탈염수 시스템의 알칼리도와 pH 사이의 관계는 기존 수역의 관계와 완전히 다릅니다. 탈염수 시스템(이온 교환, 역삼투 + 혼합층/EDI)은 물에서 거의 모든 이온을 제거하는 것을 목표로 하며, 음이온(중탄산염, 탄산염 등)과 같은 알칼리도 당연히 제거 대상이 됩니다.
1. 알칼리성은 물리적으로 분리되지만 산성기체는 남아있습니다.
양이온 교환기(양이온층)에서는 물 속의 원래 중탄산염 알칼리도가 수지의 H⁺와 반응하여 이산화탄소(CO2)로 전환됩니다. 이 시점에서:
알칼리도는 거의 0으로 떨어지고(중탄산염은 수지에 의해 유지되고 H⁺는 교환됨) pH는 약 4.3-5.5로 떨어집니다.
이 시점의 유출수는 CO2를 함유한 산성수이지만, 그 산성도는 강산성 음이온이 아닌 용해된 가스에서 비롯됩니다. 탈탄소화탑(탄소분리기)은 바로 이 CO2를 제거하기 위한 것입니다.. 1. CO2를 제거하면 pH가 6 이상으로 빠르게 올라가지만 알칼리도는 0으로 유지됩니다. 이는 알칼리도가 없는 탈염수 시스템에서 pH 값이 CO2에 의해 완전히 제어된다는 것을 나타냅니다.
2. 이상적인 순수한 물의 pH는 대기의 영향을 받습니다.
혼합층이나 EDI 시스템을 통과한 후 물 전도도는 매우 낮습니다(< 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.
이는 수질이 불량해서가 아니라 알칼리도가 0이기 때문입니다. 알칼리성 완충제가 없으면 순수한 물은 즉시 공기 중 미량의 CO2를 흡수하여 탄산을 생성하고 pH가 급격히 떨어지게 됩니다. 실제 엔지니어링에서는 질소 밀봉 및 기타 조치가 사용됩니다.
이러한 pH 변동에는 미량의 CO2(리터당 몇 밀리그램)만 필요하며 전체 시스템의 이온 부하에는 거의 영향을 미치지 않지만 pH 측정기는 여전히 산성도를 나타냅니다. 이 시나리오에서 pH와 알칼리도는 고전적인 탄산 평형 관계를 갖지 않습니다. pH는 물이 공기로부터 방금 흡수한 CO2의 양만을 반영합니다.
3. 알칼리도 측정은 의미가 없으며, pH 측정도 어렵습니다.
기존 수처리에서는 이 두 매개변수가 상호 검증됩니다. 탈염수에서:
알칼리도는 제어 지표에서 "불순물 지표"로 변경됩니다. 상당한 양의 중탄산염 알칼리도가 감지되면 이는 음이온 교환층 실패, 혼합층 누출 또는 EDI 성능 저하를 나타내며 시스템 문제를 나타냅니다. 정상적으로 작동하는 탈염수에서 총 알칼리도는 0에 가까워야 합니다.
pH 측정은 중요한 기술적 과제를 제시합니다. 일반 pH 측정기는 낮은-전도도의 순수에서 전극 반응이 매우 느리고 액체 접합 전위가 불안정하여 판독값이 크게 표류하게 됩니다.
이 상황에서 판독된 pH 값은 실제 수소 이온 활성을 나타내지 않을 수도 있고 평형을 유지하기 위한 알칼리도 부족으로 인해 화학 물질 투여를 안내하는 데 사용할 수도 없습니다. 산업적으로 탈염수의 pH 제어는 종종 오프라인 또는 온라인 pH 측정기의 절대 판독값에 의존하지 않고 특정 전도도 및 유량에 비례하여 암모니아를 추가하여 달성됩니다.
4. 부식을 방지하기 위해서는 인위적으로 약알칼리성 관계를 설정해야 합니다.
보일러 급수 또는 칩 세척에 사용되는 고순도수의 pH는 강철 부식을 방지하기 위해 8.8~9.3으로 조정되어야 합니다. 순수한 물에는 알칼리성이 없으므로 알칼리 한 방울을 추가하면 pH가 10으로 급상승합니다. 소량의 CO2를 도입하면 pH가 6으로 다시 떨어집니다.
따라서 휘발성 알칼리화제(예: 암모니아 또는 모르폴린)를 사용하여 매우 약한 알칼리도를 인위적으로 설정해야 합니다.
암모니아를 첨가하면 물과 결합하여 수산화암모늄을 형성하여 소량의 수산화물 알칼리성을 제공하고 약알칼리성에서 pH를 안정화시킵니다.
이 알칼리도는 탄산염 알칼리도가 아니라 수산화물에 의한 약알칼리성입니다. 그 역할은 작은 완충 센터를 제공하여 CO2로 인해 pH가 크게 변동하는 것을 방지하는 것입니다.
이 시점에서 pH와 알칼리도는 다시 연결됩니다.- 목표 pH 값(예: 9.0)이 주어지면 유지해야 하는 해당 암모니아 농도를 계산해야 하며, 이 약알칼리성은 전도도(비전도도)를 사용하여 간접적으로 고정됩니다. 즉, 극도로 낮은 완충 수준에서 pH를 정밀하게 제어하기 위해 정밀하게 측정된 미량의 알칼리도를 사용하는 것입니다.