1228 Acta Phys.-Chim.Sin.2009 Vol.25 聚体迅速离开光散射检测区，光强因颗粒密度大大 体颗粒浓度迅速减少，而且凝聚体颗粒的增大又带 降低而出现快速下降.当然也有从上部区域沉降下 来了布朗移动性的降低.这两个原因必导致题粒的 来的大凝聚体经村检测区而出现解间强的猛增 碰撞频率急剧下降而使凝聚体粒径增长变缓.也就 所以光强呈离散性下降最后，由于通过检测区的仪 是说该阶段的凝聚过程仍然是扩散控制的.（②）从高 仅是沉降缓慢的小凝聚体体系颜粒密度已大大降 电解质浓度下的“光强-时间”关系图（图1）可以发 低，光强在低位逐渐又趋于稳定. 现该阶段的光强仍然没有改变.表明重力沉降的确 2.2 不同电解质作用下的凝聚体有效粒径的动态 并未显著发生.其原因只能是体系通过DLCA机制 变化 形成了结构疏松、孔隙开放的凝聚体，所以该阶段即 图2为初期凝聚过程中，不同电解质作用下的 使已经形成了如此大的凝聚体颗粒（约2.0um).这 凝聚体有效粒径随时间的变化.可发现，体系的有效 些颗粒仍然可以悬浮在介质中而不发生明显沉降 粒径随时间都有不同程度的增长.在MgNO2体系 由于该阶段还没有速差沉降下的快速凝聚发生，必 0.45450mmol.L4和KN0.体系45-180mmol.L 导致疑聚体增长贿时间出现一个平台 的高浓度条件下.群聚体的增长特征是相似的表现 在KNO,体系9-27mmol-L-和Mg(NO,2体系 在：()凝聚体有效粒径都是先快速增长而后进入缓 0.09-0.18 mmolL的低浓度下，凝聚体有效粒径 缓增长的一个平台：（②）在Mg(NO),体系中最终形 随时间的增长变缓.没有出现粒径增长的 个平台 成的凝聚体有效粒径为2.0um左右.在KNO,体系 并且在如此窄的低浓度范用内，随若申解质浓度略 中为1.7m左右：)由布朗运动支配的凝聚时间 低，凝聚的平均有效粒径也明显降低.原因是，当电 段相同，在Mg(NO,)体系中约为0-16min,在KNO 解质浓度降低到一定程度后，双电层的静电排斥力 体系中约为0-23min,这刚好与平均散射光强的稳 讯速增加右效腊揞概率下隆（小于1）导致凝聚过 定时间段一致（见图1）.在如此宽的高浓度范围内表 程从DLCA的快速凝聚机制逐渐过渡到RLCA慢 现出如此 致的粒径增长特 它给出 了DLCA 速凝聚机制.并且，在RLCA慢速凝聚 ,电解质浓 速凝聚机制的证据，即快速凝聚不受电解质浓度的 度少量地下降，凝聚体有效粒径增长迅速变慢 影响根据DLVO理论申解质浓度高于临界浓度 分析凝聚体有效粒径随时间的增长规律如表2 胶体颗粒间的排斥势垒消失网，颗粒间 经碰撞就 所示，可以看出，在两种电解质体系的DLCA快速 发生凝聚.此条件下有效碰撞概率在任何电解质浓 凝聚中，粒径的增长规律用对数函数拟合普遍地比 度下将始终为1，从而导致DLCA机制下的快速凝 幂函数更优，在RLCA的慢速凝聚中，凝聚体粒径 聚得且右一致的特征 呈幂函数增长或线性增长规律，这与以前许多研究 凝聚体有效粒径增长进入 个平台，也是许多 者提出的两种机制下凝聚体有效粒径增长规律 研究DLCA快速凝聚机制的一个特征调出现这利 不一致 情况的原因是，()在快速凝聚情况下，所有的颗粒 在不同程度的慢凝聚中，分析平均散射光强随 经碰撞就立即发生不可逆凝聚 ,其结果不仅使鲜 时间的变化（图1），在0.18 mmol-L1MgNO2和27 25 KNO 0.5 /min 图2 不同电解质浓度下黄壤胶体凝聚体的有效粒径()增长 Fig.2 Growth of eff r(g)ofagrega for ye wearth colloid in different types and co Acta Phys. -Chim. Sin., 2009 Vol.25 聚体迅速离开光散射检测区, 光强因颗粒密度大大 降低而出现快速下降. 当然也有从上部区域沉降下 来的大凝聚体经过检测区而出现瞬间光强的猛增, 所以光强呈离散性下降. 