La relació entre l'alcalinitat i el pH en els sistemes d'aigua desmineralitzada és completament diferent de la de les masses d'aigua convencionals. Els sistemes d'aigua desmineralitzada (intercanvi d'ions, osmosi inversa + llit mixt/EDI) tenen com a objectiu eliminar gairebé tots els ions de l'aigua, i l'alcalinitat, com a anió (bicarbonat, carbonat, etc.), també s'apunta a l'eliminació.
1. L'alcalinitat està físicament separada, però els gasos àcids romanen.
En l'intercanviador de cations (llit de cations), l'alcalinitat original del bicarbonat de l'aigua reacciona amb H⁺ sobre la resina, convertint-se en diòxid de carboni (CO₂). En aquest punt:
L'alcalinitat cau a gairebé zero (el bicarbonat és retingut per la resina, s'intercanvia H⁺) i el pH cau al voltant de 4,3-5,5.
L'efluent en aquest punt és aigua àcida que conté CO₂, però la seva acidesa prové de gasos dissolts, no d'anions àcids forts. La torre de descarbonatació (separador de carboni) és precisament per eliminar aquest CO₂. 1. L'eliminació del CO₂ fa que el pH augmenti ràpidament per sobre de 6, però l'alcalinitat es manté zero. Això indica que en un sistema d'aigua desmineralitzada, sense alcalinitat, el valor del pH està completament controlat pel CO₂.
2. El pH de l'aigua pura ideal es veu afectat per l'atmosfera.
Després de passar per un llit mixt o sistema EDI, la conductivitat de l'aigua és extremadament baixa (< 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.
Això no es deu a la qualitat de l'aigua deficient, sinó precisament perquè l'alcalinitat és zero. Sense el tampó d'alcalinitat, l'aigua pura absorbirà a l'instant petites quantitats de CO₂ de l'aire, generant àcid carbònic, provocant una forta caiguda del pH. En enginyeria pràctica, s'utilitzen segellats amb nitrogen i altres mesures.
Aquesta fluctuació del pH només requereix una petita quantitat de CO₂ (uns quants mil·ligrams per litre), sense gairebé cap impacte en la càrrega iònica de tot el sistema, però el mesurador de pH encara mostra acidesa. En aquest escenari, el pH i l'alcalinitat no tenen cap relació clàssica d'equilibri d'àcid carbònic; El pH només reflecteix la quantitat de CO₂ que acaba d'absorbir l'aigua de l'aire.
3. La mesura de l'alcalinitat no té sentit i la mesura del pH és difícil.
En el tractament de l'aigua convencional, aquests dos paràmetres es comproven mútuament. En aigua desmineralitzada:
L'alcalinitat canvia d'un indicador de control a un "indicador d'impuresa". Una vegada que es detecta una quantitat significativa d'alcalinitat de bicarbonat, indica una fallada del llit d'intercanvi d'anions, fuites del llit mixt o una disminució del rendiment EDI, cosa que indica un problema del sistema. En aigua desmineralitzada de funcionament normal, l'alcalinitat total hauria d'estar propera a 0.
La mesura del pH presenta un repte tècnic important. Els mesuradors de pH ordinaris presenten una resposta extremadament lenta de l'elèctrode i un potencial d'unió líquida inestable en aigua pura de baixa-conductivitat, cosa que fa que les lectures es desviïn dràsticament.
El valor de pH llegit en aquesta situació pot no representar la veritable activitat dels ions hidrogen ni ser utilitzable per guiar la dosificació química a causa de la manca d'alcalinitat per mantenir l'equilibri. Industrialment, el control del pH en aigua desmineralitzada sovint no es basa en lectures absolutes dels mesuradors de pH fora de línia o en línia, sinó que s'aconsegueix afegint amoníac en proporció a la conductivitat i el cabal específics.
4. Per evitar la corrosió, s'ha d'establir artificialment una relació d'alcalinitat feble.
El pH de l'aigua d'alimentació de la caldera o de l'aigua d'alta -puresa utilitzada per a la neteja d'encenalls s'ha d'ajustar a 8,8-9,3 per evitar la corrosió de l'acer. Com que l'aigua pura no té alcalinitat, afegir una gota d'àlcali fa que el pH augmenti a 10; introduir una petita quantitat de CO₂ fa que el pH torni a baixar a 6.
Per tant, s'ha d'establir artificialment una alcalinitat molt feble mitjançant agents alcalinizants volàtils (com amoníac o morfolina):
Quan s'afegeix amoníac, es combina amb l'aigua per formar hidròxid d'amoni, proporcionant una petita quantitat d'alcalinitat d'hidròxid i estabilitzant el pH a una alcalinitat feble.
Aquesta alcalinitat no és l'alcalinitat del carbonat, sinó la feble alcalinitat aportada pels hidròxids. El seu paper és proporcionar un petit centre tampó, evitant que el pH fluctuï amb el CO₂.
En aquest punt, el pH i l'alcalinitat es re{0}}lligan. Donat un valor de pH objectiu (per exemple, 9,0), s'ha de calcular la concentració d'amoníac corresponent que s'ha de mantenir, i aquesta alcalinitat feble es bloqueja indirectament mitjançant la conductivitat (conductivitat específica). En resum, implica utilitzar traces d'alcalinitat mesurades amb precisió per controlar amb precisió el pH a nivells de tampó extremadament baixos.