二级反渗透（RO）系统进水加碱（通常是氢氧化钠 NaOH）的主要目的是提高进水pH值，以去除水中的二氧化碳（CO₂），并提高二级RO系统的脱盐率和产水水质。

核心原理：

1. CO₂的形态转变： 水中溶解的CO₂与水反应形成碳酸（H₂CO₃），并离解为碳酸氢根（HCO₃⁻）和氢离子（H⁺）：CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻

2. 加碱的作用： 加入的NaOH（OH⁻）会与H⁺反应生成水，促使上述平衡向右移动：OH⁻ + H⁺ → H₂O，结果是将游离的CO₂转化为HCO₃⁻。

3. 防止碳酸盐结垢： 在二级RO中，HCO₃⁻会被浓缩。如果没有游离CO₂存在，HCO₃⁻在RO浓缩过程中与Ca²⁺、Mg²⁺等结合形成CaCO₃、MgCO₃沉淀的风险就大大降低。因为HCO₃⁻本身比CO₃²⁻（碳酸根）的溶解度更高，且加碱后pH升高（通常在8.0-9.0范围），朗格利尔饱和指数（LSI）或斯蒂夫和大卫饱和指数（S&DSI）会变得更负（更不容易结垢）。

4. 提高脱盐率： 硼（B）在低pH下主要以不带电的硼酸（H₃BO₃）形式存在，RO膜对其脱除率很低（约50-70%）。加碱提高pH后，部分硼酸转化为带负电的硼酸根离子（B(OH)₄⁻），RO膜对其脱除率显著提高（可达90%以上）。硅的溶解度也随pH升高而增加，有助于减少硅垢风险。

计算加碱量（NaOH）的步骤：

1. 确定目标去除的CO₂量：

需要知道一级RO产水中溶解的CO₂浓度（[CO₂]_feed）。这可以通过以下方式获得：

直接测量： 使用CO₂分析仪测量一级RO产水。

间接计算： 根据一级RO产水的pH值和HCO₃⁻浓度（或碱度），利用碳酸平衡关系计算。公式如下：[CO₂]=[HCO₃⁻]*[H⁺]/K₁

其中：[CO₂]：游离CO₂浓度 (mg/L as CO₂)

[HCO₃⁻]：一级RO产水的HCO₃⁻浓度 (mg/LasCaCO₃ 或 mg/LasHCO₃⁻，注意单位统一)

[H⁺]：氢离子浓度，由pH计算：[H⁺]=10^(-pH)

K₁：碳酸的一级离解常数（25°C时约为4.47×10⁻⁷mol/L）。注意单位转换！ 通常需要将[HCO₃⁻]转换为mol/L，[CO₂]的计算结果再转换回mg/L。

将进水中的绝大部分游离CO₂转化为HCO₃⁻。理论上需要将pH提高到8.2-8.3左右，此时水中几乎全是HCO₃⁻（CO₂极少，CO₃²⁻也很少）。实际操作中，二级RO进水pH通常设定在8.0 - 9.0之间（考虑脱硼、硅溶解度、膜耐受性等因素）。因此，通常需要去除接近100%的游离CO₂。

2. 计算去除CO₂所需的OH⁻摩尔数：

从化学计量关系看，去除1摩尔的CO₂需要1摩尔的OH⁻：CO₂+OH⁻→HCO₃⁻

因此，需要去除的CO₂摩尔数等于需要加入的OH⁻摩尔数。

设：Q=二级RO系统进水量 (m³/h或L/h，注意单位一致性)[CO₂]_feed=一级RO产水中CO₂浓度 (mg/L)

M_CO₂=CO₂的摩尔质量=44g/mol

需要加入的OH⁻摩尔数/小时=(Q*[CO₂]_feed)/M_CO₂

其中 Q*[CO₂]_feed 的单位是mg/h (流量单位如果是L/h) 或g/h (流量单位如果是 m³/h，需要乘以1000将m³转换为L)。最终确保分子是质量单位(g/h或mg/h)，分母是g/mol，结果是mol/h。

3. 计算所需的NaOH量：

NaOH溶于水提供OH⁻：NaOH→Na⁺+OH⁻，即1摩尔NaOH提供1摩尔OH⁻。

M_NaOH=NaOH的摩尔质量=40g/mol

理论NaOH用量 (g/h)=(需要加入的OH⁻摩尔数/小时)*M_NaOH

代入第2步公式：

理论NaOH用量 (g/h)=[ (Q*[CO₂]_feed)/M_CO₂ ]*M_NaOH

理论NaOH用量 (g/h)=[ (Q*[CO₂]_feed)/44 ]*40

理论NaOH用量 (g/h)=(Q*[CO₂]_feed*40)/44≈Q*[CO₂]_feed*0.909

4. 考虑实际因素：

上述计算是理论最小值，仅基于将CO₂转化为HCO₃⁻的化学反应。实际加碱量通常需要大于理论值，主要有以下原因：

中和其它酸性物质： 水中可能存在的微量其他酸性物质（如腐殖酸、投加的阻垢剂本身可能带酸性等）。

抵消CO₂的再溶解： 加碱点后的管道、中间水箱（如果有）可能存在大气中CO₂的再溶解。

达到目标pH： 最终目标是控制二级RO进水的pH值在设定范围（如8.5）。理论计算基于将CO₂转化为HCO₃⁻，但要使pH达到8.5，通常需要稍微过量一点的碱，因为HCO₃⁻本身是一个缓冲体系。pH 8.5对应的[H⁺]远低于pH 5-6（一级RO产水典型pH）时的[H⁺]，需要额外的OH⁻来中和这部分H⁺（主要来自水的离解和HCO₃⁻的进一步离解）。

混合效率： 需要确保碱液与进水充分混合。

实际加碱量通常是理论计算值的1.1-1.5倍。最终的加药量必须根据在线pH表的实时反馈进行精确调节。

5. 计算商品NaOH溶液用量：

工业上通常使用一定浓度的NaOH溶液（如20%、30%、50% w/w）。

设商品NaOH溶液的浓度为 C_NaOH (% w/w, 即质量百分比)，密度为ρ_soln (g/L或 kg/m³，注意单位)。

商品NaOH溶液用量 (L/h)=[理论NaOH用量 (g/h) * 安全系数]/[ (C_NaOH/100) * ρ_soln*1000 ]

(C_NaOH/100)：将百分比浓度转换为小数（如20%=0.2）。

ρ_soln*1000：将密度从kg/m³转换为g/L（如果ρ_soln单位是kg/m³），或者直接使用g/L。(C_NaOH/100)*ρ_soln 就是NaOH溶液中的NaOH质量浓度 (g/L)。

分子理论NaOH用量 (g/h)*安全系数 (如1.2) 是需要加入的纯NaOH质量 (g/h)。

除以NaOH溶液中的NaOH质量浓度 (g/L)，就得到溶液体积流量 (L/h)。