生物物质分离工程（ 第二版） 教学课件 作者 严希康 主编 第21章结晶.ppt

尚辅网 尚辅网 尚辅网 结晶的基本原理 2 结晶的类型 3 概述 1 21 结晶 结晶过程的计算 4 结晶过程的预测与改善 6 结晶技术的进展 7 重结晶 5 尚辅网 21.1 概述 结晶是人们所知的最古老的化学工艺过程之一。很多化学工业过程，在生产的某些阶段，要利用这一单元操作来生产、纯化或回收固体物质。如抗生素工业中，青霉素、红霉素的生产，一般都包含有结晶过程。同样，在其他生物技术领域中结晶的重要性也在与日俱增，如蛋白质的纯化和生产都离不开结晶技术。 尚辅网 21.2 结晶的基本原理 1 2 溶液的饱和和过饱和度 过饱和溶液的形成 3 4 晶核的形成 晶体的生长 尚辅网 21.2.1 溶液的饱和和过饱和度 （１）溶液的饱和浓度 （２）溶液的过饱和度 （３）结晶过程 1.对于单组分体系，公式中使用过冷度比（或过冷系数），它可以用式表示： 2.实验证明，一个物质的溶解度与它 的颗粒的大小有关系。 尚辅网 21.2.1 溶液的饱和和过饱和度 尚辅网 21.2.2 过饱和溶液的形成 过饱和可经许多途径形成，其中最常用的有四种： ①冷却 ②溶剂的蒸发 ③解析 ④化学反应产生一个更低可溶性的产品 尚辅网 21.2.2 过饱和溶液的形成 尚辅网 21.2.3 晶核的形成 晶核的形成可以简单地定义为一个新的晶粒的形成，其过程可分为两种现象，见图21.3。 尚辅网 21.2.3 晶核的形成 （１）初级成核 （２）二次成核 1.能与溶液建立热力学平衡的晶簇称为晶核，其成核速率Bｐ可用阿伦尼乌斯方程式表示： 2 .在实际生产中，常可用下述经验公式来具体描述二次成核速率： 尚辅网 21.2.4 晶体的生长 （１）晶体生长理论 （２）晶体生长的动力学　 晶体生长速率公式，已表明与原始晶粒的初始粒度无关； 尚辅网 21.3 结晶的类型 1 2 分类方法 分批（间歇）结晶 3 连续结晶 尚辅网 第一种分类：结晶方法分为一次结晶、重结晶、分级结晶。一次结晶又包括冷却结晶、蒸发结晶、真空结晶、反应和盐析结晶。 第二种分类：结晶方法分为分批操作和连续操作两种。 21.3.1 分类方法 尚辅网 分批结晶过程的操作可以分为下列几个独立的操作步骤： ①结晶器的清洁； ②加入固料或液料到结晶器中； ③用任何合适的方法产生过饱和度； ④成核和晶体生长； ⑤晶体的排除。 21.3.2 分批（间歇）结晶 尚辅网 21.3.2 分批（间歇）结晶 尚辅网 21.3.2 分批（间歇）结晶 尚辅网 21.3.3 连续结晶 尚辅网 21.3.3 连续结晶 尚辅网 21.3.3 连续结晶 尚辅网 21.3.3 连续结晶 尚辅网 21.4 结晶过程的计算 1 2 晶粒大小分布 溶液结晶过程的数学模型 尚辅网 1.曲线的切线即斜率称为粒子数密度，用狀来表示： 2.粒子数密度狀的用途，可通过利用各种分布矩分数来说明，这些矩被定义为： 21.4 结晶过程的计算 尚辅网 21.4.1 结晶过程的计算 尚辅网 （１）连续结晶过程的计算 （２）分批结晶过程的计算 （３）分批结晶的放大 21.4.2 溶液结晶过程的数学模型 尚辅网 输入速率－输出速率＝积累速率＋生长速率＋晶体产生速率－晶体消失速率 其数学式为： 21.4.2 溶液结晶过程的数学模型 尚辅网 21.4.2 溶液结晶过程的数学模型 尚辅网 21.4.2 溶液结晶过程的数学模型 尚辅网 21.5 重结晶 （１）重结晶的概念 （２）重结晶方法 ①简单重结晶 ②分级重结晶 尚辅网 21.5 重结晶 * * * *