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结晶单元的工作
任务及岗位职责;结晶单元的工作任务;饱和溶液与
过饱和溶液;结晶过程的相平衡;溶解度;溶解度曲线;饱和溶液:溶液恰好饱和,溶质既无溶解也无结晶,即溶质与溶液处于平衡状态,此溶液称为饱和溶液。
;过饱和溶液:溶质浓度超过饱和溶解度时,该溶液称之为过饱和溶液。
;过饱和状态下的溶液是不稳定的,也可称为“介稳状态”;一旦遇
到震动、搅拌、摩擦、加晶种甚至落入尘埃,都可能使过饱和状
态破坏而立即析出结晶。;过饱和溶液的析晶;过饱和溶液的析晶;结晶后的母液状态?;结晶基本原理;晶体;晶体结构与特性;晶胞;;晶系;立方晶系;正方晶系;六方晶系;三方晶系;硫晶体;三斜晶系;单斜晶系;晶体特性;晶体结构与特性;结晶多面体的面称为晶面,棱边称晶棱。
;结晶过程;名词;结晶过程的特点;结晶技术的应用;列举生活中常见的晶体,思考结晶的方法。;溶解度曲线与
过饱和溶解度曲线;温度与溶解度的关系;浓度;稳定区和亚稳定区;不稳定区;过饱和溶解度曲线;图形分析;常用的工业起晶方法;(3)晶种起晶法:将溶液蒸发后冷却至亚稳定区的较低浓度,加入一定量和一定大小的晶种,使溶质在晶种表面生长。
该方法容易控制、所得晶体形状大小均较理想,是一种常用的工业起晶方法。;结合溶解度和过饱和溶解度曲线,分析常用的结晶方法有哪些?;晶核形成;晶核是过饱和溶液中初始生成的微小晶粒,是晶体成长过程必不可少的核心。
;晶核的形成;初级成核;初级成核;二次成核;二次成核;工业生产中多采用接触成核方法进行结晶操作。
二次成核速率的影响因素:温度、过饱和度、晶体的粒度与硬度、
搅拌桨的材质等。;晶核形成;工业常用哪种晶体成核方法?;晶体生长;晶体生长;;晶体长大时,溶液中质点的晶核排列的位置有三种,如图8所示,①是对着三面凹角,该处受三个最近的质点吸引,引力最大。②对着两面凹角,该处受两个最近质点的吸引,引力较小。③对着一个面,仅受这一质点的吸引,引力最小因此,靠近晶核的不稳定点必然首先排列于引力最大的(1)位置上,一个接一个,直至这一行列排完,再排??邻一行的(2)位置,一个接一个,最后排完这一层面网,再由(3)位置排起另一层面网,这样晶面就平行向外推移长大。;影响晶体生长速度的因素;晶体的生长速率和哪些因素有关?;过饱和溶液的形成;结晶工艺过程;过饱和溶液的形成;(2)部分溶剂蒸发法(等温结晶法)
适用于溶解度随温度降低变化不大的体系,或随温度升高溶解度降低的体系;
加压、减压或常压蒸馏;(3)真空蒸发冷却法
使溶剂在真空下迅速蒸发,并结合绝热冷却,是结合冷却和部分溶剂蒸发两种方法的一种结晶方法。
设备简单、操作稳定;(4)化学反应结晶法
加入反应试剂产生新物质,当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时,即有晶体析出;
其方法的实质是利用化学反应,对待结晶的物质进行修饰,一方面可以调节其溶解特性,同时也可以进行适当的保护。;(5)盐析法
向溶液中加入某种物质,使溶质的溶解度降低而形成过饱和溶液的方法,称为盐析法。
加入的物质应能溶于原溶液中的溶剂,但不能溶解溶质晶体。;过饱和溶液形成的方法有哪些?;结晶条件的
选择与控制;;影响晶体质量的因素;(2)搅拌速度
增大搅拌速度可提高成核和生长速率,搅拌速度过快会造成晶体的剪切破碎,影响结晶产品质量。
为获得较好的混合状态,同时避免结晶的破碎,或利用直径或叶片较大的搅拌桨,降低桨的转速。;(3)晶种
向处于介稳区的过饱和溶液中添加颗粒均匀的晶种。对于溶液粘度较高的物系,晶核很难产生,而在高过饱度下,一旦产生晶核,就会同时出现大量晶核,容易发生聚晶现象,产品质量不易控制。高粘度物系必须用在介稳区内添加晶种的操作方法。;(4)晶浆浓度
晶浆浓度越高,单位体积结晶器中结晶表面积越大,结晶速率越快,有利于提高结晶生产速度(产量)。
晶浆浓度过高时,悬浮液的流动性差,混合操作困难。晶浆浓度应在操作条件允许的范围内取最大值。
在间歇操作中,晶种的添加量应根据最终结晶产品的大小,满足晶浆浓度最大的高效生产要求。;(5)共存杂质的影响:
结晶的对象是多组分物系,要选择性结晶目标产物。如果共存杂质的浓度较低,一般对目标产物的结晶无明显影响。
如果在结晶操作中杂质含量不断升高(如采用蒸发式结晶操作时),杂质的积累会严重影响目标产物结晶的纯度。;(6)溶剂与pH值:
结晶操作采用的溶剂和pH值应使目标溶质的溶解度较低,以提高结晶的收率。溶剂和pH值对晶形有影响。;结晶系统的晶垢;影响结晶质量的因素有哪些?;结晶产品质量
的影响因素;结晶产品质量的影响因素;1.结晶速率的影响;
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