第8章 工业结晶过程与设备.ppt

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8.4 结晶过程和设备

8.4 结晶过程和设备

第八章

结晶(crystallization)8.4 结晶过程与设备

本章内容

8.4.1 溶液结晶类型和设备8.4.2 熔融结晶过程和设备

溶液结晶一般按产生过饱和度的方法分类,而过饱和度与物质的溶解度特性有关。

溶解度随温度变化较大适于冷却结晶;

溶解度随温度变化较小适于蒸发结晶;

介于上述两类之间的物质,采用真空结晶方法。

溶液结晶的基本类型:

一、冷却结晶(移走热量,降低溶解度)

最简单的冷却结晶器是无搅拌的结晶釜。

母液置于釜冷却结晶,晶体纯度较差,设备空间大,生产能力低。

设备造价低,安装使用条件不高,用于产量不大,产品纯度及粒度要求不严格的情况。

1.间接换热冷却结晶

搅拌釜是最常用的间接换热冷却结晶器。结晶器有搅拌器、夹套,设备简单,操作方便。缺点是冷却表面结垢,导致换热效率下降。

顶部圆锥形避免晶粒被废母液带出,直筒部分为晶体生长区,内装导流筒,底部搅拌,使晶浆循环。

结晶器内安装换热构件。

外循环结晶器。

浆液外部循环使器内混合均匀和提高换热速率,结晶器可以连续或间歇操作。

2.直接接触冷却结晶

直接接触冷却结晶避免冷却表面结垢。

结晶母液与冷却介质直接混合致冷。

以乙烯、氟里昂等惰性液体碳氢化合物为冷却介质,蒸发汽化移出热量。

结晶产品不应被冷却介质污染,与结晶母液不互溶或者易于分离。

也有用固体以及不沸腾的液体作为冷却介质的,通过相变或显热移走结晶热。例滑油脱蜡,水脱盐等。

二、蒸发结晶(蒸发溶剂,结晶析出)

母液在加压、常压或减压下加热蒸发浓缩而产生过饱和度。它消耗的热能较多,加热面结垢会使操作遇到困难。主要用于糖及盐类的工业生产。

第八章-凝固新技术—定向凝固

第八章-凝固新技术—定向凝固

发功快液 热率速态 铸降凝金 型低固属 法法法冷
却 法
区激深电侧对重
域光过磁向流力
熔超冷约约下场
化高定束束的作
液温向成下定用
态度凝形的向下
金梯固定定凝的
属度技向向固定
冷快术凝凝技向
却速
固固术凝
法定
技技


术术




3.1 传统定向凝固工艺
• 发热剂法 (EP) • 功率降低法 (PD) • 快速凝固法 (HRS) • 液态金属冷却法(LMC)
入微量的第VA族元素,形成N型。单晶硅主要用于制作半导体 元件如 芯片、太阳能电池板。
氟化钙单晶 在紫外、可见光和红外波段都有很高的透过率,机械性
能好。制作红外光学系统中的光学棱镜、透镜和窗口等光学 元件。
图 2 光学晶体CaF2 (左1:φ220×150mm).
金属单晶具有特殊的力学物理性能
2、 定向凝固原理 —如何实现定向凝固?
(3)单向凝固技术工艺 形成定向凝固的柱晶组织需要两个基本条件:
• 热流向单一方向流动并垂直于生长中的固-液界面 • 晶体生长的前方的熔体中没有稳定的结晶核心
因此,工艺上必须避免侧向散热。
晶体生 长方向
侧向无温度梯度,不 散热
热流方向 定向凝固柱状晶生长示意图
3、 定向凝固工艺

化工设备课10蒸发结晶设备.ppt

化工设备课10蒸发结晶设备.ppt
降膜式特点
1. 降膜式蒸发器更适于热敏性溶液的蒸发。因为降膜式蒸发器没有静压强 效应,不会由此引起温差损失,同时,沸腾传热系数和温度差的关系不大, 即在较低的传热温差下,传热系数也较大。
2. 降膜式蒸发器适用于蒸发量较小的场合。在降膜式蒸发器中产生膜状流 动的原因与升膜式的不同,前者是由于重力作用及液体对管壁的亲润力,而 使液体成膜状沿管壁下流,即不象后者取决于管内二次蒸汽速度。
固定刮板式:立式、卧式、锥体式

