Hubungan antara alkalinitas dan pH dalam sistem air demineralisasi sangat berbeda dengan hubungan di perairan konvensional. Sistem air demineralisasi (pertukaran ion, osmosis balik + lapisan campuran/EDI) bertujuan untuk menghilangkan hampir semua ion dari air, dan alkalinitas, seperti anion (bikarbonat, karbonat, dll.), secara alami juga ditargetkan untuk dihilangkan.
1. Alkalinitas terpisah secara fisik, tetapi gas asam tetap ada.
Dalam penukar kation (kation bed), alkalinitas bikarbonat asli dalam air bereaksi dengan H⁺ pada resin, berubah menjadi karbon dioksida (CO₂). Pada titik ini:
Alkalinitas turun hingga hampir nol (bikarbonat ditahan oleh resin, H⁺ ditukar), dan pH turun menjadi sekitar 4,3-5,5.
Efluen pada saat ini adalah air asam yang mengandung CO₂, namun keasamannya berasal dari gas terlarut, bukan anion asam kuat. Menara dekarbonasi (pemisah karbon) khusus untuk menghilangkan CO₂. 1. Menghilangkan CO₂ menyebabkan pH dengan cepat naik di atas 6, namun alkalinitasnya tetap nol. Hal ini menunjukkan bahwa dalam sistem air demineralisasi, tanpa alkalinitas, nilai pH sepenuhnya dikendalikan oleh CO₂.
2. PH air murni yang ideal dipengaruhi oleh atmosfer.
Setelah melewati lapisan campuran atau sistem EDI, konduktivitas air menjadi 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.
Hal ini bukan karena kualitas air yang di bawah standar, melainkan karena alkalinitasnya nol. Tanpa penyangga alkalinitas, air murni akan langsung menyerap sejumlah kecil CO₂ dari udara, menghasilkan asam karbonat, yang menyebabkan penurunan pH secara tajam. Dalam rekayasa praktis, penyegelan nitrogen dan tindakan lainnya digunakan.
Fluktuasi pH ini hanya memerlukan sejumlah kecil CO₂ (beberapa miligram per liter), hampir tidak berdampak pada beban ion di seluruh sistem, namun pH meter masih menunjukkan keasaman. Dalam skenario ini, pH dan alkalinitas tidak memiliki hubungan kesetimbangan asam karbonat klasik; pH hanya mencerminkan berapa banyak CO₂ yang baru saja diserap air dari udara.
3. Mengukur alkalinitas tidak ada artinya, dan pengukuran pH sulit dilakukan.
Dalam pengolahan air konvensional, kedua parameter ini saling diverifikasi. Dalam air demineralisasi:
Alkalinitas berubah dari indikator kontrol menjadi “indikator pengotor”. Setelah sejumlah besar alkalinitas bikarbonat terdeteksi, hal ini menunjukkan kegagalan lapisan pertukaran anion, kebocoran lapisan campuran, atau penurunan kinerja EDI, yang menandakan adanya masalah pada sistem. Dalam air demineralisasi yang beroperasi secara normal, alkalinitas total harus mendekati 0.
Pengukuran pH menghadirkan tantangan teknis yang signifikan. Pengukur pH biasa menunjukkan respons elektroda yang sangat lambat dan potensi sambungan cairan yang tidak stabil dalam air murni dengan konduktivitas{1}}rendah, sehingga menyebabkan pembacaan menyimpang secara drastis.
Nilai pH yang dibaca dalam situasi ini mungkin tidak mewakili aktivitas ion hidrogen yang sebenarnya dan juga tidak dapat digunakan untuk memandu pemberian dosis bahan kimia karena kurangnya alkalinitas untuk menjaga keseimbangan. Secara industri, pengendalian pH dalam air demineralisasi seringkali tidak bergantung pada pembacaan absolut dari pengukur pH offline atau online, namun dicapai dengan menambahkan amonia sesuai dengan konduktivitas spesifik dan laju aliran.
4. Untuk mencegah korosi, hubungan alkalinitas yang lemah harus dibuat secara artifisial.
PH air umpan boiler atau air-dengan kemurnian tinggi yang digunakan untuk pembersihan chip perlu disesuaikan ke 8,8-9,3 untuk mencegah korosi baja. Karena air murni tidak memiliki alkalinitas, menambahkan setetes alkali menyebabkan pH melonjak hingga 10; memasukkan sejumlah kecil CO₂ menyebabkan pH turun kembali ke 6.
Oleh karena itu, alkalinitas yang sangat lemah harus dibuat secara artifisial dengan menggunakan bahan alkali yang mudah menguap (seperti amonia atau morfolina):
Ketika amonia ditambahkan, ia bergabung dengan air untuk membentuk amonium hidroksida, memberikan sedikit alkalinitas hidroksida dan menstabilkan pH pada alkalinitas lemah.
Alkalinitas ini bukanlah alkalinitas karbonat, melainkan alkalinitas lemah yang disebabkan oleh hidroksida. Perannya adalah menyediakan pusat penyangga kecil, mencegah pH berfluktuasi secara liar seiring dengan CO₂.
Pada titik ini, pH dan alkalinitas saling terhubung kembali. Mengingat nilai pH target (misalnya, 9,0), konsentrasi amonia yang sesuai harus dipertahankan perlu dihitung, dan alkalinitas lemah ini secara tidak langsung terkunci dalam penggunaan konduktivitas (konduktivitas spesifik). Singkatnya, hal ini melibatkan penggunaan sejumlah kecil alkalinitas yang diukur secara tepat untuk mengontrol pH secara tepat pada tingkat buffer yang sangat rendah.
