No.6 朱华玲等：不同电解顺体系中士壤胶体凝聚动力学的动态光敢射研究 1229 表1不同电解质浓度中黄壤胶体的电化学性质 Table 1 Electrochemical properties of yellow earth colloid in different types and concentrations of electrolytes KNO.Mmmol-L-) N c(Mg(NO)V(mmolL-） W 02623 19924 0.00 0.262 924 -0.161 10233 0.0 0119 121 -01340 457 045 我35 90 -0.1222 3.237 1.80 0.094 4.178 180 01105 2289 1.50 -0.065 2.642 is surface potential,is thickness of diffuse double layer. 动态静态激光光散射仪，型号B1-200SM,其相关器 mmol-L凝聚过程中，光强从平稳直接转为快速下 为BI.9000AT.激光器为15mW,入射光波长532nm 降，最后又趋于平稳.另外，在Mg(NO,2体系0.45 在90°角检测1h光强不变来确定光源的稳定性 450mmol-L-1和KN0体系45-180mmol-L-的餐聚 打开激光器预热20min.并使温控翠将测量体 过程中，光强变化的前段（稳定时间段即MgNO 系温度控制为25℃.取待测样品10mL放入散身 体系为0 16min,KNO,体系为0-23min几乎重 瓶.测定样品的水力直径为(150±10)nm.然后再 光强的变化可以反映凝聚动态过程中布朗运动 不同浓度的电解质1mL.在加入电解质后摇匀，放 和重力作用的相对关系.当不加电解质时，体系不凝 入样品池后30s开始记录散射光强、有效粒径随时 聚，几乎完全受布朗运动控制呈稳定分散状态，光强 间的变化 在没有重力沉降的影响下表现为稳定：电解质浓 低时，有效碰撞概率小，凝聚速率缓慢，体系有足够 2结果与计论 的时间使重力作用产生影响（但还没起支配作用） 2.1土壤胶体凝聚过程散射光强随时间的变化 所以 开始凝聚，光强仅缓缓下降.正是由 于凝聚 图1为不同类型、不同浓度电解质中土壤胶体 增长缓慢，疑聚时间只有足够长使疑聚体增大到某 聚过得散射光强的动态变化.可以看出不加由解丽 种程度.才能出现重力支配作用下的光强快速下降 条件下，土壤胶体悬液的散射光强在 100 min 内就 当电解质浓度高时，有效碰撞概率大，凝聚速率快 是稳定的：加电解质条件下，散射光强的动态变化 体系没有足够的时间使重力影响发生，凝聚过程完 表现出两种趋势：一是在Mg(NO)2体系浓度0.09 全由布朗运动支配，所以凝聚过程的光强稳定.直到 0.145 mmol-L和KNO,体系浓度9、18 mmol-L 凝聚体增大到一定程度，扩散系数很小，碰撞概率很 下的凝聚过程中，开始阶段光强缓缓下降，只是在 低，布朗凝聚几平不再发生，重力取代布朗力起 聚后期光强才较快下降；二是在MgNO2体系浓度 配作用.在重力作用下的差速沉降诱发“扫荡式 0.18-4.50 mmol-L1和KN03体系浓度27-180 聚”凝聚体滚雪球式的增大，重力沉降作用使 500r 0w8:网 200 KNO, .). 0 图1不同电解质作用下黄壤胶体凝聚过程光强变化 Fig.1 Variation of scatt differe sfor yellow earth colloid inNo.6 朱华玲等：不同电解质体系中土壤胶体凝聚动力学的动态光散射研究 动态/静态激光光散射仪, 型号BI-200SM, 其相关器 为BI-9000AT. 激光器为15 mW, 入射光波长532 nm. 在90°角检测1 h光强不变来确定光源的稳定性. 打开激光器预热 20 min, 并使温控器将测量体 系温度控制为 25 ℃. 取待测样品 10 mL 放入散射 瓶, 测定样品的水力直径为(150±10) nm, 然后再取 不同浓度的电解质 1 mL. 在加入电解质后摇匀, 放 入样品池后 30 s 开始记录散射光强、有效粒径随时 间的变化. 2 结果与讨论 2.1 土壤胶体凝聚过程散射光强随时间的变化 图1为不同类型、不同浓度电解质中土壤胶体凝 聚过程散射光强的动态变化. 可以看出, 不加电解质 条件下, 土壤胶体悬液的散射光强在 100 min 内都 是稳定的; 加电解质条件下, 散射光强的动态变化 表现出两种趋势: 一是在 Mg(NO3)2 体系浓度 0.09、 0.145 mmol·L-1 和 KNO3 体系浓度 9、18 mmol·L-1 下的凝聚过程中, 开始阶段光强缓缓下降, 只是在凝 聚后期光强才较快下降; 二是在 Mg(NO3)2 体系浓度 0.18 -4.50 mmol·L -1 和 KNO3 体 系 浓 度 27 -180 mmol·L-1 凝聚过程中, 光强从平稳直接转为快速下 降, 最后又趋于平稳. 另外, 在 Mg(NO3)2 体系0.45- 4.50 mmol·L-1和KNO3体系45-180 mmol·L-1 的凝聚 过程中, 光强变化的前段 (稳定时间段即Mg(NO3)2 体系为 0-16 min, KNO3 体系为 0-23 min)几乎重叠. 光强的变化可以反映凝聚动态过程中布朗运动 和重力作用的相对关系. 当不加电解质时, 体系不凝 聚, 几乎完全受布朗运动控制呈稳定分散状态, 光强 在没有重力沉降的影响下表现为稳定; 电解质浓度 低时, 有效碰撞概率小, 凝聚速率缓慢, 体系有足够 的时间使重力作用产生影响(但还没起支配作用), 所以一开始凝聚, 光强仅缓缓下降. 正是由于凝聚体 增长缓慢, 凝聚时间只有足够长使凝聚体增大到某 种程度, 才能出现重力支配作用下的光强快速下降; 当电解质浓度高时, 有效碰撞概率大, 凝聚速率快, 体系没有足够的时间使重力影响发生, 凝聚过程完 全由布朗运动支配, 所以凝聚过程的光强稳定. 直到 凝聚体增大到一定程度, 扩散系数很小, 碰撞概率很 低, 布朗凝聚几乎不再发生, 重力取代布朗力起支 配作用, 在重力作用下的差速沉降诱发“扫荡式凝 聚”[23], 凝聚体滚雪球式的增大, 重力沉降作用使凝 表 1 不同电解质浓度中黄壤胶体的电化学性质 Table 1 Electrochemical properties of yellow earth colloid in different types and concentrations of electrolytes φ0 is surface potential, κ-1 is thickness of diffuse double layer. c(KNO3)/(mmol·L-1) φ0 /V κ-1/nm c(Mg(NO3)2)/(mmol·L-1) φ0 /V κ-1/nm 0 -0.2623 199.24 0.00 -0.2623 199.24 9 -0.1614 10.235 0.09 -0.1198 18.685 18 -0.1496 7.237 0.145 -0.1157 14.721 27 -0.1427 5.909 0.18 -0.1139 13.212 45 -0.1340 4.577 0.45 -0.1061 8.356 90 -0.1222 3.237 1.80 -0.0943 4.178 180 -0.1105 2.289 4.50 -0.0865 2.642 图 1 不同电解质作用下黄壤胶体凝聚过程光强变化 Fig.1 Variation of scattered light intensity with time in aggregation processes for yellow earth colloid in different types and concentrations of electrolytes 1227