Control de pH

La reacción de equilibrio de CO₂ previamente situada es depen­diente del pH. Bajas condiciones de pH conducen la reacción hacia la izquierda, o al CO₂, mientras que altas condiciones de pH mueven la reacción hacia la derecha.

Para Sensores TOC basados en conductividad directa, una con­dición baja de pH puede reducir la concentración de iones dis­ponible para la medición de la conductividad, y por lo tanto, reduce dramáticamente la habilidad para la detección TOC. Por el contrario, un pH elevado puede promover más actividad iónica y teóricamente mejorar la sensibilidad de la medición de conducti­vidad. Lo que es más importante en los aparatos TOC es asegurar una condición consistente de pH con cada muestra, para obtener una previsible proporción de los iones carbón disponible para la medición. En otras palabras, el equilibrio de los productos debe ser impulsado en el mismo punto de la reacción. De otra forma, concentraciones equivalentes de carbono pueden producir resul­tados muy disparados.

Por esta razón, los Analizadores TOC que manejan muestras de agua de diferentes calidades, emplean adición de ácido para garantizar un pH consistente, esto elimina la variación de pH de las muestras. Aunque el pH del agua ultra pura es confiable­mente consistente, variaciones de pH fr muestras en línea de UPW pueden ocurrir dependiendo de la producción de oxida­ción de productos. En el caso de Sensores TOC de conductividad directa, los productos ácidos pueden contribuir a una tendencia positiva en los resultados TOC, con productos básicos se induce una tendencia negativa, a menos claro, que el dispositivo cuente con un control de pH.

Un controversial ejemplo en la industria de los semiconductores refiere la respuesta del dispositivo TOC a la urea. Urea y otros compuestos que contienen nitrógeno han demostrado ser perju­diciales para determinados procesos de semiconductores. Estos compuestos son inherentemente difíciles de oxidar, presentan una serie de desafíos para los sensores TOC de conductividad directa. Además de las condiciones de pH y conductividad indu­cidos por la urea, la baja velocidad de reacción también debe ser tratada adecuadamente. La tendencia positiva del resultado debe esperarse por la formación de ácido nítrico, el cual no se observa en los aparatos Anatel o Thornton debido a la baja ciné­tica de la reacción de oxidación. En el caso del Anatel, el aparato es virtualmente “ciego” a urea.

En instrumentos como el Sievers modelo 500 que utiliza el método de UV/Membrana/Conductimetría la membrana selec­tiva de CO2 funciona como aislamiento para CO2. Por exclusión de sub-productos no basados en carbón de la medición de con­ductividad, el potencial de cambio de pH de la oxidación de los productos se redice al mínimo.

A continuación se presenta un marco visual para tres tecnologías TOC basadas en UV/Conductividad comúnmente usadas en apli­caciones de UPW.

Los sensores TOC muestran un diseño simplificado con menos partes que resultan en un marcado aho­rro de manufactura. En cada caso, una muestra está expuesta a radiación UV y el aumento de la conductividad resultante se mide, sea o no producida por oxidación de carbono orgánico o producto de oxidación de compuestos no basados en carbono. El método de Membrana/Conductometría, sin embargo, utiliza grandes longitudes para garantizar la exactitud requerida por un Analizador TOC. Las principales diferencias son:

- El Analizador utiliza una permeable membrana selectiva de gas CO2 para garantizar que sólo la disociación del CO2 en agua contribuya a la medición de la conductividad.

- Dos son los modelos de medición utilizados. Uno mide la conductividad, tanto de la muestra como del CO2 que se produce en la oxidación. El segundo mide exclusivamente la conductividad de la muestra. Este diferencial de medi­ción posteriormente ayudara a la definición de la exactitud de la medición.

- El agua del lado derecho de cada módulo de medición es continuamente tratado por una resina de intercambio iónico con el fin de mantener la más alta pureza (más baja conduc­tividad) posible. Esto asegura un nivel básico para medir el incremento de la conductividad inducida por el CO2 proce­dente de la cámara de oxidación. El diseño sirve para optimi­zar tanto la sensibilidad como la exactitud de la medición.