pH ir vissvarīgākais faktors, kas ietekmē alumīnija sāls koagulantu efektivitāti. Tas tieši nosaka alumīnija sāļu formu, elektriskās īpašības un koagulācijas mehānismu ūdenī, galu galā ietekmējot koagulācijas efektu.
Kad alumīnija sāļus (piemēram, alumīnija sulfātu Al2(SO₄)₃ un alumīnija hlorīdu AlCl3) pievieno ūdenim, tie ātri hidrolizējas, veidojot virkni mononukleāru un daudzkodolu hidroksilkompleksu, galu galā veidojot amorfas alumīnija hidroksīda Al(OH)3 nogulsnes. Šo hidrolīzes produktu veidi un proporcijas ir ļoti atkarīgas no pH.
Al³⁺ + H2O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorfs) + 3H⁺
Palielinoties pH, hidrolīzes produkti ir šādā secībā: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)3(s) → Al(OH)₄⁻ (alumināts, šķīstošs).
Dzeramais-polialumīnija hlorīds (ciets), izsmidzināms-polialumīnija hlorīds (PAC), polialumīnija hlorīds, polimēru koagulants
1. Zemā pH diapazonā (parasti<5.5)
Pārsvarā sastāv no ļoti pozitīvi lādētiem mononukleāro kompleksu joniem (piemēram, Al³⁺, Al(OH)²⁺). Šie ļoti pozitīvi lādētie joni efektīvi saspiež koloidālo dubultslāni, neitralizējot negatīvi lādētās koloidālās daļiņas (piemēram, piemaisījumus lielākajā daļā dabisko ūdenstilpņu), izraisot destabilizāciju.
Duļķainības noņemšanas efekts parasti ir mērens, taču tas ir efektīvs, lai noņemtu negatīvi lādētas izšķīdušās organiskās vielas (piemēram, noteiktas humīnskābes). Izveidotie floki ir mazi un irdeni.
Šajā reģionā alumīnija sāļu efektivitāte vairāk atspoguļojas lādiņa neitralizācijā, bet atlikušā alumīnija koncentrācija var būt augsta, jo nevar veidoties pietiekami daudz Al(OH)₃ nokrišņu. Ja pH < 4, alumīnijs gandrīz pilnībā pastāv Al³⁺ formā, kā rezultātā rodas slikta koagulācija.
2. Optimālais pH diapazons (parasti 6,0–7,8)
Pārsvarā izgulsnējas elektriski neitrāls amorfs alumīnija hidroksīds Al(OH)3, vienlaikus radot lielu skaitu daudzkodolu hidroksilkompleksu ar tīkla struktūrām (piemēram, Al₁3O4(OH)₂₄⁷⁺, ti, Al₁₃ kopas).
Veidošanās laikā Al(OH)₃ darbojas kā liels tīkls, tieši iekapsulējot un izslaukot ūdenī esošās koloīdus un suspendētās cietās vielas, lai izgulsnētu{0}}. Tajā pašā laikā polinukleārie polimēri novērš spraugas starp destabilizētajām daļiņām, veidojot lielus, blīvus flokus. Šis ir reģions ar vislabāko kopējo efektu duļķainības, krāsas un daudzu piesārņotāju likvidēšanā.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)₃ nogulsnes atkārtoti izšķīst, radot negatīvi lādētus šķīstošos kompleksos jonus Al(OH)₄⁻. Šajā brīdī lādiņa neitralizācija neizdodas, un slaucīšanas efekts pazūd. Koagulācijas efektivitāte strauji pasliktinās, un izveidotie floki atkārtoti izšķīst (restabilizējas), izraisot ūdens duļķainību.
Kad pH > 8,5, alumīnija šķīdība atkal palielinās. Ja pH > 9, alumīnijs gandrīz pilnībā pastāv Al(OH)₄⁻ formā, koagulācija neizdodas, un atlikušā alumīnija koncentrācija atkal palielinās, potenciāli pārsniedzot 0,2 mg/l.
Izmantojot alumīnija sāļus koagulācijai, sistēmas pH (īpaši momentānais pH pēc sajaukšanas) ir jānoregulē līdz optimālajam diapazonam. Alumīnija sulfātam mērķa pH parasti ir aptuveni 7,0. Alumīnija sāļu hidrolīze patērē ūdenī sārmainību (HCO₃⁻), izdalot H⁺ un izraisot pH pazemināšanos. Ja neapstrādātā ūdens sārmainība ir nepietiekama (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.