最后, 由于通过检测区的仅 仅是沉降缓慢的小凝聚体, 体系颗粒密度已大大降 低, 光强在低位逐渐又趋于稳定. 2.2 不同电解质作用下的凝聚体有效粒径的动态 变化 图 2 为初期凝聚过程中, 不同电解质作用下的 凝聚体有效粒径随时间的变化. 可发现, 体系的有效 粒径随时间都有不同程度的增长. 在 Mg(NO3)2 体系 0.45-4.50 mmol·L-1 和 KNO3 体系 45-180 mmol·L-1 的高浓度条件下, 凝聚体的增长特征是相似的, 表现 在: (1) 凝聚体有效粒径都是先快速增长而后进入缓 缓增长的一个平台; (2) 在 Mg(NO3)2 体系中最终形 成的凝聚体有效粒径为 2.0 μm 左右, 在 KNO3 体系 中为 1.7 μm 左右; (3) 由布朗运动支配的凝聚时间 段相同, 在Mg(NO3)2体系中约为0-16 min, 在 KNO3 体系中约为 0-23 min, 这刚好与平均散射光强的稳 定时间段一致(见图 1). 在如此宽的高浓度范围内表 现出如此一致的粒径增长特征, 它给出了 DLCA 快 速凝聚机制的证据, 即快速凝聚不受电解质浓度的 影响. 根据 DLVO 理论, 电解质浓度高于临界浓度, 胶体颗粒间的排斥势垒消失[9], 颗粒间一经碰撞就 发生凝聚, 此条件下有效碰撞概率在任何电解质浓 度下将始终为 1, 从而导致 DLCA 机制下的快速凝 聚过程具有一致的特征. 凝聚体有效粒径增长进入一个平台, 也是许多 研究 DLCA 快速凝聚机制的一个特征[9,14]. 出现这种 情况的原因是, (1) 在快速凝聚情况下, 所有的颗粒 一经碰撞就立即发生不可逆凝聚, 其结果不仅使单 体颗粒浓度迅速减少, 而且凝聚体颗粒的增大又带 来了布朗移动性的降低. 这两个原因必导致颗粒的 碰撞频率急剧下降而使凝聚体粒径增长变缓. 也就 是说该阶段的凝聚过程仍然是扩散控制的. (2) 从高 电解质浓度下的“光强-时间”关系图(图 1)可以发 现, 该阶段的光强仍然没有改变, 表明重力沉降的确 并未显著发生. 其原因只能是体系通过 DLCA 机制 形成了结构疏松、孔隙开放的凝聚体, 所以该阶段即 使已经形成了如此大的凝聚体颗粒(约 2.0 μm), 这 些颗粒仍然可以悬浮在介质中而不发生明显沉降. 由于该阶段还没有速差沉降下的快速凝聚发生, 必 导致凝聚体增长随时间出现一个平台. 在KNO3体系9-27 mmol·L-1和Mg(NO3)2体系 0.09-0.18 mmol·L-1 的低浓度下, 凝聚体有效粒径 随时间的增长变缓, 没有出现粒径增长的一个平台. 并且在如此窄的低浓度范围内, 随着电解质浓度降 低, 凝聚的平均有效粒径也明显降低. 原因是, 当电 解质浓度降低到一定程度后, 双电层的静电排斥力 迅速增加, 有效碰撞概率下降(小于 1), 导致凝聚过 程从 DLCA 的快速凝聚机制逐渐过渡到 RLCA 慢 速凝聚机制. 并且, 在 RLCA 慢速凝聚中, 电解质浓 度少量地下降, 凝聚体有效粒径增长迅速变慢. 分析凝聚体有效粒径随时间的增长规律如表 2 所示, 可以看出, 在两种电解质体系的 DLCA 快速 凝聚中, 粒径的增长规律用对数函数拟合普遍地比 幂函数更优, 在 RLCA 的慢速凝聚中, 凝聚体粒径 呈幂函数增长或线性增长规律, 这与以前许多研究 者提出的两种机制下凝聚体有效粒径增长规律[3,5,7,14] 不一致. 在不同程度的慢凝聚中, 分析平均散射光强随 时间的变化(图 1), 在 0.18 mmol·L-1 Mg(NO3)2 和 27 图 2 不同电解质浓度下黄壤胶体凝聚体的有效粒径(y)增长 Fig.2 Growth of effective diameter (y) of aggregates for yellow earth colloid in different types and concentrations of electrolytes 1228