pH on tärkein alumiinisuolan koagulanttien tehokkuuteen vaikuttava tekijä. Se määrittää suoraan vedessä olevien alumiinisuolojen muodon, sähköiset ominaisuudet ja hyytymismekanismin, mikä vaikuttaa viime kädessä koagulaatiovaikutukseen.
Kun alumiinisuoloja (kuten alumiinisulfaattia Al2(SO4)3 ja alumiinikloridia AlCl3) lisätään veteen, ne hydrolysoituvat nopeasti, jolloin muodostuu sarja yksi- ja moniytimiä hydroksyylikomplekseja, jotka lopulta muodostavat amorfisen alumiinihydroksidin Al(OH)3 sakan. Näiden hydrolyysituotteiden tyypit ja suhteet riippuvat suuresti pH:sta.
Al³⁺ + H2O⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)3 (amorfinen) + 3H⁺
pH:n noustessa hydrolyysituotteet ovat seuraavassa järjestyksessä: Al3+ → Al(OH)2+, Al(OH)22+ → Al(OH)3(s) → Al(OH)₄⁻ (aluminaatti, liukoinen).
Juoma-laatuinen polyalumiinikloridi (kiinteä), spray{1}}polyalumiinikloridi (PAC), polyalumiinikloridi, polymeerinen koagulantti
1. Alhaisella pH-alueella (yleensä<5.5)
Koostuu pääasiassa erittäin positiivisesti varautuneista mononukleaarisista kompleksi-ioneista (kuten Al³⁺, Al(OH)²⁺). Nämä erittäin positiivisesti varautuneet ionit puristavat tehokkaasti kolloidista kaksoiskerrosta ja neutraloivat negatiivisesti varautuneita kolloidisia hiukkasia (kuten epäpuhtauksia useimmissa luonnollisissa vesistöissä), mikä johtaa epävakauteen.
Sameudenpoistovaikutus on yleensä kohtalainen, mutta se poistaa tehokkaasti negatiivisesti varautuneita liuenneita orgaanisia aineita (kuten tiettyjä humushappoja). Muodostuneet flokit ovat pieniä ja löysät.
Tällä alueella alumiinisuolojen tehokkuus heijastuu enemmän varauksen neutraloinnissa, mutta alumiinin jäännöspitoisuus voi olla korkea, koska riittävää Al(OH)3-saostumista ei voida muodostaa. Kun pH < 4, alumiini esiintyy lähes kokonaan Al3+:n muodossa, mikä johtaa huonoon koaguloitumiseen.
2. Optimaalinen pH-alue (tyypillisesti 6,0-7,8)
Pääasiassa sähköisesti neutraalit amorfiset alumiinihydroksidit Al(OH)3(s) saostuvat, samalla kun ne muodostavat suuren määrän polynukleaarisia hydroksyylikomplekseja verkkorakenteiden kanssa (kuten Al13O4(OH)24⁷⁺, eli Al13-klusterit).
Al(OH)₃ toimii muodostuessaan suurena verkkona, joka kapseloi ja pyyhkäisee suoraan pois vedessä olevat kolloidit ja suspendoituneet kiintoaineet yhteissaostusta varten. Samanaikaisesti polynukleaariset polymeerit täyttävät epävakaiden hiukkasten väliset raot muodostaen suuria, tiheitä flokkeja. Tällä alueella on paras kokonaisvaikutus sameuden, värin ja useiden epäpuhtauksien poistamisessa.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)3-saostumat liukenevat uudelleen muodostaen negatiivisesti varautuneita liukoisia kompleksisia ioneja Al(OH)4⁻. Tässä vaiheessa varauksen neutralointi epäonnistuu ja lakaisuvaikutus katoaa. Koagulaatiotehokkuus heikkenee jyrkästi, ja muodostuneet flokit liukenevat uudelleen (vakauttuvat uudelleen), jolloin vesi muuttuu jälleen sameaksi.
Kun pH > 8,5, alumiinin liukoisuus kasvaa jälleen. pH:ssa > 9 alumiini esiintyy lähes kokonaan Al(OH)4⁻:n muodossa, koagulaatio epäonnistuu ja alumiinin jäännöspitoisuus kasvaa jälleen, mahdollisesti yli 0,2 mg/l.
Käytettäessä alumiinisuoloja koaguloinnissa järjestelmän pH (erityisesti hetkellinen pH sekoituksen jälkeen) on säädettävä optimaaliselle alueelle. Alumiinisulfaatin tavoite-pH on tyypillisesti noin 7,0. Alumiinisuolojen hydrolyysi kuluttaa emäksisyyttä (HCO3⁻) vedessä, vapauttaen H+:ta ja alentaen pH:ta. Jos raakaveden emäksisyys on riittämätön (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.