■■■■■ 希釈水の水質とｐＨについて■■■■■

pHとは

pH（power of hydrogenの略）（水素イオン指数）とは、物質の酸性、アルカリ性の度合いを示す数値である。pH（power of hydrogenの略）という記号で表される。pHの読みはピーエイチ（英語読み）、またはペーハー（ドイツ語読み）。日本では1957年にpHのJISを制定する際に読みがピーエイチに定められたが、ペーハーの読みも一般的には多く用いられている。

とくに断らない場合は水溶液中での値を指す。なお、純水はpH=7であり、この酸性度（あるいはアルカリ性度）を中性と呼ぶ。pH値が小さくなればなるほど酸性を示し、逆にpH値が大きくなればなるほどアルカリ性を示している。

pHの定義（基礎編）

水素イオン指数pHは、水素イオン活量を [ H⁺ ] と表すとき、次式により定義される。なお、対数 (log) は底を10とする常用対数を使用する。

酸性の場合、水素イオン活量が水酸化物イオン活量より大きくなり、中性の場合は水素イオン活量と水酸化物イオン活量とが等しくなり、そしてアルカリ性の場合は水素イオン活量より水酸化物イオン活量が大きくなる。

水素イオン指数pHと同様にして、水酸化物イオン指数: pOHを次式により定義することができる。

水素イオン活量 [ H⁺ ] と水酸化物イオン活量 [ OH^- ] の積（水のイオン積）は25℃では1×10^-14 (mol/L)² で一定なので、次式の関係が成り立つ。

純水の場合pH=7（中性）となる。中性を境にpH<7の場合を酸性、pH>7の場合をアルカリ性と呼ぶ。

範囲

通常の物質において、pHは0〜14の値をとる。しかし超酸や超塩基ではpHの値が0より小さく（マイナスに）なる場合や、14を超える場合が存在する。このときpOHの値も14〜0の範囲を超える。例えばpH=-3のときpOH=17。

この資料には、Wikipediaを一部使用させて頂きました。

歴史的には酸の水溶液が示す物性を酸性、灰汁などの水溶液が示す物性をアルカリ性と呼んだ（「アルカリ」は灰を意味するアラビア語に由来する）。

酸性物質とアルカリ性物質とを混合すると、双方の性質を打ち消しあうことが知られており、中和反応と呼ばれる。

塩（えん）が中和反応の生成物であることが判明してくると、「酸と中和反応をして塩を生成する物質群」という物質グループの概念が生まれ、それに対して塩基という呼称が与えられた。これに関連して、塩を形成せず、イオン化していない状態の酸を強調する目的で遊離酸と呼ぶことがある。

酸と塩基の間の反応を、酸塩基反応と呼ぶ。無論、中和反応も酸塩基反応に内包され、マクロなレベルで酸成分と塩基成分を混合する操作に対して使用される場合が多い。

したがって、酸性ないしアルカリ性は水溶液の物性の呼称として用いるのが原義である。逆に塩基性といった場合は、狭義には「酸との相互作用」といった意味であるが、日常ではアルカリ性と塩基性とは混用される場面が多い。（ルイス酸・塩の概念も必要かと）

アレニウスが提唱した定義では、水 H₂O に溶けてプロトン（正確にはヒドロン, 水素イオン）H⁺ を生じる物質を酸、水酸化イオンOH^- を生じる物質を塩基という。この定義にあてはまる酸をアレニウス酸、塩基をアレニウス塩基と呼ぶ。

酸を HA、塩基を ROH とすると、水溶液中で酸は H⁺ を生じ、塩基は OH^- を生じる。

HA → H⁺ + A^-

ROH → R⁺ + OH^-

具体例として、塩化水素 HCl は H₂O に溶けると、H+ を生じるのでアレニウス酸である。

HCl → H⁺ + Cl^-　（正確にはHCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^- だが実質的に H₃O⁺ は H⁺ と同じ。）

水酸化ナトリウム NaOH は H₂O に溶けると、OH^- を生じるのでアレニウス塩基である。

NaOH → Na⁺ + OH^-

この定義において、アンモニアは水酸化物イオンを生じないので塩基ではない。

アレニウス酸とアレニウス塩基を混合すると、塩（えん）及び水を発生する。アレニウス酸・塩基の強度はリトマス試験紙に代表されるさまざまな指示薬やpHメーターなどによって計測することができる。

■■■■■ 弊社製品とイオン及びpHとの関係■■■■■

弊社製品は、潤滑性能及び洗浄性を決定付けるセッケン（Soap）の機能を維持させる必要があります。

この水絡みから来る阻害要因として、

が挙げられます。

　一般の浄水（未処理水）は、水中に溶解して電離（解離）しているプラスイオン（Ｃａ．Ｍｇ．Ｎａ．Ｋ等）と、マイナス対イオン（Ｃｌ．ＳＯ_３．ＣＯ_２等）とからなる成分の総和がｐＨ値を決定し、カリウム・ナトリウム・カルシウム・アルミニウム・アンモニア・水素イオンが代表的なプラスイオンとなります。マイナスイオンの代表は、水酸イオン・塩素・炭酸・硫酸・硝酸・有機酸等となります。　

