Najważniejszym czynnikiem wpływającym na skuteczność koagulantów na bazie soli glinu jest pH. Określa bezpośrednio postać, właściwości elektryczne i mechanizm koagulacji soli glinu w wodzie, ostatecznie wpływając na efekt koagulacji.
Kiedy sole glinu (takie jak siarczan glinu Al₂(SO₄)₃ i chlorek glinu AlCl₃) dodaje się do wody, ulegają one szybkiej hydrolizie, tworząc szereg jednopierścieniowych i wielopierścieniowych kompleksów hydroksylowych, ostatecznie tworząc amorficzny osad wodorotlenku glinu Al(OH)₃. Rodzaje i proporcje tych produktów hydrolizy w dużym stopniu zależą od pH.
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorficzny) + 3H⁺
Wraz ze wzrostem pH produkty hydrolizy są uporządkowane w następującej kolejności: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)₃(s) → Al(OH)₄⁻ (glinian, rozpuszczalny).
Chlorek poliglinu do picia (stały),-chlorek poliglinu nanoszony w sprayu (PAC), chlorek poliglinu, koagulant polimerowy
1. W niskim zakresie pH (zwykle<5.5)
Składa się głównie z silnie dodatnio naładowanych jednojądrzastych jonów złożonych (takich jak Al³⁺, Al(OH)²⁺). Te wysoce dodatnio naładowane jony skutecznie ściskają podwójną warstwę koloidalną, neutralizując ujemnie naładowane cząstki koloidalne (takie jak zanieczyszczenia w większości naturalnych zbiorników wodnych), co prowadzi do destabilizacji.
Efekt usuwania zmętnienia jest na ogół umiarkowany, ale jest skuteczny w usuwaniu ujemnie naładowanej rozpuszczonej materii organicznej (takiej jak niektóre kwasy humusowe). Powstałe kłaczki są drobne i luźne.
W tym regionie skuteczność soli glinu jest bardziej odzwierciedlona w neutralizacji ładunku, ale resztkowe stężenie glinu może być wysokie, ponieważ nie może wytworzyć się wystarczające wytrącenie Al(OH)3. Gdy pH < 4, glin występuje prawie wyłącznie w postaci Al3⁺, co powoduje słabą koagulację.
2. Optymalny zakres pH (zwykle 6,0-7,8)
Przeważnie elektrycznie obojętny amorficzny wodorotlenek glinu Al(OH)₃(s) wytrąca się, tworząc jednocześnie dużą liczbę wielopierścieniowych kompleksów hydroksylowych o strukturach sieciowych (takich jak Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺, czyli klastry Al₁₃).
Podczas swojego powstawania Al(OH)₃ działa jak duża sieć, bezpośrednio otaczając i wymiatając koloidy i zawieszone ciała stałe w wodzie w celu współ-strącania. Jednocześnie polimery wielopierścieniowe wypełniają luki pomiędzy zdestabilizowanymi cząstkami, tworząc duże, gęste kłaczki. Jest to region o najlepszym ogólnym działaniu w usuwaniu zmętnienia, koloru i wielu substancji zanieczyszczających.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)₃ wytrąca się ponownie, tworząc ujemnie naładowane rozpuszczalne jony złożone Al(OH)₄⁻. W tym momencie neutralizacja ładunku kończy się niepowodzeniem i efekt omiatania znika. Skuteczność koagulacji gwałtownie spada, a powstałe kłaczki ponownie rozpuszczają się (restabilizują), powodując ponowne zmętnienie wody.
Gdy pH > 8,5, rozpuszczalność glinu ponownie wzrasta. Przy pH > 9 glin występuje prawie wyłącznie w postaci Al(OH)₄⁻, koagulacja nie zachodzi, a stężenie resztkowego glinu ponownie wzrasta, potencjalnie przekraczając 0,2 mg/l.
W przypadku stosowania do koagulacji soli glinu, pH układu (zwłaszcza chwilowe pH po wymieszaniu) należy dostosować do optymalnego zakresu. W przypadku siarczanu glinu docelowe pH wynosi zwykle około 7,0. Hydroliza soli glinu powoduje zużycie zasadowości (HCO₃⁻) w wodzie, uwalniając H⁺ i powodując spadek pH. Jeśli zasadowość wody surowej jest niewystarczająca (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.
