Odnos između alkalnosti i pH u demineraliziranim vodnim sistemima potpuno je drugačiji od onog u konvencionalnim vodnim tijelima. Sistemi demineralizovane vode (jonska izmjena, reverzna osmoza + mješoviti sloj/EDI) imaju za cilj uklanjanje skoro svih jona iz vode, a alkalnost, kao anion (bikarbonat, karbonat, itd.), prirodno je također ciljana za uklanjanje.
1. Alkalnost je fizički odvojena, ali kiseli gasovi ostaju.
U kationskom izmjenjivaču (katjonski sloj), originalna bikarbonatna alkalnost u vodi reagira sa H⁺ na smoli, pretvarajući se u ugljični dioksid (CO₂). u ovom trenutku:
Alkalnost pada skoro na nulu (bikarbonat se zadržava smolom, H⁺ se izmjenjuje), a pH pada na oko 4,3-5,5.
Efluent u ovom trenutku je kisela voda koja sadrži CO₂, ali njena kiselost dolazi od otopljenih gasova, a ne od jakih kiselih anjona. Toranj za dekarbonizaciju (separator ugljika) je upravo za uklanjanje ovog CO₂. 1.. Uklanjanje CO₂ uzrokuje da pH brzo poraste iznad 6, ali alkalnost ostaje na nuli. Ovo ukazuje da je u sistemu demineralizovane vode, bez alkalnosti, pH vrednost u potpunosti kontrolisana CO₂.
2. Na pH idealne čiste vode utiče atmosfera.
Nakon prolaska kroz mešoviti sloj ili EDI sistem, provodljivost vode je izuzetno 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.
To nije zbog nekvalitetnog kvaliteta vode, već upravo zato što je alkalnost nula. Bez pufera za alkalnost, čista voda će trenutno apsorbirati CO₂ u tragovima iz zraka, stvarajući ugljičnu kiselinu, uzrokujući oštar pad pH vrijednosti. U praktičnom inženjerstvu koriste se zaptivanje dušikom i druge mjere.
Za ovu pH fluktuaciju potrebna je samo količina CO₂ u tragovima (nekoliko miligrama po litri), koja gotovo da nema utjecaja na opterećenje jonima u cijelom sistemu, ali pH metar i dalje pokazuje kiselost. U ovom scenariju, pH i alkalnost nemaju nikakav klasičan odnos ravnoteže ugljične kiseline; pH samo odražava koliko je CO₂ voda upravo apsorbirala iz zraka.
3. Merenje alkalnosti je besmisleno, a merenje pH je teško.
U konvencionalnom tretmanu vode, ova dva parametra se međusobno provjeravaju. U demineralizovanoj vodi:
Alkalnost se mijenja iz kontrolnog indikatora u "indikator nečistoće". Jednom kada se detektuje značajna količina bikarbonatnog alkaliteta, to ukazuje na kvar anionske izmene, curenje mešanog sloja ili smanjene performanse EDI, signalizirajući sistemski problem. U normalnoj demineralizovanoj vodi, ukupna alkalnost treba da bude blizu 0.
pH mjerenje predstavlja značajan tehnički izazov. Obični pH metri pokazuju izuzetno spor odziv elektrode i nestabilan potencijal tečnog spoja u čistoj vodi niske{1}}provodljivosti, što uzrokuje drastičan pomak očitavanja.
Očitana pH vrijednost u ovoj situaciji ne može predstavljati pravu aktivnost jona vodonika niti biti upotrebljiva za vođenje doziranja kemikalija zbog nedostatka alkalnosti za održavanje ravnoteže. Industrijski, kontrola pH u demineraliziranoj vodi često se ne oslanja na apsolutna očitavanja sa offline ili online pH mjerača, već se postiže dodavanjem amonijaka proporcionalno specifičnoj provodljivosti i brzini protoka.
4. Da bi se spriječila korozija, mora se umjetno uspostaviti slaba alkalna veza.
pH napojne vode za kotao ili vode visoke{0}}čistoće koja se koristi za čišćenje strugotine treba podesiti na 8,8-9,3 kako bi se spriječila korozija čelika. Pošto čista voda nema alkalnost, dodavanje kapi alkalije uzrokuje porast pH na 10; uvođenje male količine CO₂ uzrokuje pad pH na 6.
Stoga se vrlo slaba alkalnost mora umjetno uspostaviti korištenjem isparljivih alkalizirajućih sredstava (kao što su amonijak ili morfolin):
Kada se doda amonijak, on se kombinuje sa vodom da bi se formirao amonijum hidroksid, obezbeđujući malu količinu alkalnosti hidroksida i stabilizujući pH na slaboj alkalnosti.
Ova alkalnost nije karbonatna alkalnost, već slaba alkalnost koju doprinose hidroksidi. Njegova uloga je da obezbedi mali pufer centar, sprečavajući da pH fluktuira sa CO₂.
U ovom trenutku, pH i alkalnost su ponovo{0}}povezani. S obzirom na ciljnu pH vrijednost (npr. 9,0), potrebno je izračunati odgovarajuću koncentraciju amonijaka koju treba održavati, a ova slaba alkalnost je indirektno zaključana korištenjem provodljivosti (specifične provodljivosti). Ukratko, uključuje korištenje precizno izmjerenih količina alkalnosti u tragovima za preciznu kontrolu pH na ekstremno niskim razinama pufera.