pH er den mest avgjørende faktoren som påvirker effektiviteten til aluminiumsaltkoagulanter. Det bestemmer direkte formen, de elektriske egenskapene og koagulasjonsmekanismen til aluminiumsalter i vann, og påvirker til slutt koagulasjonseffekten.
Når aluminiumsalter (som aluminiumsulfat Al2(SO4)3 og aluminiumklorid AlCl3) tilsettes til vann, gjennomgår de rask hydrolyse, og genererer en rekke mononukleære og polynukleære hydroksylkomplekser, som til slutt danner amorft aluminiumhydroksidutfelling Al(OH)₃. Typene og proporsjonene til disse hydrolyseproduktene er svært avhengig av pH.
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorf) + 3H⁺
Når pH øker, er hydrolyseproduktene i følgende rekkefølge: Al3+ → Al(OH)2+, Al(OH)2+ → Al(OH)3(s) → Al(OH)4- (aluminat, løselig).
Drikke-polyaluminiumklorid (fast), spray-påført polyaluminiumklorid (PAC), polyaluminiumklorid, polymert koaguleringsmiddel
1. I det lave pH-området (vanligvis<5.5)
Overveiende sammensatt av svært positivt ladede mononukleære komplekse ioner (som Al³⁺, Al(OH)²⁺). Disse svært positivt ladede ionene komprimerer effektivt det kolloidale dobbeltlaget, og nøytraliserer negativt ladede kolloidale partikler (som urenheter i de fleste naturlige vannforekomster), noe som fører til destabilisering.
Turbiditetsfjerningseffekten er generelt moderat, men den er effektiv til å fjerne negativt ladet oppløst organisk materiale (som visse humussyrer). De dannede flokkene er små og løse.
I dette området gjenspeiles effektiviteten av aluminiumsalter mer i ladningsnøytralisering, men gjenværende aluminiumkonsentrasjon kan være høy fordi tilstrekkelig Al(OH)3-utfelling ikke kan dannes. Når pH < 4, eksisterer aluminium nesten utelukkende i form av Al³⁺, noe som resulterer i dårlig koagulering.
2. Optimalt pH-område (vanligvis 6,0-7,8)
Overveiende utfeller elektrisk nøytralt amorft aluminiumhydroksyd Al(OH)3(s), mens det samtidig genererer et stort antall polynukleære hydroksylkomplekser med nettverksstrukturer (slik som Al13O4(OH)₂4⁷⁺, dvs. Alclustre).
Under dannelsen virker Al(OH)₃ som et stort nett, som direkte innkapsler og feier bort kolloider og suspenderte faste stoffer i vannet for samtidig-utfelling. Samtidig bygger polynukleære polymerer bro over hullene mellom destabiliserte partikler, og danner store, tette flokker. Dette er regionen med best total effekt for å fjerne turbiditet, farge og flere forurensninger.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)3-utfellinger løses opp igjen, og genererer negativt ladede løselige kompleksioner Al(OH)4-. På dette tidspunktet mislykkes ladningsnøytraliseringen, og sveipeeffekten forsvinner. Koagulasjonseffektiviteten forringes kraftig, og de dannede flokkene løses opp igjen (restabiliserer), noe som fører til at vannet blir grumset igjen.
Når pH > 8,5 øker løseligheten til aluminium igjen. Ved pH > 9 eksisterer aluminium nesten utelukkende i form av Al(OH)4⁻, koagulering svikter, og gjenværende aluminiumkonsentrasjon øker igjen, potensielt over 0,2 mg/L.
Ved bruk av aluminiumsalter for koagulering, må systemets pH (spesielt den øyeblikkelige pH etter blanding) justeres til det optimale området. For aluminiumsulfat er mål-pH vanligvis rundt 7,0. Hydrolysen av aluminiumsalter forbruker alkalitet (HCO₃⁻) i vannet, frigjør H⁺ og forårsaker en reduksjon i pH. Hvis råvannets alkalinitet er utilstrekkelig (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.