影响溶液结晶操作的8种因素.docx

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1、影响溶液结晶操作的8种因素影响结晶操作的因素结晶是一个传热传质过程，在不同的物理化学环境下 会产生不同的结晶效果，任何一个参数或操作的变化都会对结晶产品的产生很 大影响。目录1 .晶核形成的速率和晶体成长的速率12 .过饱和度的影响23 .温度的影响24 .密度的影响25 .机械搅拌的影响36 .黏度的影响37 .杂质的影响38 .晶种的影响31.晶核形成的速率和晶体成长的速率这两个过程速率的大小，直接影响着结晶产品的质量。1）若晶核形成速率远远大于晶体成长速率，溶液中含有的大量晶核还来不 及成长，过程就结束了，导致产品颗粒小而多；2）若晶核形成速率远远小于晶体成长速率，溶液中晶核数量较少，随

2、后析 出的溶质都供其长大，所得的产品颗粒大而均匀；3）若两者速率相近，最初形成的晶核成长时间长，后来形成的晶核成长时 间短，结果是产品的颗粒大小参差不齐。4）晶体颗粒本身的质量也受到这两种速率的影响，若晶体成长速率过快， 有可能导致若干晶体颗粒聚结，形成晶簇，将杂质包藏其中，严重影响产品的 纯度。因此，在结晶操作中，为了得到颗粒大而均匀、纯度又高的产品，必须考 虑控制晶核形成速率和晶体生长速率。影响结晶产品的因素有很多，主要包括溶液的过饱和度、温度、密度、机 械搅拌、黏度、结晶罐结构、体系空间和杂质等。不同的生长机理，过饱和度对晶体生长速率影响情况是不同的。过饱和度 是晶体成长的根本动力，通常

3、，过饱和度越大，晶体成长的速率越快。对于蒸 发结晶速率来说，过饱和度的提高有助于晶体生长，但是过饱和度也影响晶体 的成核，尤其是在过高的过饱和度下，晶体很容易发生二次成核，导致结晶产 品的粒度减小。这是因为在温度一定的条件下，结晶总质量只与进料的浓度有 关（由于这时溶解度不变），晶核增多，每个晶核可以生长的幅度就减小了， 也就是粒度减小了。3 .温度的影响温度对结晶操作的影响是复杂的，它同时影响粒子的扩散速率以及相界面 上的传质速率，还直接决定溶解度大小，同时，温度的提高常引起过饱和度的 降低。因此，晶体生长速率1）一方面由于粒子相互作用的过程加速而加快2）另一方面则由于伴随着温度提高，过饱和

4、度或过冷度降低而减慢。 要综合考虑温度的影响。一般来说，溶质的溶解度是随着温度的升高而增大的，当热饱和溶液降温 后，溶质的溶解度也随之降低，故晶体析出。当然，对于不饱和的溶液，温度 降低至一定的程度时，溶液也可能变为饱和溶液，继续降低温度，溶质也会以 晶体的形式析出。蒸发结晶是通过溶剂的蒸发，使溶液变为饱和溶液，继而使晶体析出。要析出晶体还可以通过加入其它溶解度较小的溶剂而实现。4 .密度的影响通常来说，水溶液中的溶质密度大于水。晶体周围的溶液因为溶质不断地析出，使得局部密度下降，结晶放热作用 使局部的温度较高，加剧了这种密度的下降。在重力作用下，溶液的局部密度 差会造成溶液的涡流，如果这种涡

5、流在晶体周围分布不均，就会使晶体的溶质 供应不均匀，晶体的各表面成长也不均匀，影响产品的质量。机械搅拌是影响粒度分布的重要因素。搅拌剧烈会使介稳区变窄，二次成 核的速率增快，晶体粒度变细。温和而又均匀地搅拌，则是获得大颗粒结晶的 重要条件。但是，过于缓慢的搅拌会引起局部受热和局部结晶速率的加快，这 也不利于最终晶体的纯度和产量。因此，在工业实际操作过程中，往往通过试 验及观察，选择合适的机械搅拌装置和搅拌速率，使最终的结晶产品质量和产 量达到最优化。6 .黏度的影响若溶液黏度大、流动性差，溶质向晶体表面的质量传递主要靠分子扩散作 用。这时，由于晶体的顶角和棱边部位比晶面容易获得溶质，从而会出现

6、晶体 的棱边长得快、晶面长得慢的现象，使晶体长成特殊的形状。溶液比较黏，可以与机械搅拌和加热结合，促使结晶沉淀。7 .杂质的影响结晶体系中常常会存在一些杂质，杂质的存在对晶体的生长有非常大的影 响。有些杂质能够完全抑制生长，有些则可以促进生长，有的杂质在浓度很低 时，甚至含量小于百万分之一时，影响就很明显，而有的杂质在浓度很高时才 有影响。杂质能以各种途径影响晶体的生长速率，它们可以改变溶液的性质或 者改变平衡饱和浓度，也可以改变晶体-溶液吸附层的特性，影响晶体生长单元 的集结。杂质对晶体形状的影响，对于工业结晶操作有重要意义。在结晶溶液 中，杂质的存在或有意识地加入某些物质，就会起到改变晶型的效果。8 .晶种的影响晶种加入可使晶核形成的速率加快，加入一定大小和数量的晶种，并使其 均匀地悬浮于溶液中，溶液中溶质质点便会在晶种的各晶面上排列，使晶体长 大。晶种粒子大，长出的结晶颗粒也大，所以，加入晶种是控制产品晶粒大小 和均匀程度的重要手段，在结晶生产中是常用的。