pH je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím účinnost koagulantů hlinitých solí. Přímo určuje formu, elektrické vlastnosti a mechanismus koagulace hliníkových solí ve vodě, což v konečném důsledku ovlivňuje koagulační účinek.
Když se do vody přidají hlinité soli (jako je síran hlinitý Al2(SO4)3 a chlorid hlinitý AlCl3), podléhají rychlé hydrolýze, čímž se vytvoří řada jednojaderných a vícejaderných hydroxylových komplexů, případně se vytvoří amorfní sraženina hydroxidu hlinitého Al(OH)3. Typy a podíly těchto produktů hydrolýzy jsou vysoce závislé na pH.
Al3⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorfní) + 3H⁺
Jak se pH zvyšuje, jsou produkty hydrolýzy v následujícím pořadí: Al3+ -> Al(OH)2+, Al(OH)2+ -> Al(OH)3(s) -> Al(OH)44 (hlinitý, rozpustný).
Pitný-chlorid hlinitý (pevný), sprej-aplikovaný polyaluminiumchlorid (PAC), polyaluminiumchlorid, polymerní koagulant
1. V oblasti nízkého pH (obvykle<5.5)
Skládá se převážně z vysoce kladně nabitých mononukleárních komplexních iontů (jako je Al3⁺, Al(OH)²⁺). Tyto vysoce kladně nabité ionty účinně stlačují koloidní dvojitou vrstvu, neutralizují záporně nabité koloidní částice (jako jsou nečistoty ve většině přírodních vodních útvarů), což vede k destabilizaci.
Účinek odstranění zákalu je obecně mírný, ale je účinný při odstraňování záporně nabitých rozpuštěných organických látek (jako jsou některé huminové kyseliny). Vytvořené vločky jsou malé a volné.
V této oblasti se účinnost hliníkových solí více odráží v neutralizaci náboje, ale zbytková koncentrace hliníku může být vysoká, protože nelze vytvořit dostatečné srážení Al(OH)3. Při pH < 4 existuje hliník téměř výhradně ve formě Al3⁺, což má za následek špatnou koagulaci.
2. Optimální rozsah pH (obvykle 6,0-7,8)
Precipituje se převážně elektricky neutrální amorfní hydroxid hlinitý Al(OH)3(y), přičemž současně vzniká velké množství polynukleárních hydroxylových komplexů se síťovými strukturami (jako je Al1304(OH)₂₄⁷⁺, tj. klastry Al13).
Al(OH)₃ se během své tvorby chová jako velká síť, která přímo zapouzdřuje a smetá koloidy a suspendované pevné látky ve vodě, aby se spolu-srážely. Současně polyjaderné polymery překlenují mezery mezi destabilizovanými částicemi a vytvářejí velké, husté vločky. Toto je oblast s nejlepším celkovým účinkem při odstraňování zákalu, barvy a více znečišťujících látek.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Sraženiny Al(OH)3 se znovu rozpustí a vytvoří záporně nabité rozpustné komplexní ionty Al(OH)₄⁻. V tomto okamžiku neutralizace náboje selže a efekt zametání zmizí. Účinnost koagulace se prudce zhorší a vzniklé vločky se znovu rozpustí (restabilizují), což způsobí opětovné zakalení vody.
Při pH > 8,5 se rozpustnost hliníku opět zvyšuje. Při pH > 9 existuje hliník téměř výhradně ve formě Al(OH)₄⁻, koagulace selhává a zbytková koncentrace hliníku se opět zvyšuje, potenciálně překračuje 0,2 mg/l.
Při použití hliníkových solí pro koagulaci je třeba upravit pH systému (zejména okamžité pH po smíchání) do optimálního rozsahu. Pro síran hlinitý je cílové pH typicky kolem 7,0. Hydrolýza hlinitých solí spotřebovává alkalitu (HCO₃⁻) ve vodě, uvolňuje H⁺ a způsobuje pokles pH. Pokud je surová voda nedostatečná (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.