超聲波技術對仲鎢酸銨結晶過程的影響

仲鎢酸銨超聲波技術是一種協同仲鎢酸銨結晶的技術。超聲波是頻率介於 10k Hz-10MHz 之間，波長在 10cm-0.015cm 範圍的一種聲波，因超聲波具有與光一樣的束射性和類似光的傳播特性，是一種容易積蓄能量的機械振動波。超聲波技術對仲鎢酸銨制取過程的強化促進作用，是由超聲波引入帶來的超聲空化效應、機械作用以及熱作用，而非超聲波直接作用于物仲鎢酸銨。

超聲波技術主要影響仲鎢酸銨溶液結晶過程中的誘導期、晶核的形成以及結晶速率三個方面，其具體影響如下：

（1）對結晶誘導期的影響：超聲效應的機械效應可以極大地增強攪拌力度，而熱效應則可以使溶液粘度減小，降低形核所需的能量壁壘，進而達到縮短結晶誘導期的效果。有學者分析了飽和NH₄Cl水溶液結晶過程中引入超聲波對結晶的影響。結果表明經過超聲處理結晶開始時間比未經過超聲處理的結晶開始時間縮短了55s，且無論是超聲功率的增加和還是超聲處理時間的延長，都可以加快結晶開始時間。仲鎢酸銨在超聲波技術的作用下，發現仲鎢酸銨結晶誘導期縮短，晶核迅速析出，成核速率提升2.74倍，晶體成長速率減緩40.9%，顆粒細微性也由200μm減小到100μm。

（2）對晶體成核的影響：超聲波技術不僅能縮短結晶誘導期，而且還能明顯促進成核。尤其是二次成核，當超聲波功率比較大時，還可以起到晶種添加的作用。對於難以成核的結晶反應或在低濃度下難以成核的結晶過程，施以超聲處理往往也能收穫到不錯的效果。

（3）對結晶反應速率的影響：結晶反應速率主要與溶液溫度、攪拌強度、溶液成分有關。相關研究表明，超聲波技術可以明顯加快結晶反應速率。有學者在四鉬酸銨結晶的機制研究中發現，超聲處理可以明顯強化結晶反應速度。在生成β型四鉬酸銨的反應體系中，常規條件下結晶時需2天左右才能制得四鉬酸銨，而引入超聲處理下只需約10min即可完成反應，並且發生了晶型的轉變。