एल्यूमीनियम नमक कौयगुलांट की प्रभावशीलता को प्रभावित करने वाला पीएच सबसे महत्वपूर्ण कारक है। यह सीधे तौर पर पानी में एल्यूमीनियम लवण के रूप, विद्युत गुणों और जमावट तंत्र को निर्धारित करता है, अंततः जमावट प्रभाव को प्रभावित करता है।
जब एल्यूमीनियम लवण (जैसे एल्यूमीनियम सल्फेट Al₂(SO₄)₃ और एल्यूमीनियम क्लोराइड AlCl₃) को पानी में मिलाया जाता है, तो वे तेजी से हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं, जिससे मोनोन्यूक्लियर और पॉलीन्यूक्लियर हाइड्रॉक्सिल कॉम्प्लेक्स की एक श्रृंखला उत्पन्न होती है, जो अंततः अनाकार एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड Al(OH)₃ अवक्षेपण बनाती है। इन हाइड्रोलिसिस उत्पादों के प्रकार और अनुपात पीएच पर अत्यधिक निर्भर हैं।
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (अनाकार) + 3H⁺
जैसे-जैसे पीएच बढ़ता है, हाइड्रोलिसिस उत्पाद निम्नलिखित क्रम में होते हैं: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)₃(s) → Al(OH)₄⁻ (एल्यूमिनेट, घुलनशील)।
पीने का ग्रेड पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड (ठोस), स्प्रे लगाने वाला पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड (पीएसी), पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड, पॉलीमेरिक कौयगुलांट
1. निम्न पीएच रेंज में (आमतौर पर<5.5)
मुख्य रूप से अत्यधिक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए मोनोन्यूक्लियर कॉम्प्लेक्स आयनों (जैसे Al³⁺, Al(OH)²⁺) से बना है। ये अत्यधिक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन कोलाइडल डबल परत को प्रभावी ढंग से संपीड़ित करते हैं, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कोलाइडल कणों (जैसे कि अधिकांश प्राकृतिक जल निकायों में अशुद्धियों) को बेअसर करते हैं, जिससे अस्थिरता पैदा होती है।
मैलापन हटाने का प्रभाव आम तौर पर मध्यम होता है, लेकिन यह नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए घुलनशील कार्बनिक पदार्थ (जैसे कि कुछ ह्यूमिक एसिड) को हटाने में प्रभावी होता है। गठित झुंड छोटे और ढीले होते हैं।
इस क्षेत्र में, एल्यूमीनियम लवण की प्रभावशीलता चार्ज न्यूट्रलाइजेशन में अधिक परिलक्षित होती है, लेकिन अवशिष्ट एल्यूमीनियम सांद्रता अधिक हो सकती है क्योंकि पर्याप्त अल (ओएच)₃ वर्षा नहीं बन सकती है। जब pH <4 होता है, तो एल्यूमीनियम लगभग पूरी तरह से Al³⁺ के रूप में मौजूद होता है, जिसके परिणामस्वरूप खराब जमाव होता है।
2. इष्टतम पीएच रेंज (आमतौर पर 6.0-7.8)
मुख्य रूप से, विद्युत रूप से तटस्थ अनाकार एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड Al(OH)₃(s) अवक्षेपित होता है, साथ ही साथ नेटवर्क संरचनाओं (जैसे Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺, यानी, Al₁₃ क्लस्टर) के साथ बड़ी संख्या में पॉलीन्यूक्लियर हाइड्रॉक्सिल कॉम्प्लेक्स उत्पन्न करता है।
इसके निर्माण के दौरान, Al(OH)₃ एक बड़े जाल की तरह काम करता है, जो सह-वर्षण के लिए पानी में मौजूद कोलाइड्स और निलंबित ठोस पदार्थों को सीधे घेरता और बहाता है। इसके साथ ही, पॉलीन्यूक्लियर पॉलिमर अस्थिर कणों के बीच अंतराल को पाटते हैं, जिससे बड़े, घने झुंड बनते हैं। यह वह क्षेत्र है जहां मैलापन, रंग और कई प्रदूषकों को हटाने में सबसे अच्छा समग्र प्रभाव है।
3. High pH Zone (typically >8.5)
Al(OH)₃ अवक्षेपित होकर पुन: घुल जाता है, जिससे नकारात्मक रूप से आवेशित घुलनशील जटिल आयन Al(OH)₄⁻ उत्पन्न होता है। इस बिंदु पर, चार्ज न्यूट्रलाइज़ेशन विफल हो जाता है, और व्यापक प्रभाव गायब हो जाता है। जमाव क्षमता में तेजी से गिरावट आती है, और गठित फ्लॉक्स फिर से घुल जाते हैं (पुनः स्थिर हो जाते हैं), जिससे पानी फिर से गंदला हो जाता है।
जब pH > 8.5 होता है, तो एल्यूमीनियम की घुलनशीलता फिर से बढ़ जाती है। pH > 9 पर, एल्यूमीनियम लगभग पूरी तरह से Al(OH)₄⁻ के रूप में मौजूद होता है, जमावट विफल हो जाती है, और अवशिष्ट एल्यूमीनियम सांद्रता फिर से बढ़ जाती है, संभावित रूप से 0.2 mg/L से अधिक हो जाती है।
जमावट के लिए एल्यूमीनियम लवण का उपयोग करते समय, सिस्टम पीएच (विशेष रूप से मिश्रण के बाद तात्कालिक पीएच) को इष्टतम सीमा पर समायोजित किया जाना चाहिए। एल्यूमीनियम सल्फेट के लिए, लक्ष्य pH आमतौर पर 7.0 के आसपास होता है। एल्युमीनियम लवणों के जल-अपघटन से पानी में क्षारीयता (HCO₃⁻) खत्म हो जाती है, जिससे H⁺ निकलता है और pH में कमी आती है। यदि कच्चे पानी की क्षारीयता अपर्याप्त है (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.