pH adalah faktor paling penting yang mempengaruhi efektivitas koagulan garam aluminium. Ini secara langsung menentukan bentuk, sifat listrik, dan mekanisme koagulasi garam aluminium dalam air, yang pada akhirnya mempengaruhi efek koagulasi.
Ketika garam aluminium (seperti aluminium sulfat Al₂(SO₄)₃ dan aluminium klorida AlCl₃) ditambahkan ke dalam air, garam tersebut mengalami hidrolisis cepat, menghasilkan serangkaian kompleks hidroksil mononuklear dan polinuklear, yang akhirnya membentuk endapan aluminium hidroksida amorf Al(OH)₃. Jenis dan proporsi produk hidrolisis ini sangat bergantung pada pH.
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorf) + 3H⁺
Dengan meningkatnya pH, produk hidrolisis berada dalam urutan berikut: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)₃(s) → Al(OH)₄⁻ (aluminat, larut).
Minum-polialuminium klorida tingkat (padat), semprot-polialuminum klorida (PAC), polialuminum klorida, koagulan polimer
1. Dalam kisaran pH rendah (biasanya<5.5)
Sebagian besar terdiri dari ion kompleks mononuklear bermuatan sangat positif (seperti Al³⁺, Al(OH)²⁺). Ion bermuatan sangat positif ini secara efektif menekan lapisan ganda koloid, menetralkan partikel koloid bermuatan negatif (seperti pengotor di sebagian besar badan air alami), yang menyebabkan destabilisasi.
Efek penghilangan kekeruhan umumnya sedang, namun efektif dalam menghilangkan bahan organik terlarut yang bermuatan negatif (seperti asam humat tertentu). Flok yang terbentuk berukuran kecil dan lepas.
Di wilayah ini, efektivitas garam aluminium lebih tercermin dalam netralisasi muatan, namun konsentrasi sisa aluminium mungkin tinggi karena presipitasi Al(OH)₃ yang cukup tidak dapat terbentuk. Ketika pH < 4, aluminium hampir seluruhnya ada dalam bentuk Al³⁺, sehingga mengakibatkan koagulasi yang buruk.
2. Kisaran pH optimal (biasanya 6,0-7,8)
Terutama, aluminium hidroksida amorf Al(OH)₃(s) yang netral secara elektrik mengendap, sekaligus menghasilkan sejumlah besar kompleks hidroksil polinuklir dengan struktur jaringan (seperti Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺, yaitu gugus Al₁₃).
Selama pembentukannya, Al(OH)₃ bertindak seperti jaring besar, langsung membungkus dan menyapu koloid dan padatan tersuspensi di dalam air untuk menghasilkan pengendapan bersama. Secara bersamaan, polimer polinuklir menjembatani kesenjangan antara partikel yang tidak stabil, membentuk flok yang besar dan padat. Ini adalah wilayah dengan efek keseluruhan terbaik dalam menghilangkan kekeruhan, warna, dan berbagai polutan.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)₃ mengendap kembali, menghasilkan ion kompleks larut bermuatan negatif Al(OH)₄⁻. Pada titik ini, netralisasi muatan gagal dan efek penyapuan menghilang. Efisiensi koagulasi menurun tajam, dan flok yang terbentuk larut kembali (menstabilkan kembali), menyebabkan air menjadi keruh kembali.
Ketika pH > 8,5, kelarutan aluminium kembali meningkat. Pada pH > 9, aluminium hampir seluruhnya terdapat dalam bentuk Al(OH)₄⁻, koagulasi gagal, dan konsentrasi sisa aluminium meningkat lagi, berpotensi melebihi 0,2 mg/L.
Saat menggunakan garam aluminium untuk koagulasi, pH sistem (terutama pH sesaat setelah pencampuran) harus diatur ke kisaran optimal. Untuk aluminium sulfat, pH target biasanya sekitar 7,0. Hidrolisis garam aluminium mengkonsumsi alkalinitas (HCO₃⁻) dalam air, melepaskan H⁺ dan menyebabkan penurunan pH. Jika alkalinitas air baku tidak mencukupi (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.
