pH yw'r ffactor pwysicaf sy'n effeithio ar effeithiolrwydd ceulyddion halen alwminiwm. Mae'n pennu'n uniongyrchol ffurf, priodweddau trydanol, a mecanwaith ceulo halwynau alwminiwm mewn dŵr, gan ddylanwadu ar yr effaith ceulo yn y pen draw.
Pan ychwanegir halwynau alwminiwm (fel sylffad alwminiwm Al₂(SO₄)₃ ac alwminiwm clorid AlCl₃) at ddŵr, maent yn cael hydrolysis cyflym, gan gynhyrchu cyfres o gymhlygau mononuclear a polyniwclear hydrocsyl, gan ffurfio gwaddod alwminiwm amorffaidd hydrocsid Al(OH)₃ yn y pen draw. Mae mathau a chyfrannau'r cynhyrchion hydrolysis hyn yn ddibynnol iawn ar pH.
Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ (amorffaidd) + 3H⁺
Wrth i pH gynyddu, mae'r cynhyrchion hydrolysis yn y drefn ganlynol: Al³⁺ → Al(OH)²⁺, Al(OH)₂⁺ → Al(OH)₃(s) → Al(OH)₄⁻ (alwminaidd, hydawdd).
Yfed-gradd polyaluminum clorid (solid), chwistrell-cymhwysol polyaluminum clorid (PAC), polyaluminum clorid, polymeric coagulant
1. Yn yr ystod pH isel (fel arfer<5.5)
Yn cynnwys ïonau cymhleth mononiwclear â gwefr bositif iawn yn bennaf (fel Al³⁺, Al(OH)²⁺). Mae'r ïonau hyn â gwefr bositif iawn yn cywasgu'r haen ddwbl colloidal yn effeithiol, gan niwtraleiddio gronynnau colloidal â gwefr negyddol (fel amhureddau yn y rhan fwyaf o gyrff dŵr naturiol), gan arwain at ansefydlogi.
Mae'r effaith tynnu cymylogrwydd yn gymedrol yn gyffredinol, ond mae'n effeithiol wrth gael gwared ar ddeunydd organig toddedig â gwefr negyddol (fel rhai asidau hwmig). Mae'r flocs ffurfiedig yn fach ac yn rhydd.
Yn y rhanbarth hwn, mae effeithiolrwydd halwynau alwminiwm yn cael ei adlewyrchu'n fwy mewn niwtraliad gwefr, ond gall y crynodiad alwminiwm gweddilliol fod yn uchel oherwydd na ellir ffurfio digon o wlybaniaeth Al(OH)₃. Pan fydd pH < 4, mae alwminiwm yn bodoli bron yn gyfan gwbl ar ffurf Al³⁺, gan arwain at geulo gwael.
2. Ystod pH gorau posibl (yn nodweddiadol 6.0-7.8)
Yn bennaf, mae alwminiwm hydrocsid amorffaidd niwtral yn drydanol Al(OH)₃(s) yn gwaddodi, tra ar yr un pryd yn cynhyrchu nifer fawr o gymhlygion hydrocsyl polyniwclear gyda strwythurau rhwydwaith (fel Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺, hy, Al₁₃ clystyrau).
Yn ystod ei ffurfiant, mae Al(OH)₃ yn gweithredu fel rhwyd fawr, gan amgáu ac ysgubo coloidau a solidau crog yn uniongyrchol yn y dŵr ar gyfer cyd- ddyddodiad. Ar yr un pryd, mae polymerau polyniwclear yn pontio'r bylchau rhwng gronynnau ansefydlog, gan ffurfio fflocs mawr, trwchus. Dyma'r rhanbarth sydd â'r effaith gyffredinol orau o ran cael gwared ar gymylogrwydd, lliw a llygryddion lluosog.
3. High pH Zone (typically >8.5)
Mae Al(OH)₃ yn ailhydoddi gwaddod, gan gynhyrchu ïonau hydawdd hydawdd â gwefr negatif Al(OH)₄⁻. Ar y pwynt hwn, mae niwtraliad tâl yn methu, ac mae'r effaith ysgubol yn diflannu. Mae effeithlonrwydd ceulo'n dirywio'n sydyn, ac mae'r fflociau ffurfiedig yn ail-hydoddi (ailsefydlu), gan achosi i'r dŵr droi'n gymylog eto.
Pan fydd pH > 8.5, mae hydoddedd alwminiwm yn cynyddu eto. Ar pH > 9, mae alwminiwm yn bodoli bron yn gyfan gwbl ar ffurf Al(OH) ₄⁻, mae ceulad yn methu, ac mae'r crynodiad alwminiwm gweddilliol yn cynyddu eto, o bosibl yn fwy na 0.2 mg/L.
Wrth ddefnyddio halwynau alwminiwm ar gyfer ceulo, rhaid addasu pH y system (yn enwedig y pH ar unwaith ar ôl cymysgu) i'r ystod optimaidd. Ar gyfer sylffad alwminiwm, mae'r pH targed fel arfer tua 7.0. Mae hydrolysis halwynau alwminiwm yn defnyddio alcalinedd (HCO₃⁻) yn y dŵr, gan ryddhau H⁺ ac achosi gostyngiad mewn pH. Os yw'r alcalinedd dŵr crai yn annigonol (<50 mg/L as CaCO₃), lime (CaO) or sodium carbonate (Na₂CO₃) must be added to maintain pH stability.