pH je najdôležitejším faktorom ovplyvňujúcim účinnosť koagulantov solí hliníka. Priamo určuje formu, elektrické vlastnosti a koagulačný mechanizmus hliníkových solí vo vode, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje koagulačný efekt.
Keď sa do vody pridajú hlinité soli (ako je síran hlinitý Al2(SO4)3 a chlorid hlinitý AlCl3), podstúpia ich rýchlu hydrolýzu, čím sa vytvorí séria jednojadrových a viacjadrových hydroxylových komplexov, prípadne sa vytvorí amorfný precipitát hydroxidu hlinitého Al(OH)3. Typy a pomery týchto produktov hydrolýzy sú vysoko závislé od pH.
Al3⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorfný) + 3H⁺
Pri zvyšovaní pH sú produkty hydrolýzy v nasledujúcom poradí: Al3+ -> Al(OH)2~, Al(OH)2~ -> Al(OH)3(s) -> Al(OH)44 (hlinitan, rozpustný).
Pitný-chlorid hlinitý (tuhý), sprej-aplikovaný polyalumíniumchlorid (PAC), polyalumíniumchlorid, polymérny koagulant
1. V oblasti s nízkym pH (zvyčajne<5.5)
Pozostáva prevažne z vysoko kladne nabitých mononukleárnych komplexných iónov (ako je Al3⁺, Al(OH)2⁺). Tieto vysoko kladne nabité ióny účinne stláčajú koloidnú dvojitú vrstvu, čím neutralizujú záporne nabité koloidné častice (ako sú nečistoty vo väčšine prírodných vodných útvarov), čo vedie k destabilizácii.
Účinok odstraňovania zákalu je vo všeobecnosti mierny, ale je účinný pri odstraňovaní negatívne nabitých rozpustených organických látok (ako sú niektoré humínové kyseliny). Vytvorené vločky sú malé a voľné.
V tejto oblasti sa účinnosť hliníkových solí viac odráža v neutralizácii náboja, ale zvyšková koncentrácia hliníka môže byť vysoká, pretože nie je možné vytvoriť dostatočné zrážanie Al(OH)3. Keď pH < 4, hliník existuje takmer výlučne vo forme Al3⁺, čo vedie k zlej koagulácii.
2. Optimálny rozsah pH (zvyčajne 6,0-7,8)
Precipituje sa prevažne elektricky neutrálny amorfný hydroxid hlinitý Al(OH)3(y), pričom súčasne vzniká veľké množstvo polynukleárnych hydroxylových komplexov so sieťovými štruktúrami (ako je Al1304(OH)₂₄⁷⁺, tj klastre Al13).
Al(OH)₃ počas svojej tvorby pôsobí ako veľká sieť, ktorá priamo zapuzdrí a zmetie koloidy a nerozpustné pevné látky vo vode, aby sa spolu-zrážali. Súčasne polyjadrové polyméry premosťujú medzery medzi destabilizovanými časticami a vytvárajú veľké, husté vločky. Toto je oblasť s najlepším celkovým účinkom pri odstraňovaní zákalu, farby a viacerých znečisťujúcich látok.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)3 zrazeniny sa znova rozpustia, čím sa vytvoria záporne nabité rozpustné komplexné ióny Al(OH)₄⁻. V tomto bode neutralizácia náboja zlyhá a efekt zametania zmizne. Účinnosť koagulácie sa prudko zhorší a vytvorené vločky sa znovu rozpustia (restabilizujú), čo spôsobí opätovné zakalenie vody.
Keď pH > 8,5, rozpustnosť hliníka sa opäť zvyšuje. Pri pH > 9 existuje hliník takmer výlučne vo forme Al(OH)₄⁻, koagulácia zlyhá a zvyšková koncentrácia hliníka sa opäť zvyšuje, potenciálne presahuje 0,2 mg/l.
Pri použití hliníkových solí na koaguláciu sa musí pH systému (najmä okamžité pH po zmiešaní) upraviť na optimálny rozsah. Pre síran hlinitý je cieľové pH typicky okolo 7,0. Hydrolýza hliníkových solí spotrebováva zásaditosť (HCO₃⁻) vo vode, uvoľňuje H⁺ a spôsobuje zníženie pH. Ak je alkalita surovej vody nedostatočná (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.