pH er den mest afgørende faktor, der påvirker effektiviteten af aluminiumsaltkoagulanter. Det bestemmer direkte formen, de elektriske egenskaber og koagulationsmekanismen for aluminiumsalte i vand, hvilket i sidste ende påvirker koagulationseffekten.
Når aluminiumsalte (såsom aluminiumsulfat Al2(SO4)3 og aluminiumchlorid AlCl3) tilsættes til vand, gennemgår de hurtig hydrolyse, hvilket genererer en række mononukleære og polynukleære hydroxylkomplekser, der til sidst danner amorft aluminiumhydroxid Al(OH)₃-præcipitat. Typerne og proportionerne af disse hydrolyseprodukter er stærkt afhængige af pH.
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorf) + 3H⁺
Når pH stiger, er hydrolyseprodukterne i følgende rækkefølge: Al3+ → Al(OH)2+, Al(OH)2+ → Al(OH)3(s) → Al(OH)4- (aluminat, opløseligt).
Drikke-polyaluminiumchlorid (fast), spray-påført polyaluminiumchlorid (PAC), polyaluminiumchlorid, polymert koaguleringsmiddel
1. I det lave pH-område (normalt<5.5)
Overvejende sammensat af stærkt positivt ladede mononukleære komplekse ioner (såsom Al³⁺, Al(OH)²⁺). Disse stærkt positivt ladede ioner komprimerer effektivt det kolloide dobbeltlag og neutraliserer negativt ladede kolloide partikler (såsom urenheder i de fleste naturlige vandområder), hvilket fører til destabilisering.
Turbiditetsfjernelseseffekten er generelt moderat, men den er effektiv til at fjerne negativt ladet opløst organisk stof (såsom visse humussyrer). De dannede flokke er små og løse.
I dette område afspejles effektiviteten af aluminiumsalte mere i ladningsneutralisering, men den resterende aluminiumkoncentration kan være høj, fordi tilstrækkelig Al(OH)3-udfældning ikke kan dannes. Når pH < 4, eksisterer aluminium næsten udelukkende i form af Al³⁺, hvilket resulterer i dårlig koagulering.
2. Optimalt pH-område (typisk 6,0-7,8)
Overvejende udfælder elektrisk neutralt amorft aluminiumhydroxid Al(OH)3(s), mens det samtidig genererer et stort antal polynukleære hydroxylkomplekser med netværksstrukturer (såsom Al13O4(OH)22437+, dvs. Alklynger).
Under sin dannelse virker Al(OH)₃ som et stort net, der direkte indkapsler og fjerner kolloider og suspenderede faste stoffer i vandet til samtidig-udfældning. Samtidig bygger polynukleære polymerer bro mellem hullerne mellem destabiliserede partikler og danner store, tætte flokke. Dette er den region med den bedste samlede effekt til at fjerne uklarhed, farve og flere forurenende stoffer.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)3-præcipitater genopløses og genererer negativt ladede opløselige komplekse ioner Al(OH)4⁻. På dette tidspunkt mislykkes ladningsneutraliseringen, og den fejende effekt forsvinder. Koagulationseffektiviteten forringes kraftigt, og de dannede flokke genopløses (restabiliserer), hvilket får vandet til at blive grumset igen.
Når pH > 8,5 stiger opløseligheden af aluminium igen. Ved pH > 9 eksisterer aluminium næsten udelukkende i form af Al(OH)4⁻, koaguleringen svigter, og den resterende aluminiumkoncentration stiger igen, potentielt over 0,2 mg/L.
Ved anvendelse af aluminiumsalte til koagulering skal systemets pH (især den øjeblikkelige pH efter blanding) justeres til det optimale område. For aluminiumsulfat er mål-pH-værdien typisk omkring 7,0. Hydrolysen af aluminiumsalte forbruger alkalinitet (HCO₃⁻) i vandet, frigiver H⁺ og forårsager et fald i pH. Hvis råvandets alkalinitet er utilstrækkelig (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.