pH adalah faktor paling penting yang mempengaruhi keberkesanan koagulan garam aluminium. Ia secara langsung menentukan bentuk, sifat elektrik, dan mekanisme pembekuan garam aluminium dalam air, akhirnya mempengaruhi kesan pembekuan.
Apabila garam aluminium (seperti aluminium sulfat Al₂(SO₄)₃ dan aluminium klorida AlCl₃) ditambah ke dalam air, ia akan mengalami hidrolisis pantas, menghasilkan satu siri kompleks hidroksil mononuklear dan polinuklear, akhirnya membentuk mendakan aluminium hidroksida Al(OH)₃ amorf. Jenis dan perkadaran produk hidrolisis ini sangat bergantung kepada pH.
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorfus) + 3H⁺
Apabila pH meningkat, hasil hidrolisis adalah dalam susunan berikut: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)₃(s) → Al(OH)₄⁻ (aluminat, larut).
Minum-gred polialuminum klorida (pepejal), semburan-polialuminum klorida (PAC), polialuminum klorida, koagulan polimer
1. Dalam julat pH yang rendah (biasanya<5.5)
Kebanyakannya terdiri daripada ion kompleks mononuklear bercas sangat positif (seperti Al³⁺, Al(OH)²⁺). Ion bercas sangat positif ini secara berkesan memampatkan lapisan dua koloid, meneutralkan zarah koloid bercas negatif (seperti kekotoran dalam kebanyakan badan air semula jadi), yang membawa kepada ketidakstabilan.
Kesan penyingkiran kekeruhan secara amnya sederhana, tetapi ia berkesan dalam mengeluarkan bahan organik terlarut bercas negatif (seperti asid humik tertentu). Flok yang terbentuk adalah kecil dan longgar.
Di rantau ini, keberkesanan garam aluminium lebih tercermin dalam peneutralan cas, tetapi kepekatan aluminium sisa mungkin tinggi kerana kerpasan Al(OH)₃ yang mencukupi tidak dapat dibentuk. Apabila pH <4, aluminium wujud hampir keseluruhannya dalam bentuk Al³⁺, mengakibatkan pembekuan yang lemah.
2. Julat pH optimum (biasanya 6.0-7.8)
Kebanyakannya, aluminium hidroksida amorfus neutral elektrik Al(OH)₃(s) memendakan, pada masa yang sama menjana sejumlah besar kompleks hidroksil polinuklear dengan struktur rangkaian (seperti Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺, iaitu gugusan Al₁₃).
Semasa pembentukannya, Al(OH)₃ bertindak seperti jaring besar, secara langsung membungkus dan menyapu koloid dan pepejal terampai di dalam air untuk bersama-kerpasan. Pada masa yang sama, polimer polinuklear merapatkan jurang antara zarah yang tidak stabil, membentuk flok yang besar dan padat. Ini adalah rantau yang mempunyai kesan keseluruhan terbaik dalam menghilangkan kekeruhan, warna dan pelbagai bahan pencemar.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)₃ memendakan larut semula, menghasilkan ion kompleks larut bercas negatif Al(OH)₄⁻. Pada ketika ini, peneutralan cas gagal, dan kesan sapuan hilang. Kecekapan pembekuan merosot dengan mendadak, dan flok yang terbentuk melarut semula (menstabilkan semula), menyebabkan air menjadi keruh semula.
Apabila pH > 8.5, keterlarutan aluminium meningkat semula. Pada pH > 9, aluminium wujud hampir keseluruhannya dalam bentuk Al(OH)₄⁻, pembekuan gagal, dan baki kepekatan aluminium meningkat semula, berpotensi melebihi 0.2 mg/L.
Apabila menggunakan garam aluminium untuk pembekuan, pH sistem (terutama pH serta-merta selepas pencampuran) mesti dilaraskan kepada julat optimum. Untuk aluminium sulfat, pH sasaran biasanya sekitar 7.0. Hidrolisis garam aluminium menggunakan kealkalian (HCO₃⁻) dalam air, membebaskan H⁺ dan menyebabkan penurunan pH. Jika kealkalian air mentah tidak mencukupi (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.