軟化水装置について

　これらのプラスイオンあるいはマイナスイオンを取り除くことでｐＨを適正に調整することが可能であり、この目的を達成する手段の一つとして、イオン交換樹脂を使った調整法が用いられます。

水酸イオンあるいはマイナスイオンを取り除くイオン交換樹脂と、水素イオンあるいはプラスイオンを取り除くイオン交換樹脂は、根本的に分子構造が異なっており、プラスイオンを取り除くイオン交換樹脂は、液中に水酸イオンあるいはマイナスイオンが残留し、ｐHはアルカリ側へ変化します。　即ちアルカリ成分を投入した時と同じ状況が発生することとなります。（アルカリ添加と同様な効果）従いまして、マイナスイオン交換とプラスイオン交換は同時に行う必要があり、片方だけのイオン交換ｐＨ値の低下や上昇を招くことから、プラスとマイナスイオンの双方を除去できるタイプのイオン交換装置のみ希釈水として適した処理法となります。
　イオン交換樹脂は、再生が可能であり、再生を行う場合は、塩酸と苛性ソーダによる樹脂の再イオン交換が必要となります。　従いまして樹脂のカラム容器は少なくても2本以上が装置に配されている必要があります。イオン交換樹脂自体をレンタル貸し出し。業者が再生している場合は、1本のカラムのみでイオン交換処理が可能です。　この場合、イオン交換総量（カラム一本のイオン交換水製造能力）と再生コストを確認しておく必要があります。

　一方で、原水が微細粒子を多量に含む場合、イオン交換樹脂の交換効率が低下し、イオン交換の前処理として、フィルターを設ける必要があります。　フィルターもしくはプレカラム装置を運用することで処理コストを低減する装置が市販されています。

ボイラー用の調整水製造装置（Na型）は運用上簡易であることから、殆どこのタイプのものが軟化水製造装置として使用されるケースが最も多いシステムですが、気を付けなければならないのは、樹脂に結合するＮａイオンが原水に含まれるＣａ.Ｍｇ等と交換（樹脂に結合する）される反面、交換水中に対イオンとしてのCl, SO₃, CO₂と結合する結果、それらの塩は、エマルションの分離や変色の原因となりますので、基本的に、この片チャンネル・システムは使用不可です。
　ｐＨが低い状況は伸線油剤にとっては速やかに調整が必要な状況であり、イオン交換樹脂による水質のｐＨの調整は好ましいことと考えます。
　一方、運用の開始時期に関しては、イオンが低濃度に移行することにより、油剤の泡立ち性上昇と、腐敗に対する抵抗性の低下が発生する場合があります。

　従いまして、液のなじみ期間を過ぎるまで（2週間前後）伸線液用のフィルター運用を停止し、液停滞の無いように液循環を継続する配慮が必要と考えられます。

■■■■■ 使用液のｐＨ管理について■■■■■

　新液のｐＨ値は製品推奨の希釈範囲において９．４以上の値を示しますが、使用するに従い８台に低下してゆきます。　油剤を安定管理するための管理項目の一つにｐＨ値８．０以上の維持を指標とし、ｐＨ値保持は適正な液補給が必須となります。ｐＨ値が７．０以下となることは、極めて異常なことであり、緊急の回復が必要となります。

 ｐＨ値の低下に関する原因と症状.

　適正な補給管理を実施していたのもかかわらずｐＨが低下し、特にｐＨ値が６台に低下した場合は、第一の対策としてｐＨ値の上昇調整が必要となり、苛性アルカリ投入によるｐＨ上昇対策が急務となります。
ｐＨ値低下の原因は、空気中の炭酸ガスが影響しますが、炭酸ガス自体によるｐＨ値低下は８．５以上に止まることが知られており、炭酸ガス自体による機能低下は除外しても良いようです。
問題となるようなｐＨ低下はｐＨ７．０以下の低下であり、製品の品質低下に直接影響を及ぼすことがあります。　原因として考えられる状況は、バクテリアの増殖・洗い出しによる酸性物質の混入・液成分の劣化・アルカリ物質の流失・ライン外からの混入等が想定され、特にバクテリアの増殖は短期かつ急激に生じる為、最も注意が必要であり、予防の点から安定した新液補給に注意する必要があります。

ｐＨ値が６台に至る低下は、放置することで油剤の基本性能が低下します。
即ち、潤滑性の低下・洗浄性の低下・線材表面品質の低下・断線の増加・線表面の傷増加・製品変色頻度の上昇・機械の腐食・液の分離・悪臭（腐敗雑巾臭）の発生・劣化物の増大・、発泡の増大もしくは減少・線材表面への付着物増大・油剤液色の白色化もしくは赤色化の要因を形成することがあります。　これらの現象は製品品質低下に直接結びつくため、状況把握と改善、原因の除去対策が緊急に必要となります。

