Forholdet mellom alkalitet og pH i demineraliserte vannsystemer er helt annerledes enn i konvensjonelle vannforekomster. Demineraliserte vannsystemer (ionebytte, omvendt osmose + blandet seng/EDI) har som mål å fjerne nesten alle ioner fra vannet, og alkalitet, som anion (bikarbonat, karbonat, etc.), er naturligvis også målrettet for fjerning.
1. Alkalinitet er fysisk separert, men sure gasser forblir.
I kationbytteren (kationbed) reagerer den opprinnelige bikarbonat-alkaliniteten i vannet med H⁺ på harpiksen og omdannes til karbondioksid (CO₂). På dette tidspunktet:
Alkaliniteten synker til nesten null (bikarbonat holdes tilbake av harpiksen, H⁺ byttes ut), og pH synker til rundt 4,3-5,5.
Avløpet på dette tidspunktet er surt vann som inneholder CO₂, men surheten kommer fra oppløste gasser, ikke sterke sure anioner. Avkarboneringstårnet (karbonseparatoren) er nettopp for å fjerne denne CO₂. 1. Fjerning av CO₂ får pH raskt til å stige over 6, men alkaliteten forblir null. Dette indikerer at i et demineralisert vannsystem, uten alkalitet, er pH-verdien fullstendig kontrollert av CO₂.
2. pH-verdien til ideelt rent vann påvirkes av atmosfæren.
Etter å ha passert gjennom et blandet lag eller EDI-system, er vannledningsevnen ekstremt lav (< 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.
Dette skyldes ikke dårlig vannkvalitet, men nettopp fordi alkaliteten er null. Uten alkalinitetsbufferen vil rent vann umiddelbart absorbere spor av CO₂ fra luften, og generere karbonsyre, noe som forårsaker et kraftig fall i pH. I praktisk prosjektering brukes nitrogenforsegling og andre tiltak.
Denne pH-fluktuasjonen krever bare en spormengde av CO₂ (noen få milligram per liter), og har nesten ingen innvirkning på ionebelastningen i hele systemet, men pH-måleren viser fortsatt surhet. I dette scenariet har ikke pH og alkalitet noen klassisk karbonsyrelikevektsforhold; pH reflekterer bare hvor mye CO₂ vannet nettopp har absorbert fra luften.
3. Å måle alkalitet er meningsløst, og pH-måling er vanskelig.
Ved konvensjonell vannbehandling er disse to parametrene gjensidig bekreftende. I demineralisert vann:
Alkaliniteten endres fra en kontrollindikator til en "urenhetsindikator". Når en betydelig mengde bikarbonat-alkalinitet er oppdaget, indikerer det svikt i anionbyttersjikt, lekkasje i blandet lag eller redusert EDI-ytelse, noe som signaliserer et systemproblem. I normalt bruk av demineralisert vann bør den totale alkaliteten være nær 0.
pH-måling utgjør en betydelig teknisk utfordring. Vanlige pH-målere viser ekstremt langsom elektroderespons og ustabilt væskekoblingspotensial i rent vann med lav-ledningsevne, noe som får avlesningene til å drive drastisk.
pH-verdien avlest i denne situasjonen representerer kanskje verken den sanne hydrogenionaktiviteten eller kan brukes til å veilede kjemisk dosering på grunn av mangel på alkalitet for å opprettholde likevekt. Industrielt sett er pH-kontroll i demineralisert vann ofte ikke avhengig av absolutte avlesninger fra offline eller online pH-målere, men oppnås ved å tilsette ammoniakk i forhold til spesifikk ledningsevne og strømningshastighet.
4. For å forhindre korrosjon må et svakt alkalitet forhold kunstig etableres.
PH-verdien til kjelefødevann eller vann med høy-renhet som brukes til sponrensing, må justeres til 8,8–9,3 for å forhindre stålkorrosjon. Siden rent vann ikke har noen alkalitet, vil tilsetning av en dråpe alkali føre til at pH stiger til 10; Innføring av en liten mengde CO₂ får pH til å falle tilbake til 6.
Derfor må en svært svak alkalitet kunstig etableres ved bruk av flyktige alkaliseringsmidler (som ammoniakk eller morfolin):
Når ammoniakk tilsettes, kombineres det med vann for å danne ammoniumhydroksid, noe som gir en liten mengde hydroksyd-alkalinitet og stabiliserer pH ved en svak alkalitet.
Denne alkaliniteten er ikke karbonat-alkalinitet, men snarere den svake alkaliniteten som hydroksyder bidrar med. Dens rolle er å gi et lite buffersenter, som forhindrer at pH-verdien svinger vilt med CO₂.
På dette tidspunktet er pH og alkalitet koblet sammen på nytt-. Gitt en mål-pH-verdi (f.eks. 9,0), må den tilsvarende ammoniakkkonsentrasjonen som skal opprettholdes, beregnes, og denne svake alkaliniteten er indirekte låst ved bruk av konduktivitet (spesifikk konduktivitet). Kort sagt innebærer det å bruke nøyaktig målte spormengder av alkalitet for å nøyaktig kontrollere pH ved ekstremt lave buffernivåer.