[科普中国]-超声附聚

在晶种分解过程中，在超声作用下，较细的晶种除了一般的长大外，同时还会几个颗粒粘附在一起，形成较粗大的颗粒，同时晶种的颗粒数目减少，这种现象称为超声附聚。

简介颗粒的附聚一般发生在粒径相近的细粒子之间，难以发生在不同粒径的粒子之间。而且在附聚时，晶种中粒度相对最小的且粒度相近的离子优先发生附聚，形成略大些的颗粒，略大些的颗粒且粒度相近的又发生附聚1；附聚体只有在晶种表面生成足够的粘结剂时，才能获得牢固的附聚物，因此颗粒的附聚速度与晶种表面的成核速度有很大的关系。表面粗造的晶种比表面光滑的晶种活性点多，易于产生颗粒之间的附聚向溶液中加入易于吸附在晶种面的杂质，可以抑制颗粒的生长，有利于次生成核，因此活性很强的次生晶核之间的附聚现象就随之增加。

关于超声附聚的研究晶种的附聚通常在超声作用下，晶种的附聚可以分成两个步骤（以铝酸钠溶液中的超声附聚为例）：

（1）细粒晶体互相碰撞，其中一些形成松驰的絮凝物，这种现象称为物理絮凝，是个可逆过程，即絮凝物的机械强度很低，可以再破裂为原来的晶粒。

（2）由于铝酸钠溶液的分解，氢氧化铝在未破裂的絮凝物中原生晶粒间的接触处析出而起到一种“粘结剂”的作用，同时在超声过程中将原生晶粒粘结在一起形成较结实的附聚物，这种由于结晶的长大而胶结的现象称为结晶附聚。

氢氧化铝晶粒的附聚主要取决于“粘结剂”氢氧化铝的析出速度（即溶液的析出速度）A和为牢固稳定絮凝物所需的“粘结剂”数量B之间的平衡，A与B之比称为附聚推动力P：

其中： 是溶液中氧化铝的相对过饱和度；

K是分解反应的速度常数；

G0、Gt、Ge。分别是单位体积溶液中原始晶种量、t小时的氢氧化铝析出量和操作条件下的氢氧化铝析出量，kg/m3。

P>0.13是有效附聚的分解条件，所谓有效附聚是指细小的晶粒附聚成较大的颗粒时，不仅粒度变粗而且具有足够的机械强度；当P