Razmerje med alkalnostjo in pH v demineraliziranih vodnih sistemih je popolnoma drugačno kot v običajnih vodnih telesih. Sistemi za demineralizirano vodo (ionska izmenjava, reverzna osmoza + mešana postelja/EDI) želijo iz vode odstraniti skoraj vse ione, alkalnost kot anion (bikarbonat, karbonat itd.) pa je naravno ciljno usmerjena za odstranitev.
1. Alkalnost je fizično ločena, kisli plini pa ostanejo.
V kationskem izmenjevalniku (kationski postelji) prvotna alkalnost bikarbonata v vodi reagira s H⁺ na smoli in se pretvori v ogljikov dioksid (CO₂). Na tej točki:
Alkalnost pade skoraj na nič (bikarbonat zadrži smola, H⁺ se izmenja), pH pa pade na približno 4,3-5,5.
Iztok na tej točki je kisla voda, ki vsebuje CO₂, vendar njena kislost izhaja iz raztopljenih plinov, ne močnih kislih anionov. Stolp za dekarbonacijo (separator ogljika) je namenjen ravno odstranjevanju tega CO₂. 1.. Odstranjevanje CO₂ povzroči, da se pH hitro dvigne nad 6, alkalnost pa ostane enaka nič. To pomeni, da v demineraliziranem vodnem sistemu brez alkalnosti pH vrednost popolnoma nadzoruje CO₂.
2. Na pH idealne čiste vode vpliva atmosfera.
Po prehodu skozi mešano posteljo ali sistem EDI je prevodnost vode izjemno nizka (< 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 ni posledica podstandardne kakovosti vode, ampak prav zato, ker je alkalnost enaka nič. Brez pufra za alkalnost bo čista voda takoj absorbirala sledove CO₂ iz zraka, pri čemer bo nastala ogljikova kislina, kar bo povzročilo močan padec pH. V praktičnem inženiringu se uporabljajo zapiranje z dušikom in drugi ukrepi.
Za to nihanje pH je potrebna le majhna količina CO₂ (nekaj miligramov na liter), ki skoraj ne vpliva na ionsko obremenitev celotnega sistema, vendar pH meter še vedno kaže kislost. V tem scenariju pH in alkalnost nimata klasičnega razmerja ravnovesja ogljikove kisline; pH samo odraža, koliko CO₂ je voda pravkar absorbirala iz zraka.
3. Merjenje alkalnosti je nesmiselno, merjenje pH pa težko.
Pri konvencionalni obdelavi vode se ta dva parametra medsebojno preverjata. V demineralizirani vodi:
Alkalnost se spremeni iz kontrolnega indikatorja v "indikator nečistoč". Ko je zaznana znatna količina alkalnosti bikarbonata, to kaže na okvaro postelje za izmenjavo anionov, puščanje mešane plasti ali zmanjšano zmogljivost EDI, kar nakazuje sistemsko težavo. V normalno delujoči demineralizirani vodi mora biti skupna alkalnost blizu 0.
Merjenje pH predstavlja velik tehnični izziv. Običajni pH-metri kažejo izjemno počasen odziv elektrod in nestabilen potencial spoja tekočine v čisti vodi z nizko-prevodnostjo, zaradi česar odčitki drastično zanihajo.
Vrednost pH, odčitana v tej situaciji, morda ne predstavlja prave aktivnosti vodikovih ionov niti ni uporabna za usmerjanje odmerjanja kemikalij zaradi pomanjkanja alkalnosti za vzdrževanje ravnovesja. Industrijsko nadzor pH v demineralizirani vodi pogosto ni odvisen od absolutnih odčitkov iz offline ali online pH metrov, ampak se doseže z dodajanjem amoniaka v sorazmerju s specifično prevodnostjo in pretokom.
4. Za preprečitev korozije je treba umetno vzpostaviti šibko bazično razmerje.
pH napajalne vode za kotel ali visoko{0}}čiste vode, ki se uporablja za čiščenje ostružkov, je treba prilagoditi na 8,8–9,3, da se prepreči korozija jekla. Ker čista voda nima alkalnosti, dodajanje kapljice alkalije povzroči dvig pH na 10; vnos majhne količine CO₂ povzroči padec pH nazaj na 6.
Zato je treba zelo šibko alkalnost umetno vzpostaviti z uporabo hlapnih alkalizacijskih sredstev (kot je amoniak ali morfolin):
Ko dodamo amoniak, se združi z vodo in tvori amonijev hidroksid, ki zagotavlja majhno količino alkalnosti hidroksida in stabilizira pH pri šibki alkalnosti.
Ta alkalnost ni karbonatna alkalnost, temveč šibka alkalnost, ki jo prispevajo hidroksidi. Njegova vloga je zagotoviti majhen puferski center, ki preprečuje, da bi pH močno nihal zaradi CO₂.
Na tej točki sta pH in alkalnost ponovno -povezana. Glede na ciljno vrednost pH (npr. 9,0) je treba izračunati ustrezno koncentracijo amoniaka, ki jo je treba vzdrževati, in ta šibka alkalnost je posredno zaklenjena z uporabo prevodnosti (specifična prevodnost). Skratka, vključuje uporabo natančno izmerjenih količin alkalnosti v sledovih za natančno kontrolo pH pri izjemno nizkih ravneh pufra.