pH är den mest avgörande faktorn som påverkar effektiviteten hos aluminiumsaltkoagulanter. Det bestämmer direkt formen, de elektriska egenskaperna och koaguleringsmekanismen för aluminiumsalter i vatten, vilket i slutändan påverkar koagulationseffekten.
När aluminiumsalter (såsom aluminiumsulfat Al2(SO4)3 och aluminiumklorid AlCl3) tillsätts till vatten, genomgår de snabb hydrolys, vilket genererar en serie mononukleära och polynukleära hydroxylkomplex, som slutligen bildar amorf aluminiumhydroxidprecipitat. Typerna och proportionerna av dessa hydrolysprodukter är starkt beroende av pH.
Al3+ + H2O ⇌ Al(OH)2+ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorf) + 3H⁺
När pH ökar är hydrolysprodukterna i följande ordning: Al3+ → Al(OH)2+, Al(OH)2+ → Al(OH)3(s) → Al(OH)4- (aluminat, lösligt).
Dricks-polyaluminiumklorid (fast), spray-applicerad polyaluminiumklorid (PAC), polyaluminiumklorid, polymert koaguleringsmedel
1. I det låga pH-området (vanligtvis<5.5)
Övervägande sammansatt av starkt positivt laddade mononukleära komplexjoner (såsom Al3+, Al(OH)²+). Dessa mycket positivt laddade joner komprimerar effektivt det kolloidala dubbelskiktet och neutraliserar negativt laddade kolloidala partiklar (som föroreningar i de flesta naturliga vattendrag), vilket leder till destabilisering.
Effekten för att avlägsna grumlighet är i allmänhet måttlig, men den är effektiv för att avlägsna negativt laddat löst organiskt material (som vissa humussyror). De bildade flockarna är små och lösa.
I detta område återspeglas effektiviteten av aluminiumsalter mer i laddningsneutralisering, men den kvarvarande aluminiumkoncentrationen kan vara hög eftersom tillräcklig Al(OH)3-utfällning inte kan bildas. När pH < 4 existerar aluminium nästan uteslutande i form av Al3+, vilket resulterar i dålig koagulering.
2. Optimalt pH-område (vanligtvis 6,0-7,8)
Till övervägande del fälls elektriskt neutral amorf aluminiumhydroxid Al(OH)3(s) ut, samtidigt som den genererar ett stort antal polynukleära hydroxylkomplex med nätverksstrukturer (såsom Al13O4(OH)2447+, dvs Alkluster).
Under sin bildning fungerar Al(OH)₃ som ett stort nät, som direkt kapslar in och sveper bort kolloider och suspenderade ämnen i vattnet för sam-utfällning. Samtidigt överbryggar polynukleära polymerer gapen mellan destabiliserade partiklar och bildar stora, täta flockar. Detta är den region som har den bästa totala effekten för att ta bort grumlighet, färg och flera föroreningar.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)3-fällningar återupplöses och genererar negativt laddade lösliga komplexjoner Al(OH)4-. Vid denna tidpunkt misslyckas laddningsneutraliseringen och den svepande effekten försvinner. Koagulationseffektiviteten försämras kraftigt, och de bildade flockarna löses upp igen (återstabiliseras), vilket gör att vattnet blir grumligt igen.
När pH > 8,5 ökar lösligheten av aluminium igen. Vid pH > 9 existerar aluminium nästan uteslutande i form av Al(OH)4-, koaguleringen misslyckas och den kvarvarande aluminiumkoncentrationen ökar igen, potentiellt överstigande 0,2 mg/L.
Vid användning av aluminiumsalter för koagulering måste systemets pH (särskilt det momentana pH efter blandning) justeras till det optimala området. För aluminiumsulfat är mål-pH vanligtvis runt 7,0. Hydrolysen av aluminiumsalter förbrukar alkalinitet (HCO₃⁻) i vattnet, frigör H+ och orsakar en sänkning av pH. Om råvattnets alkalinitet är otillräcklig (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.