytwarzając kwas węglowy, powodując gwałtowny spadek pH. W praktycznej inżynierii stosuje się uszczelnianie azotem i inne środki.
Takie wahania pH wymagają jedynie śladowych ilości CO₂ (kilka miligramów na litr), co nie ma prawie żadnego wpływu na obciążenie jonami całego układu, ale pehametr nadal pokazuje kwasowość. W tym scenariuszu pH i zasadowość nie mają żadnej klasycznej zależności równowagi kwasu węglowego; Wartość pH odzwierciedla jedynie ilość CO₂, którą woda właśnie pochłonęła z powietrza.
3. Pomiar zasadowości nie ma sensu, a pomiar pH jest trudny.
W konwencjonalnym uzdatnianiu wody te dwa parametry wzajemnie się weryfikują. W wodzie zdemineralizowanej:
Zasadowość zmienia się ze wskaźnika kontrolnego na „wskaźnik zanieczyszczenia”. Wykrycie znacznej zasadowości wodorowęglanów wskazuje na awarię złoża anionowymiennego, wyciek złoża mieszanego lub obniżoną wydajność EDI, sygnalizując problem z systemem. W normalnie działającej wodzie zdemineralizowanej całkowita zasadowość powinna być bliska 0.
Pomiar pH stanowi istotne wyzwanie techniczne. Zwykłe pehametry wykazują wyjątkowo powolną reakcję elektrod i niestabilny potencjał złącza cieczowego w czystej wodzie o niskiej-przewodności, co powoduje drastyczne wahania odczytów.
Wartość pH odczytana w tej sytuacji może nie odzwierciedlać prawdziwej aktywności jonów wodorowych ani nie nadawać się do stosowania jako wskazówka dozowania środków chemicznych ze względu na brak zasadowości umożliwiającej utrzymanie równowagi. Na skalę przemysłową kontrola pH w wodzie demineralizowanej często nie opiera się na bezwzględnych odczytach z mierników pH działających w trybie offline lub online, ale osiąga się ją poprzez dodanie amoniaku proporcjonalnie do właściwej przewodności i natężenia przepływu.
4. Aby zapobiec korozji, należy sztucznie ustalić słabą zasadowość.
Aby zapobiec korozji stali, pH wody zasilającej kocioł lub wody o-o wysokiej czystości używanej do usuwania wiórów należy ustawić na poziomie 8,8–9,3. Ponieważ czysta woda nie ma odczynu zasadowego, dodanie kropli zasady powoduje wzrost pH do 10; wprowadzenie niewielkiej ilości CO₂ powoduje spadek pH z powrotem do 6.
Dlatego bardzo słabą zasadowość należy sztucznie ustalić za pomocą lotnych środków alkalizujących (takich jak amoniak lub morfolina):
Po dodaniu amoniaku łączy się on z wodą, tworząc wodorotlenek amonu, zapewniający niewielką ilość zasadowości wodorotlenkowej i stabilizujący pH przy słabej zasadowości.
Ta zasadowość nie jest zasadowością węglanową, ale raczej słabą zasadowością powodowaną przez wodorotlenki. Jego rolą jest zapewnienie małego centrum buforowego, zapobiegającego gwałtownym wahaniom pH pod wpływem CO₂.
W tym momencie pH i zasadowość są-ponownie powiązane. Biorąc pod uwagę docelową wartość pH (np. 9,0), należy obliczyć odpowiednie stężenie amoniaku, które należy utrzymać, a ta słaba zasadowość jest pośrednio powiązana z wykorzystaniem przewodności (przewodności właściwej). Krótko mówiąc, polega to na użyciu precyzyjnie odmierzonych śladowych ilości zasadowości w celu precyzyjnej kontroli pH przy wyjątkowo niskich poziomach buforu.