活动刮板式:刮壁、不刮壁

甩盘式:同径、异径甩盘

离心式
回转式
板式:真空单板、多层板 旋液式
加压:保持生产过程的系统压力 蒸发操作 常压:一般采用常压蒸发
减压:热敏性物料,真空下加热介质与被浓缩液体的温差大 蒸发器种类有60多种,但常用的有10多种。
单效蒸发器的示意图
3. 降膜式蒸发器要设置分布器。由于降膜式是借重力作用成膜的,为便每根 管内液体均匀分布,因此,蒸发器的上部有液体分布器。而且分布器还尽量 安装得水平,以免液膜流动不均匀。升膜式蒸发器,则不需安装这类分布装 置
2. 循环式薄膜蒸发器—使溶液在加热管中进行多次蒸发的装置
气体
将分离器分离出来的溶液引至加热管底部, 与新鲜料液一起再经加热管气化。
由于液膜式蒸发器发展很快,因此,也按膜式蒸发器和非膜式蒸 发器来分类。

第八章-反应结晶

第八章-反应结晶
1 2
ρ
反应时间,初级成核诱发时间
• 一般沉淀反应时间非常的快,因此反应的 进程主要是反应物混合时间的控制。 • 初级成核是从溶液中形成新晶体的过程, 一般来说需要一定的诱发时间,这一时间 一般也比较快,对离子反应,在1秒钟以内, 与反应物的浓度相关。 • 因此如果混合过程控制了反应过程,可以 控制成核速率。从而控制产品的粒度。
L小于1 微米,
过饱和度
• 定义:在反应结晶过程中的过饱和度的定 义是和一般的溶液结晶过程一样,
C S= C* or C-C* C σ= = −1 = S −1 C C*
C浓度在溶液中的浓解度 C*为平衡状态下的溶解度 • 其中的关键是我们怎样确定溶液中结晶物 质的浓度和平衡状态下的浓度。
百度文库
• 一般来说在反应结晶器中的过饱和度非常高,相对过饱和 度一般用来计算初级成核,由此可见初级成核的速率非常 的高,在反应结晶过程中,由于反应的速度非常的快,局 部的过饱和度非常的大。成核也较高。 • 结晶过程的推动力是溶质在溶液中的化学势与溶质在固体 上的化学势差, • 在平衡状态下。这两种化学势是相等的,即在平衡状态下 溶质在固体上的化学势可以用平衡状态下溶质在溶液中的 化学是来表示 • 一般某种物质在溶液中的化学势可表示为
– 15℃—0.5,25℃—0.509,65℃—0.553
• 在许多情况下,如果I小于0.02 摩尔/立升,这个模型能给 出非常准确的值。在其他的情况下,我们也可以找到非常 好的模型

生产无机盐的主要过程及设备——结晶(结晶器)

生产无机盐的主要过程及设备——结晶(结晶器)
2 9 - 3 2 .
[ 1 4 ] 李德 贵, 刘 细祥 , 覃铭 , 等. 超 声 波 振 荡 对 活 性 氧 化 铝 除 氟 性 能
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趋 势 这说 明 P A C的加 人对 原料 中氟 离子 的去 除有

AI ME. 1 9 8 9 .
定 的促 进 作用 ,但 并 不是 P A C用 量 越多 越 好 , 当
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5 0
无机 盐 工业
武. 译. 3版 . 北京 : 化 学 工 业 出 版社 . 2 0 1 0 .

工业结晶与粒子过程

工业结晶与粒子过程

工业结晶与粒子过程

一、结晶原理

结晶是工业生产中常用的分离和纯化方法之一,其原理主要是利用物质在溶液中的溶解度随温度变化而发生变化的性质,通过控制温度使目标物质从溶液中析出,形成晶体。结晶过程需要具备一定的条件,如温度、浓度、溶剂等。

二、结晶设备

结晶设备是实现结晶过程的关键设备,根据不同的工业需求,结晶设备可分为多种类型,如搅拌结晶器、蒸发结晶器、冷却结晶器等。这些设备的主要功能是提供适当的条件,使目标物质在溶液中析出,并形成一定形状和大小的晶体。

三、粒子成型

粒子成型是指将晶体通过一定的工艺处理,使其成为具有一定形状和大小的颗粒。粒子成型的方法有多种,如喷雾干燥、流化床干燥、挤压造粒等。这些方法可以根据实际需求选择,以获得满足工业应用要求的粒子。

四、粒子处理

粒子处理是指对已经成型的粒子进行进一步的处理,以满足工业应用的要求。粒子处理的方法包括粒子粉碎、粒子筛分、粒子混合等。这些方法可以改善粒子的物理性质和化学性质,提高其工业应用的性能。

五、粒子分析

粒子分析是指对粒子进行化学成分、物理性质等方面的分析,以了解其性质和特点。粒子分析的方法包括化学分析、物理分析、仪器分析等。这些方法可以提供关于粒子的详细信息,为工业应用提供依据。

