رابطه بین قلیائیت و pH در سیستمهای آب غیر معدنی کاملاً متفاوت از بدنههای آبی معمولی است. هدف سیستمهای آب غیر معدنی (تبادل یونی، اسمز معکوس + بستر مخلوط/EDI) حذف تقریباً تمام یونها از آب است و خاصیت قلیایی، بهعنوان آنیون (بی کربنات، کربنات، و غیره)، به طور طبیعی نیز برای حذف هدف قرار میگیرد.
1. قلیاییت از نظر فیزیکی جدا می شود، اما گازهای اسیدی باقی می مانند.
در مبدل کاتیونی (بستر کاتیون)، قلیاییت بی کربنات اصلی در آب با H+ روی رزین واکنش داده و به دی اکسید کربن (CO2) تبدیل می شود. در این مرحله:
قلیائیت تقریباً به صفر می رسد (بی کربنات توسط رزین حفظ می شود ، H+ تبادل می شود) و pH به حدود 4.3-5.5 کاهش می یابد.
پساب در این نقطه، آب اسیدی حاوی CO2 است، اما اسیدیته آن از گازهای محلول ناشی می شود، نه آنیون های اسیدی قوی. برج کربنزدایی (جداکننده کربن) دقیقاً برای حذف این CO2 است. 1. حذف CO2 باعث میشود که pH به سرعت بالای 6 برسد، اما قلیاییت صفر باقی میماند. این نشان می دهد که در یک سیستم آب غیر معدنی، بدون قلیائیت، مقدار pH به طور کامل توسط CO2 کنترل می شود.
2. PH آب خالص ایده آل تحت تأثیر جو است.
پس از عبور از یک بستر مخلوط یا سیستم EDI، هدایت آب بسیار کم است (< 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.
این به دلیل کیفیت نامناسب آب نیست، بلکه دقیقاً به این دلیل است که قلیایی بودن آن صفر است. بدون بافر قلیاییت، آب خالص فورا مقادیر کمی از CO2 را از هوا جذب می کند و اسید کربنیک تولید می کند و باعث افت شدید pH می شود. در مهندسی عملی از آب بندی نیتروژن و سایر اقدامات استفاده می شود.
این نوسان pH فقط به مقدار کمی CO2 (چند میلی گرم در لیتر) نیاز دارد، که تقریباً هیچ تأثیری بر بار یونی کل سیستم ندارد، اما pH متر هنوز اسیدیته را نشان می دهد. در این سناریو، pH و قلیاییت هیچ رابطه تعادلی کلاسیک اسید کربنیک ندارند. pH فقط منعکس کننده مقدار CO2 است که آب تازه از هوا جذب کرده است.
3. اندازه گیری قلیائیت بی معنی است و اندازه گیری pH دشوار است.
در تصفیه آب معمولی، این دو پارامتر متقابلاً تأیید می شوند. در آب غیر معدنی:
قلیاییت از یک نشانگر کنترلی به یک "نشانگر ناخالصی" تغییر می کند. هنگامی که مقدار قابل توجهی از قلیاییت بی کربنات تشخیص داده شد، نشان دهنده خرابی بستر تبادل آنیون، نشت بستر مخلوط یا کاهش عملکرد EDI است که نشان دهنده مشکل سیستم است. در آب غیر معدنی معمولی، قلیاییت کل باید نزدیک به 0 باشد.
اندازه گیری pH یک چالش فنی قابل توجه است. PH سنجهای معمولی پاسخ الکترود بسیار کند و پتانسیل اتصال مایع ناپایدار را در آب خالص با رسانایی پایین نشان میدهند که باعث میشود قرائتها به شدت تغییر کند.
مقدار pH خوانده شده در این وضعیت ممکن است نه نشان دهنده فعالیت واقعی یون هیدروژن باشد و نه برای هدایت دوز شیمیایی به دلیل عدم قلیایی بودن برای حفظ تعادل قابل استفاده باشد. از نظر صنعتی، کنترل pH در آب غیر معدنی اغلب به قرائت مطلق از مترهای pH آفلاین یا آنلاین متکی نیست، بلکه با افزودن آمونیاک متناسب با رسانایی خاص و سرعت جریان به دست می آید.
4. برای جلوگیری از خوردگی، یک رابطه قلیایی ضعیف باید به طور مصنوعی ایجاد شود.
برای جلوگیری از خوردگی فولاد، pH آب تغذیه دیگ بخار یا آب با خلوص{0} بالا که برای تمیز کردن تراشه استفاده میشود باید روی 8.8-9.3 تنظیم شود. از آنجایی که آب خالص خاصیت قلیایی ندارد، افزودن یک قطره قلیایی باعث می شود PH به 10 برسد. وارد کردن مقدار کمی CO2 باعث می شود که pH به 6 برگردد.
بنابراین، یک قلیایی بسیار ضعیف باید به طور مصنوعی با استفاده از عوامل قلیایی کننده فرار (مانند آمونیاک یا مورفولین) ایجاد شود:
هنگامی که آمونیاک اضافه می شود، با آب ترکیب می شود و هیدروکسید آمونیوم را تشکیل می دهد و مقدار کمی قلیایی هیدروکسید ایجاد می کند و pH را در قلیایی ضعیف تثبیت می کند.
این قلیاییت قلیایی کربناته نیست، بلکه قلیائیت ضعیف ناشی از هیدروکسیدها است. نقش آن ایجاد یک مرکز بافر کوچک است که از نوسان شدید pH با CO2 جلوگیری می کند.
در این مرحله، pH و قلیاییت دوباره-به هم مرتبط میشوند. با توجه به مقدار pH هدف (به عنوان مثال، 9.0)، غلظت آمونیاک مربوطه باید محاسبه شود، و این قلیاییت ضعیف به طور غیرمستقیم در استفاده از رسانایی (رسانایی خاص) قفل می شود. به طور خلاصه، این شامل استفاده از مقادیر کمی از قلیاییت اندازه گیری شده برای کنترل دقیق pH در سطوح بافر بسیار پایین است.