ｐＨ調整は使用液が基本機能を保つ上での必要条件であり、すべての調整に優先して調整が実施され、補正されている必要があります。ｐＨ調整終了後に、初めてバランス復帰に必要な添加剤もしくは原液が投入可能となります。

　もしもｐＨ調整を行わずに添加剤・原液を強引に投入すると、反ってｐＨ状況を悪化させ、本来復帰能力を有する油剤の更新を早める結果となることがあります。

 ｐＨ値の復帰方法　

　原水ｐＨが５と極めて低い場合は、水素イオンが過剰であり、水酸イオンを添加することによりｐＨ値を上昇させることが可能です。（アルカリの添加）。　　また、潤滑液がｐＨ値６台以下の低下が起こった場合、まず必要なアルカリ性物質の選定と投入量の設定を行う必要があります。投入量設定の測定は、液量を秤量し（約20ｇを取り分け1/1000ｇの精度で重量を計る）、ｐＨメータの電極を入れたままで、1/10規定濃度の水酸化カリウム水溶液（液量1リッター中に５.６１ｇの水酸化カリウム(KOH)を含む水溶液）を滴下し、ｐＨ８.５に上昇に要する水酸化カリウム水溶液重量もしくは容量を測定します。測定は少なくとも３回以上測定を行い、測定値の変動幅が０.０３ｇもしくは０.０３ｍｌ以内であることを確認した後、3測定の平均値を算出し測定値とします。
　測定値に５.６１を乗じ、取り分け液量（ｇもしくはｍｌ）で割ることにより使用液１ｇ当たりのアルカリ所要量（ｍｇ/ｇ）が求まります。投入に要するアルカリ所要量（水酸化カリウム）は、液量全体に比例換算することで求めることが出来ます。
　実際のｐＨ調整のアルカリ剤としては、炭酸カリウム/ナトリウム・過炭酸ナトリウム・水酸化ナトリウム/カリウム等を使用することが出来ます。特に過炭酸ナトリウムは（酸素系漂白剤）として市販されているため、よく調整に用いられます。　過炭酸ナトリウムは粉末を直接投入する必要があり、投入時に発生する酸素はバクテリアの増殖抑制に効果があります。
　アルカリの投入は、約30倍の水に希釈し、水溶液を液の停滞が少ない部位を選んで投入してください。　投入は一気に行わず、16リッターをおおよそ5分間程度の時間をかけて注入して下さい。（点滴を連想してください）

所要量のアルカリを投入したにも拘わらず、所定のｐＨに達しない場合は、液量の総量を少なく見積もったか、一定期間のｐＨ低下率が変化したことによるものであり、新たにｐＨ上昇に必要量測定を再試験して下さい。また所定のアルカリ投入により、所定以上のｐＨ値に至らぬ用に、液量の算定と濃度変化に充分注意する必要があります。

現場でｐＨ調整を行う場合、計算値の全量を１回で投入するのではなく、所定量を３分割し、注意深く投入を行う必要があります。
（pH調整に使用する薬品は劇物ですので、それらの扱いには必ず該当免許・所有者立会いの下で行って下さい）
ｐＨの調整後、臭気に変化が生じ、液の色が通常の色調が戻ったならばｐＨ調整は終了したシグナルであり、確認のためｐＨ値の測定を行い、ｐＨ値が８.０以上であれば、石鹸成分・界面活性剤成分・その他の調整・補給を実施して下さい。

例題：　液量10トン＝10000000ｇ

　　　　ｐＨ＝6.5　　濃度＝5％

　　　　ｐＨを8.5に復帰する時に必要な水酸化カリウムの量は..........

■　使用液20.00ｇのサンプルと取り分け、１／１０規定の水酸化カリウムを少量づつ滴下し、混合しながらｐＨの測定を行う。　ｐＨ８.５０に上昇させるための水酸化カリウム所要量は、平均 2.00ｍｌ が得られた。

計算　　アルカリ所要量　　　　 ＝2.00×5.61/20.00＝0.561

　　　　投入に必要なアルカリ量＝0.561×10,000,000ｍｇ

　　　　　　　　　　　      　       ＝5610g

　　　必要なアルカリ量＝5610ｇ　の水酸化カリウムとなります。

　　  水酸化カリウムが手に入らない場合は以下の化合物で代用することが出来ます。

　　　水酸化ナトリウムに換算すると　40/56×5610＝4010ｇ

　　　炭酸ナトリウムに換算すると　　53/56×5610＝5310ｇ

　　　過炭酸ナトリウムに換算すると　83/56×5610＝7870ｇ

　　　炭酸カリウムに換算すると　　　69/56×5610＝6910ｇ

• この調整において、人体・ライン・製品に支障が出た場合、弊社は一切の責任を持ちませんので、予めご承知置き願います。

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