六、工业应用

工业结晶与粒子过程在多个领域都有广泛的应用,如化学工业、制药工业、食品工业等。例如,在化学工业中,结晶过程可以用于合成和纯化化学物质;在制药工业中,结晶过程可以用于制备药物;在食品工业中,结晶过程可以用于制备食品添加剂等。

8,第七章结晶

8,第七章结晶

2. DTB型结晶器 内设导流管和 钟罩型挡板,导流 管内又设有螺旋桨, 驱动流体向上流动
第三节 重结晶
经过一次粗结晶后,得到的晶体通 常会含有一定量的杂质。此时工业上常 常需要采用重结晶的方式进行精制。
重结晶是利用杂质和结晶物质在不同溶剂 和不同温度下的溶解度不同,将晶体用 合适的溶剂再次结晶,以获得高纯度的 晶体的操作。
2.2 结晶器 工业结晶设备分冷却式、蒸发式两种。 1)冷却结晶器 常用的冷却结晶器有夹套冷却式,外部循 环冷却式和槽内蛇管冷却式。搅拌槽结晶器 结构简单,设备造价低。夹套冷却结晶器的 冷却比表面积小,结晶速度低,不适于大规 模操作。由于结晶温度低,结晶器壁易形成 晶垢,影响传热效率。
2)蒸发结晶器 1.Krystal-Oslo结 晶器 蒸发结晶器由 结晶器主体、蒸发 室和外部加热器构 成。
最简单的重结晶操作,就是把含杂质 的晶体,溶解在少量热的纯溶剂中,然 后冷却至新的结晶生成。这些新晶体, 一般要比原有晶体更纯一些。按此步骤 反复操作,直到晶体达到规定的纯度 为 止。这种操作,称简单重结晶。简单重 结晶过程见下图:
S为新鲜溶剂;L代表 母液; AB为初始晶体,晶 体纯度由X1提高到 X2、X3; 母液纯度也从L1提高 到L2、L3。 这类操作类似 于错流萃取,产品 的收率一般很低。
第二节 结晶操作和结晶器
2.1 结晶操作 结晶操作是在饱和溶液中形成新相 的过程,涉及固液相平衡,影响结晶操作 和产品质量的因素很多.

新版第七章蒸发与结晶设备ppt课件

新版第七章蒸发与结晶设备ppt课件
❖ 其缺点是结构复杂,动力消耗大,每平方米传热 面约需1.5~3kw。此外,受夹套传热面的限制, 其处理量也很小。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
4.离心薄膜式蒸发器 ❖ 图7-5
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
本章重点:
❖ 理解的主要内容:1、麦芽汁煮沸锅的结构特 点及计算,2、管式薄膜蒸发器的原理、特点 及计算,3、结晶设备结晶的类型、特点及设 计,4、真空煮晶锅的结构、特点及设计,5、 结晶设备的新技术、新动向。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
❖ 由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流 传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通 过不再循环就达到要求的浓度。
❖ 溶液不再循环,带来的好处有:(1)溶液在蒸发 器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料 的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不像循环型那样 总是接近于完成液的浓度,因而其温度差损失相对 地就较小;此外膜状流动时,液柱静压头引起的温 度差损失可以忽略不计;所以在相同操作条件下, 这种蒸发器的有效温差较大。

