Mối quan hệ giữa độ kiềm và độ pH trong hệ thống nước khử khoáng hoàn toàn khác với mối quan hệ trong các vùng nước thông thường. Các hệ thống nước khử khoáng (trao đổi ion, thẩm thấu ngược + lớp hỗn hợp/EDI) nhằm mục đích loại bỏ gần như tất cả các ion khỏi nước và độ kiềm, dưới dạng anion (bicarbonate, cacbonat, v.v.), đương nhiên cũng được nhắm mục tiêu loại bỏ.
1. Độ kiềm được tách ra về mặt vật lý, nhưng khí axit vẫn còn.
Trong bộ trao đổi cation (lớp cation), độ kiềm bicarbonate ban đầu trong nước phản ứng với H⁺ trên nhựa, chuyển thành carbon dioxide (CO₂). Tại thời điểm này:
Độ kiềm giảm xuống gần như bằng 0 (bicarbonate được nhựa giữ lại, H⁺ được trao đổi) và độ pH giảm xuống khoảng 4,3-5,5.
Nước thải tại thời điểm này là nước có tính axit chứa CO₂, nhưng tính axit của nó đến từ các khí hòa tan chứ không phải các anion axit mạnh. Tháp khử cacbonat (tách cacbon) chính xác là để loại bỏ CO₂. 1. này. Việc loại bỏ CO₂ khiến độ pH nhanh chóng tăng lên trên 6, nhưng độ kiềm vẫn bằng 0. Điều này chỉ ra rằng trong hệ thống nước khử khoáng, không có độ kiềm, giá trị pH được kiểm soát hoàn toàn bởi CO₂.
2. Độ pH của nước tinh khiết lý tưởng bị ảnh hưởng bởi không khí.
Sau khi đi qua hệ thống giường hỗn hợp hoặc EDI, độ dẫn nước cực kỳ thấp (< 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.
Điều này không phải do chất lượng nước không đạt tiêu chuẩn mà chính xác là do độ kiềm bằng không. Nếu không có chất đệm kiềm, nước tinh khiết sẽ ngay lập tức hấp thụ một lượng nhỏ CO₂ từ không khí, tạo ra axit cacbonic, khiến độ pH giảm mạnh. Trong kỹ thuật thực tế, việc bịt kín bằng nitơ và các biện pháp khác được sử dụng.
Sự dao động pH này chỉ cần một lượng nhỏ CO₂ (vài miligam trên lít), hầu như không ảnh hưởng đến tải lượng ion của toàn bộ hệ thống, nhưng máy đo pH vẫn hiển thị tính axit. Trong trường hợp này, độ pH và độ kiềm không có bất kỳ mối quan hệ cân bằng axit cacbonic cổ điển nào; Độ pH chỉ phản ánh lượng CO₂ mà nước vừa hấp thụ từ không khí.
3. Đo độ kiềm là vô nghĩa và khó đo độ pH.
Trong xử lý nước thông thường, hai thông số này được xác minh lẫn nhau. Trong nước khử khoáng:
Độ kiềm thay đổi từ chỉ báo kiểm soát sang "chỉ báo tạp chất". Khi phát hiện thấy một lượng đáng kể độ kiềm bicarbonate, điều đó cho thấy sự cố của lớp trao đổi anion, rò rỉ lớp hỗn hợp hoặc hiệu suất EDI giảm, báo hiệu sự cố hệ thống. Trong nước khử khoáng hoạt động bình thường, tổng độ kiềm phải gần bằng 0.
Đo pH đặt ra một thách thức kỹ thuật đáng kể. Máy đo pH thông thường cho thấy phản ứng điện cực cực kỳ chậm và khả năng tiếp xúc chất lỏng không ổn định trong nước tinh khiết có độ dẫn điện-thấp, khiến kết quả đo bị sai lệch đáng kể.
Giá trị pH đọc được trong tình huống này có thể không đại diện cho hoạt động thực sự của ion hydro cũng như không thể sử dụng để hướng dẫn định lượng hóa chất do thiếu độ kiềm để duy trì trạng thái cân bằng. Về mặt công nghiệp, việc kiểm soát độ pH trong nước khử khoáng thường không dựa vào số đọc tuyệt đối từ máy đo pH ngoại tuyến hoặc trực tuyến mà đạt được bằng cách thêm amoniac theo tỷ lệ độ dẫn điện và tốc độ dòng chảy cụ thể.
4. Để ngăn chặn sự ăn mòn, mối quan hệ độ kiềm yếu phải được thiết lập một cách giả tạo.
Độ pH của nước cấp nồi hơi hoặc nước có độ tinh khiết cao-được sử dụng để làm sạch phoi cần phải được điều chỉnh về mức 8,8-9,3 để tránh ăn mòn thép. Vì nước tinh khiết không có độ kiềm nên việc thêm một giọt kiềm sẽ khiến độ pH tăng vọt lên 10; đưa vào một lượng nhỏ CO₂ khiến độ pH giảm xuống 6.
Do đó, độ kiềm rất yếu phải được thiết lập một cách nhân tạo bằng cách sử dụng các tác nhân kiềm hóa dễ bay hơi (chẳng hạn như amoniac hoặc morpholine):
Khi thêm amoniac, nó kết hợp với nước tạo thành amoni hydroxit, cung cấp một lượng nhỏ độ kiềm hydroxit và ổn định độ pH ở độ kiềm yếu.
Độ kiềm này không phải là độ kiềm cacbonat mà là độ kiềm yếu do hydroxit tạo ra. Vai trò của nó là cung cấp một trung tâm đệm nhỏ, ngăn độ pH dao động mạnh với CO₂.
Tại thời điểm này, độ pH và độ kiềm được-liên kết lại. Với giá trị pH mục tiêu (ví dụ: 9,0), cần phải tính toán nồng độ amoniac tương ứng cần duy trì và độ kiềm yếu này bị khóa gián tiếp trong việc sử dụng độ dẫn điện (độ dẫn điện cụ thể). Nói tóm lại, nó liên quan đến việc sử dụng lượng vết kiềm được đo chính xác để kiểm soát chính xác độ pH ở mức đệm cực thấp.