(А1(ОН)3 содержится в твердой фазе и концентрация его в растворе постоянна), откуда [Al3+]=k'[H+]3.

Для второго уравнения константа равновесия:

Или

откуда

седиментация примесь коагуляция гидролиз

где к® — ионное произведение воды (величина постоянная, зависящая только от температуры).

Таким образом, растворимость А1(ОН)3 в кислой среде, прямо пропорциональна концентрации водородных ионов в третьей степени [Н+]3, а в щелочной — обратно пропорциональна [Н+].

Осаждение А1(ОН)3 начинается при рН=3 и становится полным при рН=7. Дальнейшее повышение рН ведет к растворению осадка (пептизации), заметному при рН=9. Рентгенографически установлено, что в гидрокарбонатно-хлоридных и гидрокарбонатно-сульфатных средах частички формируются с образованием гидроаргиллита —А1(ОН)3, способного существовать в этих условиях длительное время.

При коагулировании в кислых и нейтральных средах, содержащих небольшое количество гидрокарбонатов, для нейтрализации ионов Н+, накапливающихся в воде при гидролизе A12(S04)3, можно применять смесь A12(S04)3 и NaA102. В этом случае накапливающиеся ионы Н+ будут нейтрализоваться ионами ОН-, образующимися при гидролизе NaAl02:

Если в смеси выдержано необходимое соотношение между A12(S04)3 и NaA102, то при гидролизе значение воды практически не изменяется и гидролиз обоих реагентов протекает достаточно полно.

Гидролиз FeCI3 протекает в три стадии:

Гидролиз железного купороса в воде выражается уравнением

Поскольку растворимость Fe(OH)2 велика и он значительно диссоциирован, равновесие гидролиза сильно смещено влево. Образующийся Fe(OH)2 под действием кислорода, растворенного в воде, окисляется в Fe(OH)3:

Хлопья FeCb наиболее интенсивно образуются при рН=5 . . 7, причем оптимум находится между значениями рН 6,1 и 6,5. Изоэлектрическая точка Fe(OH)3 соответствует значению рН несколько большему, чем 6,5. Хлопьеобразование Fe(OH)3, в отличие от Аl(ОН)3, протекает в значительно более широком диапазоне значений рН. Рентгенографически установлено, что при гидролизе солей железа (III) в гидрокарбонатно-хлоридных и гидрокарбонатно-сульфатных средах образуется одна и та же модификация гидроксида железа(III) — гетитa-FeO(OH). Характерно, что a-гидроксид железа(III) образуется и в случае гидролиза солей железа(II), например, железного купороса, окисляемого хлором или растворенным в воде кислородом при подщелачивании известью.

Для нормальной коагуляции большую роль играют размеры и структура частичек гидроксидов, причем размеры частичек, выделяющихся при гидролизе коагулянтов, зависят главным образом от степени пересыщения раствора. В процессе водоочистки гидролиз солей-коагулянтов протекает в разбавленных растворах, что создает условия слабого пресыщения и благоприятствует образованию крупных частичек при обеспечении необходимого периода времени на их формирование. Структура выделяющихся из раствора частичек зависит от скорости двух протекающих одновременно процессов: беспорядочного слипания частичек при столкновениях (агрегации) и роста кристаллов (ориентации). При незначительном пересыщении главную роль играет скорость ориентации, которая у гидроксидов понижается с увеличением числа гидроксильных ионов, связанных с атомом металла. Поэтому частички гидроксидов двухвалентных металлов имеют кристаллическую форму, а гидроксиды трехвалентных металлов (алюминия и железа) выделяются главным образом в аморфном состоянии.