pH مهمترین عامل موثر بر اثر منعقد کننده نمک آلومینیوم است. این به طور مستقیم شکل، خواص الکتریکی و مکانیسم انعقاد نمک های آلومینیوم در آب را تعیین می کند و در نهایت بر اثر انعقاد تأثیر می گذارد.
هنگامی که نمک های آلومینیوم (مانند سولفات آلومینیوم Al2(SO4)3 و کلرید آلومینیوم AlCl3) به آب اضافه می شوند، تحت هیدرولیز سریع قرار می گیرند و مجموعه ای از مجتمع های هیدروکسیل تک هسته ای و چند هسته ای تولید می کنند و در نهایت آلومینیم هیدروکسید آمورف (OH) را تشکیل می دهند. انواع و نسبت این محصولات هیدرولیز بسیار وابسته به pH است.
Al³+ H2O ⇌ Al(OH)²⁺ + H+
Al³⁺ + 3H2O ⇌ Al(OH)₃ (آمورف) + 3H+
با افزایش pH، محصولات هیدرولیز به ترتیب زیر هستند: Al3+ → Al(OH)2+، Al(OH)2+ → Al(OH)3(s) → Al(OH)4- (آلومینات، محلول).
نوشیدنی-پلی آلومینیوم کلرید (جامد)، اسپری-پلی آلومینیوم کلرید کاربردی (PAC)، پلی آلومینیوم کلرید، منعقد کننده پلیمری
1. در محدوده pH پایین (معمولا<5.5)
عمدتاً از یون های کمپلکس تک هسته ای با بار مثبت بالا (مانند Al3+، Al(OH)2+) تشکیل شده است. این یون های دارای بار مثبت بالا به طور موثر لایه دوگانه کلوئیدی را فشرده می کنند و ذرات کلوئیدی با بار منفی (مانند ناخالصی ها در اکثر آب های طبیعی) را خنثی می کنند و منجر به بی ثباتی می شوند.
اثر حذف کدورت به طور کلی متوسط است، اما در حذف مواد آلی محلول با بار منفی (مانند اسیدهای هیومیک خاص) موثر است. لخته های تشکیل شده کوچک و شل هستند.
در این منطقه، اثربخشی نمکهای آلومینیوم در خنثیسازی بار بیشتر منعکس میشود، اما غلظت آلومینیوم باقیمانده ممکن است بالا باشد زیرا بارش Al(OH)3 کافی نمیتواند تشکیل شود. هنگامی که PH کمتر از 4 باشد، آلومینیوم تقریباً به طور کامل به شکل Al3+ وجود دارد که منجر به انعقاد ضعیف می شود.
2. محدوده pH بهینه (معمولاً 6.0-7.8)
عمدتاً، هیدروکسید آلومینیوم آمورف الکتریسیته خنثی Al(OH)3(s) رسوب می کند، در حالی که به طور همزمان تعداد زیادی کمپلکس هیدروکسیل چند هسته ای با ساختارهای شبکه (مانند Al13O4(OH)2444+، یعنی c14) تولید می کند.
در طول شکلگیری، Al(OH)3 مانند یک شبکه بزرگ عمل میکند و مستقیماً کلوئیدها و جامدات معلق در آب را برای رسوب همزمان محصور میکند و میبرد. به طور همزمان، پلیمرهای چند هسته ای شکاف بین ذرات بی ثبات شده را پل می کنند و لخته های بزرگ و متراکم را تشکیل می دهند. این منطقه ای است که بهترین اثر کلی را در حذف کدورت، رنگ و آلاینده های متعدد دارد.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)3 دوباره حل می شود و یون های پیچیده محلول با بار منفی Al(OH)4- تولید می کند. در این مرحله، خنثی سازی شارژ با شکست مواجه می شود و اثر فراگیر ناپدید می شود. راندمان انعقاد به شدت کاهش می یابد و لخته های تشکیل شده دوباره حل می شوند (تثبیت می شوند) و باعث می شود آب دوباره کدر شود.
هنگامی که PH> 8.5 باشد، حلالیت آلومینیوم دوباره افزایش می یابد. در pH> 9، آلومینیوم تقریباً به طور کامل به شکل Al(OH)4- وجود دارد، انعقاد با شکست مواجه می شود و غلظت آلومینیوم باقی مانده دوباره افزایش می یابد، به طور بالقوه از 0.2 میلی گرم در لیتر بیشتر می شود.
هنگام استفاده از نمک های آلومینیوم برای انعقاد، pH سیستم (به ویژه PH آنی پس از اختلاط) باید در محدوده بهینه تنظیم شود. برای سولفات آلومینیوم، pH هدف معمولاً حدود 7.0 است. هیدرولیز نمک های آلومینیوم باعث مصرف قلیائیت (HCO3-) در آب می شود، H+ آزاد می شود و باعث کاهش pH می شود. اگر قلیائیت آب خام کافی نباشد (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.