標籤: 暫無標籤

熱的飽和溶液冷卻后,溶質以晶體的形式析出,這一過程叫結晶。

1 結晶 -基本解釋

結晶水的結晶
結晶的解釋有
1、物質從液態(溶液或溶融狀態)或氣態形成晶體的過程。
2、晶體,即原子、離子或分子按一定的空間次序排列而形成的固體。也叫結晶體。
3、比喻珍貴的成果。例如:勞動的結晶/愛情的結晶。

2 結晶 -介紹

從液態(溶液或熔融物)或氣態原料中析出晶體物質,是一種屬於熱、質傳遞過程的單元操作。從熔融體析出晶體的過程用於單晶製備,從氣體析出晶體的過程用於真空鍍膜,而化工生產中常遇到的是從溶液中析出晶體。根據液固平衡的特點,結晶操作不僅能夠從溶液中取得固體溶質,而且能夠實現溶質與雜質的分離,藉以提高產品的純度。

早在5000多年前,人們已開始利用太陽能蒸濃海水製取食鹽。現在結晶已發展成為從不純的溶液里製取純凈固體產品的經濟而有效的操作。許多化工產品(如染料、塗料、醫藥品及各種鹽類等)都可用結晶法製取,得到的晶體產品不僅有一定純度,而且外形美觀,便於包裝、運輸、貯存和應用。

3 結晶 -原理

結晶溶質從溶液中析出的過程,可分為晶核生成(成核)和晶體生長兩個階段,兩個階段的推動力都是溶液的過飽和度(溶液中溶質的濃度超過其飽和溶解度之值)。晶核的生成有三種形式:即初級均相成核、初級非均相成核及二次成核。在高過飽和度下,溶液自發地生成晶核的過程,稱為初級均相成核;溶液在外來物(如大氣中的微塵)的誘導下生成晶核的過程,稱為初級非均相成核;而在含有溶質晶體的溶液中的成核過程,稱為二次成核。二次成核也屬於非均相成核過程,它是在晶體之間或晶體與其他固體(器壁、攪拌器等)碰撞時所產生的微小晶粒的誘導下發生的。

對結晶操作的要求是製取純凈而又有一定粒度分佈的晶體。晶體產品的粒度及其分佈,主要取決於晶核生成速率(單位時間內單位體積溶液中產生的晶核數)、晶體生長速率(單位時間內晶體某線性尺寸的增加量)及晶體在結晶器中的平均停留時間。溶液的過飽和度,與晶核生成速率和晶體生長速率都有關係,因而對結晶產品的粒度及其分佈有重要影響。在低過飽和度的溶液中,晶體生長速率與晶核生成速率之比值較大(見圖),因而所得晶體較大,晶形也較完整,但結晶速率很慢。在工業結晶器內,過飽和度通常控制在介穩區內,此時結晶器具有較高的生產能力,又可得到一定大小的晶體產品。

晶體在一定條件下所形成的特定晶形,稱為晶習。向溶液添加或自溶液中除去某種物質(稱為晶習改變劑)可以改變晶習,使所得晶體具有另一種形狀。這對工業結晶有一定的意義。晶習改變劑通常是一些表面活性物質以及金屬或非金屬離子。

4 結晶 -結晶方法

結晶結晶
按產生過飽和度的手段分以下三種:①冷卻結晶。將溶液冷卻,使之成為過飽和。此法對於溶解度隨溫度降低而顯著減小的物系尤為適用。②蒸髮結晶。除去部分溶劑使溶液成為過飽和。此法適用於溫度變化對溶解度影響不大或具有逆溶解度(溶解度隨溫度下降而增大)的物系。③真空結晶。將溶液在真空下閃急蒸發,溶液在濃縮和冷卻雙重作用下達到過飽和,此法在工業結晶中應用最廣(見彩圖)。此外,還有鹽析結晶(向溶液中加入溶解度大的鹽類,以降低被結晶溶質的溶解度,使達到過飽和)等其他方法。
結晶結晶

 

 

 

 

  

結晶結晶
結晶結晶
結晶結晶

通常的結晶過程是從揮發性溶液中提取不揮發性溶質。但某些相對揮發度很小而不宜採用精餾分離的液體混合物,可利用各組分熔點的差異,採取多級分步結晶法(反覆進行熔融和部分結晶的方法)加以提純或分離,如從間位、鄰位和對位二甲苯混合物中提取對位二甲苯。

5 結晶 -結晶過程

結晶的確是一門學問,國內在結晶方面專家首推天津大學化工學院的王靜康院士。關於這方面的理論書籍不 少,但是真正具體到每一類物質或每個物質,他們又不完全相同。共性的東西可能是理論上的,具體到每一類化合物的結晶過程的討論可能對大家最有幫助。溶劑的選擇(單一或複合)、結晶溫度,攪拌速度,攪拌方式,過飽和度的選擇,養晶的時間,溶媒滴加的方式和速率等等,另外,在溶解、析晶、養晶這些過程中,上述溫度、攪拌速度、時間多少、加入方式和速度還不完全一樣。所以諸多因素疊加在一起,更是覺得難度大。 一般說來,先應該選擇主要的條件,使結晶過程能夠進行下去,得到晶體,然後再優化上述條件。條件成熟后,才能進行中試和生產。如果是進行理論研究可能著重點就不一樣了。如果是搞應用研究,那麼溶劑相對來說不難選擇,關鍵點在於使用這種溶劑能否找到過飽和點,過飽和點區間是不是好控制。如果過飽和點不好選,或過飽和度不夠,很難析晶,更別提養晶了。這時可能要考慮複合溶媒,調整過飽和區間。所以我認為結晶過程最主要的是析晶過程,這時候各個條件的控制最為重要。控制好析晶過程,結晶過程大概完成60%。   

養晶過程相對來說好控制一些,主要是按照優化參數,控制好條件,一般問題不大,放大過程中也基本不會出問題。 如果搞基礎研究,物性還不是很清楚,結晶過程的研究可能花費的時間,精力較大。但一旦把整個過程搞明白,還是很有價值的。

6 結晶 -結晶性能

從液態(溶液或熔融物)或氣態原料中析出晶體物質,是一種屬於熱、質傳遞過程的單元操作。從熔融體析出晶體的過程用於單晶製備,從氣體析出晶體的過程用於真空鍍膜,而化工生產中常遇到的是從溶液中析出晶體。根據液固平衡的特點,結晶操作不僅能夠從溶液中取得固體溶質,而且能夠實現溶質與雜質的分離,藉以提高產品的純度。早在5000多年前,人們已開始利用太陽能蒸濃海水製取食鹽。現在結晶已發展成為從不純的溶液里製取純凈固體產品的經濟而有效的操作。許多化工產品(如染料、塗料、醫藥品及各種鹽類等)都可用結晶法製取,得到的晶體產品不僅有一定純度,而且外形美觀,便於包裝、運輸、貯存和應用。

上一篇[黃小初]    下一篇 [《易水辭》]

相關評論

同義詞:暫無同義詞