Співвідношення між лужністю та рН у демінералізованих водних системах зовсім інше, ніж у звичайних водоймах. Системи демінералізованої води (іонообмін, зворотний осмос + змішаний шар/EDI) спрямовані на видалення майже всіх іонів з води, а лужність, як аніон (бікарбонат, карбонат тощо), природно, також спрямована на видалення.
1. Лужність фізично відділяється, але кислі гази залишаються.
У катіонообміннику (катіонний шар) початкова бікарбонатна лужність у воді реагує з H⁺ на смолі, перетворюючись на вуглекислий газ (CO₂). На цьому етапі:
Лужність падає майже до нуля (бікарбонат утримується смолою, H⁺ обмінюється), а pH падає приблизно до 4,3-5,5.
Стік у цьому місці є кислою водою, що містить CO₂, але її кислотність походить від розчинених газів, а не від сильних кислотних аніонів. Башта декарбонізації (вуглецевий сепаратор) призначена саме для видалення цього CO₂. 1.. Видалення CO₂ призводить до того, що рН швидко підвищується вище 6, але лужність залишається нульовою. Це вказує на те, що в системі демінералізованої води без лужності значення pH повністю контролюється CO₂.
2. На рН ідеально чистої води впливає атмосфера.
Після проходження через змішаний шар або систему EDI провідність води надзвичайно низька (< 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.
Це відбувається не через неякісну воду, а саме тому, що лужність дорівнює нулю. Без буфера лужності чиста вода миттєво поглинає сліди CO₂ з повітря, утворюючи вугільну кислоту, спричиняючи різке падіння pH. У практичній техніці застосовують ущільнення азотом та ін.
Це коливання pH вимагає лише незначної кількості CO₂ (кілька міліграмів на літр), що майже не впливає на іонне навантаження всієї системи, але pH-метр все одно показує кислотність. У цьому сценарії рН і лужність не мають жодного класичного зв’язку вуглекислотної рівноваги; pH лише відображає кількість CO₂, яку вода щойно поглинула з повітря.
3. Вимірювання лужності безглуздо, а вимірювання рН складно.
У звичайній обробці води ці два параметри взаємно перевіряються. У демінералізованій воді:
Лужність змінюється з контрольного індикатора на «індикатор домішок». Якщо виявлено значну кількість бікарбонатної лужності, це вказує на несправність аніонообмінного шару, витік змішаного шару або зниження продуктивності EDI, сигналізуючи про проблему в системі. У нормально працюючій демінералізованій воді загальна лужність повинна бути близькою до 0.
Вимірювання рН представляє значну технічну проблему. Звичайні рН-метри демонструють надзвичайно повільну реакцію електродів і нестабільний потенціал переходу рідини в чистій воді з низькою -провідністю, що спричиняє різке відхилення показників.
Значення рН, яке зчитується в цій ситуації, може не відображати справжню активність іонів водню або бути використаним для керування дозуванням хімікатів через відсутність лужності для підтримки рівноваги. У промисловому масштабі контроль рН у демінералізованій воді часто не залежить від абсолютних показників рН-метрів у автономному або онлайн-режимі, а досягається шляхом додавання аміаку пропорційно питомій провідності та швидкості потоку.
4. Для запобігання корозії необхідно штучно встановити слабку лужність.
Щоб запобігти корозії сталі, потрібно відрегулювати рН живильної води котла або високо{0}}чистої води, яка використовується для очищення стружки, до 8,8–9,3. Оскільки чиста вода не має лужності, додавання краплі лугу призводить до підвищення рН до 10; введення невеликої кількості CO₂ призводить до зниження рН до 6.
Тому дуже слабка лужність повинна бути штучно встановлена за допомогою летких підлужників (таких як аміак або морфолін):
Коли додається аміак, він з’єднується з водою з утворенням гідроксиду амонію, забезпечуючи невелику лужність гідроксиду та стабілізуючи рН при слабкій лужності.
Ця лужність не є карбонатною, а скоріше слабкою лужністю, яку сприяють гідроксиди. Його роль полягає в тому, щоб забезпечити невеликий буферний центр, запобігаючи різким коливанням рН під впливом CO₂.
У цей момент рН і лужність повторно -пов’язуються. Враховуючи цільове значення pH (наприклад, 9,0), необхідно розрахувати відповідну концентрацію аміаку, яку потрібно підтримувати, і ця слабка лужність опосередковано фіксується за допомогою провідності (питомої провідності). Коротше кажучи, це передбачає використання точно виміряних слідових кількостей лужності для точного контролю рН при надзвичайно низьких рівнях буфера.
