脱塩水システムにおけるアルカリ度と pH の関係は、従来の水域の関係とはまったく異なります。脱塩水システム (イオン交換、逆浸透 + 混合床/EDI) は、水からほぼすべてのイオンを除去することを目的としており、陰イオン (重炭酸塩、炭酸塩など) としてアルカリ性も当然除去の対象となります。
1. アルカリ性は物理的に分離されますが、酸性ガスは残ります。
カチオン交換体 (カチオン床) では、水中の元の重炭酸アルカリ性が樹脂上の H⁺ と反応し、二酸化炭素 (CO₂) に変換されます。この時点で：
アルカリ度はほぼゼロに低下し (重炭酸塩は樹脂に保持され、H+ は交換されます)、pH は約 4.3 ～ 5.5 に低下します。
この時点での流出水は CO₂ を含む酸性水ですが、その酸性度は強酸性アニオンではなく溶存ガスによるものです。脱炭酸塔（炭素分離器）はまさにこのCO₂を除去するためのものです. 1. CO₂を除去するとpHは急速に6以上に上昇しますが、アルカリ度はゼロのままです。これは、アルカリ性のない脱塩水システムでは、pH 値が CO2 によって完全に制御されていることを示しています。
2. 理想的な純水の pH は大気の影響を受けます。
混合床または EDI システムを通過した後の水の伝導率は非常に低くなります (< 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.
これは水質が基準以下であるためではなく、まさにアルカリ度がゼロであるためです。アルカリ性緩衝剤がないと、純水は空気中の微量の CO₂ を瞬時に吸収して炭酸を生成し、pH の急激な低下を引き起こします。実際の工学では窒素封入などが行われます。
この pH 変動には微量の CO₂ (1 リットルあたり数ミリグラム) しか必要とせず、システム全体のイオン負荷にはほとんど影響しませんが、pH メーターは依然として酸性を示します。このシナリオでは、pH とアルカリ度には古典的な炭酸平衡関係がありません。 pH は、水が空気から吸収したばかりの CO₂ 量のみを反映します。
3. アルカリ度を測っても意味がないし、pH測定も難しい。
従来の水処理では、これら 2 つのパラメータが相互に検証されています。脱塩水の場合:
アルカリ度は管理指標から「不純物指標」に変わります。大量の重炭酸アルカリが検出されると、陰イオン交換床の故障、混合床の漏れ、または EDI 性能の低下を示し、システムの問題を示します。通常動作している脱塩水では、総アルカリ度は 0 に近いはずです。
pH 測定には重大な技術的課題があります。通常の pH 計は、導電率の低い純水では電極の応答が非常に遅く、液間電位が不安定になるため、測定値が大幅にドリフトします。-
この状況で読み取られる pH 値は、真の水素イオン活性を表しておらず、平衡を維持するためのアルカリ度が不足しているため、化学物質の投与のガイドにも使用できない可能性があります。工業的には、脱塩水の pH 制御は、多くの場合、オフラインまたはオンラインの pH メーターからの絶対値に依存せず、特定の導電率と流量に比例してアンモニアを添加することによって実現されます。
4. 腐食を防ぐためには、人為的に弱アルカリ性の関係を確立する必要があります。
鋼の腐食を防ぐために、ボイラー給水または切りくず洗浄に使用される高純度水の pH を 8.8～9.3 に調整する必要があります。{0}純水にはアルカリ性がないため、アルカリを一滴加えると pH が 10 に急上昇します。少量の CO₂ を導入すると、pH が 6 に戻ります。
したがって、揮発性アルカリ化剤 (アンモニアやモルホリンなど) を使用して、非常に弱いアルカリ度を人工的に確立する必要があります。
アンモニアを添加すると、水と結合して水酸化アンモニウムを形成し、少量の水酸化アルカリ性を与え、pHを弱アルカリ性に安定させます。
このアルカリ度は炭酸塩のアルカリ度ではなく、水酸化物による弱アルカリ度です。その役割は、小さな緩衝中心を提供し、CO₂ による pH の激しい変動を防ぐことです。
この時点で、pH とアルカリ度は再び関連付けられます。-目標の pH 値 (たとえば、9.0) が与えられると、維持すべき対応するアンモニア濃度を計算する必要があり、この弱アルカリ性は導電率 (比導電率) を使用して間接的に固定されます。つまり、正確に測定された微量のアルカリ度を使用して、極めて低い緩衝液レベルで pH を正確に制御する必要があります。
