ค่า pH เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของสารตกตะกอนเกลืออะลูมิเนียม โดยจะกำหนดรูปแบบ คุณสมบัติทางไฟฟ้า และกลไกการแข็งตัวของเกลืออะลูมิเนียมในน้ำโดยตรง ซึ่งท้ายที่สุดจะส่งผลต่อการแข็งตัวของเลือด
เมื่อเกลืออะลูมิเนียม (เช่น อะลูมิเนียมซัลเฟต Al₂(SO₄)₃ และอะลูมิเนียมคลอไรด์ AlCl₃) ถูกเติมลงในน้ำ เกลือเหล่านั้นจะเกิดการไฮโดรไลซิสอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดชุดของสารเชิงซ้อนไฮดรอกซิลโมโนนิวเคลียร์และโพลีนิวเคลียร์ ในที่สุดก็ก่อตัวเป็นอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์อสัณฐาน Al(OH)₃ ตกตะกอน ประเภทและสัดส่วนของผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสเหล่านี้ขึ้นอยู่กับ pH เป็นอย่างมาก
Al³⁺ + H₂O ⇌ อัล(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ อัล(OH)₃ (สัณฐาน) + 3H⁺
เมื่อ pH เพิ่มขึ้น ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสจะอยู่ตามลำดับต่อไปนี้: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)₃(s) → Al(OH)₄⁻ (อะลูมิเนต, ละลายได้)
โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์เกรดดื่ม (ของแข็ง) แบบสเปรย์-โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์ (PAC) โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์ สารตกตะกอนโพลีเมอร์
1. ในช่วง pH ต่ำ (ปกติ<5.5)
ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนโมโนนิวเคลียร์ที่มีประจุบวกสูง (เช่น Al³⁺, Al(OH)²⁺) ไอออนที่มีประจุบวกสูงเหล่านี้จะบีบอัดชั้นคอลลอยด์สองชั้นอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้อนุภาคคอลลอยด์ที่มีประจุลบเป็นกลาง (เช่น สิ่งเจือปนในแหล่งน้ำธรรมชาติส่วนใหญ่) นำไปสู่การไม่เสถียร
โดยทั่วไปผลการกำจัดความขุ่นจะอยู่ในระดับปานกลาง แต่มีประสิทธิภาพในการกำจัดอินทรียวัตถุที่ละลายซึ่งมีประจุลบ (เช่น กรดฮิวมิกบางชนิด) การจับตัวเป็นก้อนมีขนาดเล็กและหลวม
ในภูมิภาคนี้ ประสิทธิผลของเกลืออะลูมิเนียมจะสะท้อนให้เห็นมากขึ้นในการวางตัวเป็นกลางของประจุ แต่ความเข้มข้นของอะลูมิเนียมที่ตกค้างอาจสูงเนื่องจากการตกตะกอนของ Al(OH)₃ ที่เพียงพอไม่สามารถเกิดขึ้นได้ เมื่อ pH < 4 อลูมิเนียมจะอยู่ในรูปของAl³⁺เกือบทั้งหมด ส่งผลให้การจับตัวเป็นก้อนไม่ดี
2. ช่วง pH ที่เหมาะสม (โดยทั่วไปคือ 6.0-7.8)
โดยส่วนใหญ่ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์อสัณฐานที่เป็นกลางทางไฟฟ้าของ Al(OH)₃(s) จะตกตะกอน ขณะเดียวกันก็สร้างสารประกอบเชิงซ้อนโพลีนิวเคลียร์ไฮดรอกซิลจำนวนมากพร้อมกันพร้อมโครงสร้างเครือข่าย (เช่น Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺ เช่น กระจุก Al₁₃)
ในระหว่างการก่อตัวของมัน Al(OH)₃ ทำหน้าที่เหมือนตาข่ายขนาดใหญ่ ที่ห่อหุ้มและกวาดคอลลอยด์และของแข็งแขวนลอยในน้ำโดยตรงเพื่อการตกตะกอน- ในขณะเดียวกัน พอลินิวเคลียร์โพลีเมอร์เชื่อมช่องว่างระหว่างอนุภาคที่ไม่เสถียร ก่อตัวเป็นก้อนขนาดใหญ่และหนาแน่น นี่คือภูมิภาคที่มีผลโดยรวมที่ดีที่สุดในการขจัดความขุ่น สี และมลพิษหลายชนิด
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)₃ ตกตะกอนให้ละลายใหม่ ทำให้เกิดไอออนเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีประจุลบ Al(OH)₄⁻ ณ จุดนี้ การวางตัวเป็นกลางของประจุจะล้มเหลว และเอฟเฟกต์การกวาดหายไป ประสิทธิภาพการจับตัวเป็นก้อนลดลงอย่างรวดเร็ว และตะกอนที่ก่อตัวจะละลายอีกครั้ง (คงตัว) ทำให้น้ำขุ่นอีกครั้ง
เมื่อ pH > 8.5 ความสามารถในการละลายของอะลูมิเนียมจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง ที่ pH > 9 อะลูมิเนียมจะอยู่ในรูปของ Al(OH)₄⁻ เกือบทั้งหมด การแข็งตัวล้มเหลว และความเข้มข้นของอะลูมิเนียมที่ตกค้างจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง ซึ่งอาจเกิน 0.2 มก./ลิตร
เมื่อใช้เกลืออะลูมิเนียมในการแข็งตัว ต้องปรับ pH ของระบบ (โดยเฉพาะ pH ที่เกิดขึ้นทันทีหลังการผสม) ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุด สำหรับอะลูมิเนียมซัลเฟต โดยทั่วไป pH เป้าหมายจะอยู่ที่ประมาณ 7.0 การไฮโดรไลซิสของเกลืออะลูมิเนียมจะใช้ความเป็นด่าง (HCO₃⁻) ในน้ำ โดยปล่อย H⁺ และทำให้ค่า pH ลดลง หากความเป็นด่างของน้ำดิบไม่เพียงพอ (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.