第八章 结晶与干燥解读

第八章 结晶与干燥解读

第一节 结晶基本原理
2.影响成核的因素
( 1 )晶体粒度的影响 同一温度下,小粒子较大粒子 具有更大表面能,这一差别使得微小晶体的溶解度高于粒度 大的晶体。如果溶液中大小晶粒同时存在 ,则微小晶粒溶解 而大晶粒生长 ,直至小晶粒完全消失。因此存在一个临界粒 度值。晶体的粒度只有大于此临界值,才能成为可以继续长 大的稳定的晶核。
第一节 结晶基本原理
如果结晶产物是热敏性物质,则可采用真空蒸发法。此 法适用于溶解度随温度变化介于蒸发和冷却之间的热敏性物 质结晶分离过程。真空的产生常采用多级蒸汽喷射泵及热力 压缩机,操作压力一般可低至 30mmHg(绝压),也有低至 3mmHg(绝压),但能量消耗较高。真空蒸发冷却法的优点 是主体设备结构简单,操作稳定,器内无换热面,因而不存 在晶垢的影响,且操作温度低,可用于热敏性药物的结晶分 离。 (3)化学反应结晶 通过加入反应剂或调节pH,使体系 发生化学反应产生一个可溶性更低的物质,当其浓度超过其 溶解度时,就有结晶析出。例如红霉素醋酸丁酯提取液中加 入硫氰酸盐并调节溶液 pH为 5 左右,可生成红霉素硫氰酸盐 结晶析出。
第一节 结晶基本原理
在上述三个区域中,稳定区内,溶液处于不饱和状态, 没有结晶;不稳区内,晶核形成的速度较大,因此产生的结 晶量大,晶粒小,质量难以控制;介稳区内,晶核的形成速 率较慢,生产中常采用加入晶种的方法,并把溶液浓度控制 在介稳区内的养晶区,即AB线与C′D′线区域内,让晶体逐渐 长大。 过饱和曲线与溶解度曲线不同,溶解度曲线是恒定的, 而过饱和曲线的位置不是固定的。对于一定的系统,它的位 置至少与三个因素有关:①产生过饱和度的速度(冷却和蒸 发速度);②加晶种的情况;③机械搅拌的强度。冷却或蒸 发的速度越慢,晶种越小,机械搅拌越激烈,则过饱和曲线 越向溶解度曲线靠近。在生产中应尽量控制各种条件,使曲 线AB和C′D′之间有一个比较宽的区域,便于结晶操作的控制。

蒸发和结晶设备培训课件(ppt 65张)

蒸发和结晶设备培训课件(ppt 65张)

3、按设备型式分类
中央循环管式、夹套式、盘管式、刮 板式
4、按物料启动情况分类
自然循环、强制循环、薄膜式
二、蒸发设备的要求
1、充足的加热热源,以维持溶液的沸腾和补充 溶剂汽化所带走的热量。
2、保证溶剂蒸汽,即二次蒸汽的迅速排除。
3、一定的热交换面积,以保证传热量。
三、常用蒸发设备结构 蒸发器主要由加热室及分离器组成。 1、循环型蒸发器(非膜式) 溶液都在蒸发器中作循环流动,因而可提高传 热效果。 (1)中央循环管式蒸发器 中间有一根直径很大的管子,称为中央循环管。
按照分子运动学说,当液体受热时,靠近加热面的分子 不断地获得动能。当一些分子的动能大于液体分子之间 的引力时,这些分子便会从液体表面逸出而成为自由分 子,此即分子的汽化。
加热蒸汽(生蒸汽) 二次蒸汽 单效蒸发 多效蒸发
一、 蒸发方式分类
1、按使用压力分类
加压、常压、真空
2、按蒸汽利用分类
单效、多效、热泵
2、单程型蒸发器 (沸点 、操作时间 )
主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不 作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时, 在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸发 器。
(1) 升膜式蒸发

结构:加热室由许多垂 直长管组成 加热室由许多垂直长管 组成, 加 热 管 直 径 为 25-50mm , 管长和管径之比约为 100-150。 上部有汽液分离室。

学生 第八章结晶-2008 [兼容模式]

学生 第八章结晶-2008 [兼容模式]

BUCT

BUCT

固体物质以晶体状态从蒸气、溶液或熔融的物质中析BUCT

BUCT

BUCT 溶液结晶中,若结晶条件不同,则形成晶体的大小BUCT

BUCT

图8-1为某些无机盐在水中的溶解度曲线

BUCT

BUCT 过

BUCT 超溶解度曲线可多条

溶解度曲线只有一条图8-2 溶液的过饱和溶解度曲线

BUCT

线以下的区域称为稳定区,此区

BUCT

BUCT

BUCT

初级均相成核是指溶液在较高过饱和度下自发BUCT 晶体成长:指溶液中的溶质质点(原子、离子、分子)在晶核表面上层层有序排列,使晶核或晶种微BUCT

BUCT

BUCT

、拟稳态;结晶的生长速率为:

j s c c A )(−k 0为综合生长速率常数;j :幂指数

、过饱和度较低,则i=j=1,则有

1)(0s c c A k dt

dw

−=k 0=A 用结晶比表面积a(m -1))M(kg/dm 3即结晶悬浮密度代替

BUCT

BUCT

BUCT

2

l ϕBUCT

结晶的线性生长速率BUCT BUCT

一般有抑制作用

BUCT

BUCT

BUCT

crystral size distribution,CSD )

BUCT 的晶粒的粒数密度,单位为(粒BUCT 的晶体数占晶体粒子总数的分率。

BUCT

BUCT

l

VGn ∂∂)

(BUCT

BUCT

BUCT

F/(GV)

