Hubungan antara kealkalian dan pH dalam sistem air demineral adalah berbeza sama sekali daripada dalam badan air konvensional. Sistem air terdemineralisasi (pertukaran ion, osmosis terbalik + katil bercampur/EDI) bertujuan untuk mengeluarkan hampir semua ion daripada air, dan kealkalian, kerana anion (bikarbonat, karbonat, dll.), secara semula jadi juga disasarkan untuk dialih keluar.
1. Kealkalian diasingkan secara fizikal, tetapi gas berasid kekal.
Dalam penukar kation (katil kation), kealkalian bikarbonat asal dalam air bertindak balas dengan H⁺ pada resin, bertukar menjadi karbon dioksida (CO₂). Pada ketika ini:
Kealkalian menurun kepada hampir sifar (bikarbonat dikekalkan oleh resin, H⁺ ditukar keluar), dan pH turun kepada sekitar 4.3-5.5.
Efluen pada ketika ini ialah air berasid yang mengandungi CO₂, tetapi keasidannya datang daripada gas terlarut, bukan anion berasid yang kuat. Menara penyahkarbonan (pemisah karbon) adalah tepat untuk mengalih keluar CO₂ ini. 1. Mengalih keluar CO₂ menyebabkan pH meningkat dengan cepat melebihi 6, tetapi kealkalian kekal sifar. Ini menunjukkan bahawa dalam sistem air demineral, tanpa kealkalian, nilai pH dikawal sepenuhnya oleh CO₂.
2. pH air tulen yang ideal dipengaruhi oleh atmosfera.
Selepas melalui katil bercampur atau sistem EDI, kekonduksian air adalah sangat rendah (< 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.
Ini bukan disebabkan oleh kualiti air yang tidak berkualiti, tetapi dengan tepat kerana kealkalian adalah sifar. Tanpa penimbal kealkalian, air tulen akan serta-merta menyerap jumlah surih CO₂ dari udara, menghasilkan asid karbonik, menyebabkan penurunan pH yang mendadak. Dalam kejuruteraan praktikal, pengedap nitrogen dan langkah-langkah lain digunakan.
Turun naik pH ini hanya memerlukan jumlah surih CO₂ (beberapa miligram seliter), yang hampir tiada kesan ke atas beban ion keseluruhan sistem, tetapi meter pH masih menunjukkan keasidan. Dalam senario ini, pH dan kealkalian tidak mempunyai sebarang hubungan keseimbangan asid karbonik klasik; pH hanya mencerminkan berapa banyak CO₂ air yang baru diserap daripada udara.
3. Mengukur kealkalian tidak bermakna, dan pengukuran pH adalah sukar.
Dalam rawatan air konvensional, kedua-dua parameter ini saling mengesahkan. Dalam air demineral:
Kealkalian berubah daripada penunjuk kawalan kepada "penunjuk kekotoran." Setelah sejumlah besar kealkalian bikarbonat dikesan, ini menunjukkan kegagalan katil pertukaran anion, kebocoran katil bercampur, atau penurunan prestasi EDI, menandakan masalah sistem. Dalam air ternyamineral yang beroperasi secara normal, jumlah kealkalian hendaklah hampir kepada 0.
Pengukuran pH memberikan cabaran teknikal yang ketara. Meter pH biasa mempamerkan tindak balas elektrod yang sangat perlahan dan potensi simpang cecair yang tidak stabil dalam air tulen-konduksi rendah, menyebabkan bacaan hanyut secara drastik.
Nilai pH yang dibaca dalam situasi ini mungkin tidak mewakili aktiviti ion hidrogen sebenar dan tidak boleh digunakan untuk membimbing dos kimia kerana kekurangan kealkalian untuk mengekalkan keseimbangan. Dari segi perindustrian, kawalan pH dalam air demineral selalunya tidak bergantung pada bacaan mutlak daripada meter pH luar talian atau dalam talian tetapi dicapai dengan menambah ammonia mengikut kadar kekonduksian dan kadar aliran tertentu.
4. Untuk mengelakkan kakisan, hubungan kealkalian yang lemah mesti diwujudkan secara buatan.
pH air suapan dandang atau air-tulen tinggi yang digunakan untuk pembersihan cip perlu dilaraskan kepada 8.8-9.3 untuk mengelakkan kakisan keluli. Oleh kerana air tulen tidak mempunyai kealkalian, menambah setitik alkali menyebabkan pH meningkat kepada 10; memperkenalkan sejumlah kecil CO₂ menyebabkan pH turun semula kepada 6.
Oleh itu, kealkalian yang sangat lemah mesti dibuat secara buatan menggunakan agen pengalkali meruap (seperti ammonia atau morfolin):
Apabila ammonia ditambah, ia bergabung dengan air untuk membentuk ammonium hidroksida, memberikan sejumlah kecil kealkalian hidroksida dan menstabilkan pH pada kealkalian yang lemah.
Kealkalian ini bukan kealkalian karbonat, sebaliknya kealkalian lemah yang disumbangkan oleh hidroksida. Peranannya adalah untuk menyediakan pusat penimbal kecil, menghalang pH daripada turun naik secara liar dengan CO₂.
Pada ketika ini, pH dan kealkalian-dipautkan semula. Memandangkan nilai pH sasaran (cth, 9.0), kepekatan ammonia sepadan yang perlu dikekalkan perlu dikira, dan kealkalian lemah ini secara tidak langsung dikunci menggunakan kekonduksian (konduksi khusus). Ringkasnya, ia melibatkan penggunaan jumlah surih kealkalian yang diukur dengan tepat untuk mengawal pH dengan tepat pada tahap penimbal yang sangat rendah.
