विखनिजीकृत जल प्रणालियों में क्षारीयता और पीएच के बीच का संबंध पारंपरिक जल निकायों से बिल्कुल अलग है। डिमिनरलाइज्ड जल प्रणालियों (आयन एक्सचेंज, रिवर्स ऑस्मोसिस + मिश्रित बिस्तर/ईडीआई) का लक्ष्य पानी से लगभग सभी आयनों को निकालना है, और आयनों (बाइकार्बोनेट, कार्बोनेट, आदि) के रूप में क्षारीयता को भी स्वाभाविक रूप से हटाने का लक्ष्य रखा गया है।
1. क्षारीयता भौतिक रूप से अलग हो जाती है, लेकिन अम्लीय गैसें बनी रहती हैं।
कटियन एक्सचेंजर (केशन बेड) में, पानी में मूल बाइकार्बोनेट क्षारीयता राल पर H⁺ के साथ प्रतिक्रिया करती है, जो कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) में परिवर्तित हो जाती है। इस समय:
क्षारीयता लगभग शून्य हो जाती है (राल द्वारा बाइकार्बोनेट को बरकरार रखा जाता है, H⁺ का आदान-प्रदान किया जाता है), और pH लगभग 4.3-5.5 तक गिर जाता है।
इस बिंदु पर प्रवाह CO₂ युक्त अम्लीय पानी है, लेकिन इसकी अम्लता विघटित गैसों से आती है, न कि मजबूत अम्लीय आयनों से। डीकार्बोनेशन टावर (कार्बन विभाजक) इस CO₂. 1. को हटाने के लिए सटीक रूप से है CO₂ को हटाने से pH तेजी से 6 से ऊपर बढ़ जाता है, लेकिन क्षारीयता शून्य रहती है। यह इंगित करता है कि एक विखनिजीकृत जल प्रणाली में, क्षारीयता के बिना, पीएच मान पूरी तरह से CO₂ द्वारा नियंत्रित होता है।
2. आदर्श शुद्ध जल का pH वातावरण से प्रभावित होता है।
मिश्रित बिस्तर या ईडीआई प्रणाली से गुजरने के बाद, जल चालकता बेहद कम होती है (< 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.
ऐसा पानी की घटिया गुणवत्ता के कारण नहीं है, बल्कि इसकी क्षारीयता शून्य होने के कारण है। क्षारीयता बफर के बिना, शुद्ध पानी तुरंत हवा से CO₂ की थोड़ी मात्रा को अवशोषित कर लेगा, जिससे कार्बोनिक एसिड उत्पन्न होगा, जिससे पीएच में तेज गिरावट आएगी। व्यावहारिक इंजीनियरिंग में, नाइट्रोजन सीलिंग और अन्य उपायों का उपयोग किया जाता है।
इस पीएच उतार-चढ़ाव के लिए केवल CO₂ (कुछ मिलीग्राम प्रति लीटर) की थोड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है, जिसका पूरे सिस्टम के आयन लोड पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, लेकिन पीएच मीटर अभी भी अम्लता दिखाता है। इस परिदृश्य में, पीएच और क्षारीयता का कोई क्लासिक कार्बोनिक एसिड संतुलन संबंध नहीं है; पीएच केवल यह दर्शाता है कि पानी ने हवा से कितना CO₂ अवशोषित किया है।
3. क्षारीयता मापना अर्थहीन है, और pH माप कठिन है।
पारंपरिक जल उपचार में, ये दोनों पैरामीटर परस्पर सत्यापित होते हैं। विखनिजीकृत जल में:
क्षारीयता एक नियंत्रण संकेतक से "अशुद्धता संकेतक" में बदल जाती है। एक बार जब बाइकार्बोनेट क्षारीयता की एक महत्वपूर्ण मात्रा का पता लगाया जाता है, तो यह आयन एक्सचेंज बेड विफलता, मिश्रित बेड रिसाव, या ईडीआई प्रदर्शन में कमी, एक सिस्टम समस्या का संकेत देता है। सामान्य रूप से संचालित डिमिनरलाइज्ड पानी में, कुल क्षारीयता 0 के करीब होनी चाहिए।
पीएच माप एक महत्वपूर्ण तकनीकी चुनौती प्रस्तुत करता है। साधारण पीएच मीटर कम चालकता वाले शुद्ध पानी में बेहद धीमी इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया और अस्थिर तरल जंक्शन क्षमता प्रदर्शित करते हैं, जिससे रीडिंग में भारी गिरावट आती है।
इस स्थिति में पढ़ा गया पीएच मान न तो वास्तविक हाइड्रोजन आयन गतिविधि का प्रतिनिधित्व कर सकता है और न ही संतुलन बनाए रखने के लिए क्षारीयता की कमी के कारण रासायनिक खुराक का मार्गदर्शन करने के लिए उपयोग योग्य हो सकता है। औद्योगिक रूप से, डिमिनरलाइज्ड पानी में पीएच नियंत्रण अक्सर ऑफ़लाइन या ऑनलाइन पीएच मीटर से पूर्ण रीडिंग पर निर्भर नहीं होता है, बल्कि विशिष्ट चालकता और प्रवाह दर के अनुपात में अमोनिया जोड़कर प्राप्त किया जाता है।
4. संक्षारण को रोकने के लिए, एक कमजोर क्षारीयता संबंध कृत्रिम रूप से स्थापित किया जाना चाहिए।
स्टील के क्षरण को रोकने के लिए चिप की सफाई के लिए उपयोग किए जाने वाले बॉयलर फीडवाटर या उच्च शुद्धता वाले पानी का पीएच 8.8-9.3 तक समायोजित करने की आवश्यकता है। चूंकि शुद्ध पानी में क्षारीयता नहीं होती, इसलिए क्षार की एक बूंद डालने से पीएच 10 तक बढ़ जाता है; CO₂ की थोड़ी मात्रा डालने से pH वापस 6 तक गिर जाता है।
इसलिए, अस्थिर क्षारीय एजेंटों (जैसे अमोनिया या मॉर्फोलिन) का उपयोग करके बहुत कमजोर क्षारीयता कृत्रिम रूप से स्थापित की जानी चाहिए:
जब अमोनिया मिलाया जाता है, तो यह पानी के साथ मिलकर अमोनियम हाइड्रॉक्साइड बनाता है, जो थोड़ी मात्रा में हाइड्रॉक्साइड क्षारीयता प्रदान करता है और पीएच को कमजोर क्षारीयता पर स्थिर करता है।
यह क्षारीयता कार्बोनेट क्षारीयता नहीं है, बल्कि हाइड्रॉक्साइड्स द्वारा योगदान की गई कमजोर क्षारीयता है। इसकी भूमिका एक छोटा बफर केंद्र प्रदान करना है, जो पीएच को CO₂ के साथ बेतहाशा उतार-चढ़ाव से रोकता है।
इस बिंदु पर, पीएच और क्षारीयता फिर से जुड़े हुए हैं। एक लक्ष्य पीएच मान (उदाहरण के लिए, 9.0) को देखते हुए, बनाए रखने के लिए संबंधित अमोनिया एकाग्रता की गणना की जानी चाहिए, और इस कमजोर क्षारीयता को अप्रत्यक्ष रूप से चालकता (विशिष्ट चालकता) का उपयोग करके बंद कर दिया जाता है। संक्षेप में, इसमें बेहद कम बफर स्तर पर पीएच को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए क्षारीयता की सटीक रूप से मापी गई ट्रेस मात्रा का उपयोग करना शामिल है।