BUCT

分率

BUCT

6

BUCT BUCT BUCT BUCT

图8-3内循环式冷却结晶器该结晶器既可间歇操作,也可连续操作。若制作大颗粒结晶,宜用间歇操作,而制备小颗粒结晶时,采用连续操作为好。图8-4外循环式冷却结晶器冷却换热器面积大,传热速率大,有利于溶液过饱和度的控制。缺点是循环泵易破碎晶体。

工业结晶1

工业结晶1
2014-1-8
连续结晶优点
• 1、冷却法及蒸发法结晶采用连续操作时经济 效果较好,操作费用较低。 • 2、连续结晶操作的母液能充分利用,大约只 有7%的母液需要重复加工,与之相比,分批 操作则有约20到40%的母液需要重复加工。 • 3、当生产规模较小时,两种操作方式的劳动 量相差不多,但当生产规模幅度扩展时,连续 操作所需劳动量可以不增长,故可以节约劳动 量。
0
定义n与x的规范化j阶矩为:
=
j
x
0
nx dx nx jdx
j
0
设j=0至j=3,积分上式得: μ0=1-exp(-x)
μ1=1-(1+x)exp(-x
μ2=1-(1+x+x2/2)exp(-x) μ3=1-(1+x+x2/2+x3/6)exp(-x)
矩量方程的应用
• 悬浮密度
– 单位体积晶浆中全部粒度范围内晶体质量的总和
影响接触成核的因素
• 晶体
– 粒度、硬度、光滑度
• 搅拌浆
– 材质 – 碰撞频率 – 碰撞能量
• 过饱和度
– 无机物:每次接触产生的晶核量与过饱和度成正比 – 有机物:B与1/lnS成正比
• 其它
– 添加剂(影响晶体形状、表面光滑度)
实际应用:
B=kn· np· i· jT n G M

结晶技术原理ppt

结晶技术原理ppt

4、结晶过程:
• • • • (1) 过饱和溶液的形成 (2) 晶核生成 (3) 晶体的生长 其中,溶液达到过饱和状态是结晶的前提;过 饱和度是结晶的推动力。 • 推动力:△c=c-c’ • 其中 c——过饱和溶液的浓度 • c‘——饱和溶液的浓度
过饱和溶液的形成方法
• (1) 冷却(等溶剂结晶) :适用于溶解度随温度 升高而增加的体系;同时,溶解度随温度变化的 幅度要适中; • (2) 溶剂蒸发(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; • (3) 改变溶剂性质 • (4) 化学反应产生低溶解度物质:加入反应剂产生 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;

2、晶体:

是内部结构中的质点(原子、离子、分子)作规律排 列的固态物体。 结晶多面体:
漂亮的钻石
3、晶面、晶棱
三、晶体性质

(1)自范性 (2)各向异性 (3)均匀性
四、结晶的基本原理
溶液的饱和与溶解度 过饱和度 饱和溶液:当溶液中溶质浓度等于该溶质在同等 条件下的饱和溶解度时,该溶液称为饱和溶液; 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; 溶质只有在过饱和溶液中才能析出;要使溶质从 溶液中结晶出来,必有设法产生一定的过饱和度 作为推动力。

第一介稳区:加入晶种(结晶过程中加入的促进结 晶的晶体),结晶会生长,但不产新晶核 第二介稳区:加入晶种结晶会生长,同时有新晶核 产生

结晶原理、方法、设备ppt课件

结晶原理、方法、设备ppt课件

在一定的温度下,固体物质在100g溶剂里达到饱和状态时,所能溶解的
克数(g/100g溶剂)。
11
②溶解度曲线 溶解度不仅表述了溶解与结晶体系的固-液相平衡关系,同时也反映了
物质在溶剂中溶解能力的大小。对于固体物质溶解能力(溶解度)的大小,主 要由溶剂和溶质的本性所决定。
当溶剂的种类一定时,固体物质的溶解 能力除了由其本性所决定外,还与温度、压 强等外界因素有关。
20
三效连续蒸发结晶器
3、真空冷却式结晶器
如图所示,真空冷却式结晶器是将热饱和溶液从进料口加入真空结晶器
中,使加入的溶液沸点低于其温度。这样,溶液中的溶剂部分气化并使溶液
获得过饱和度。
真空结晶器的结构相对较
原料液
简单,生产能力大,结晶器内
加衬或用耐腐蚀材料制造,可
用于处理腐蚀性溶液。真空结 加热 晶器的主要问题是加热蒸汽及 蒸气
(2) 固体产品有特定的晶体结构和形态(如晶形、 粒度分布等)。
(3)能量消耗少,操作温度低,对设备材质要求 不高,三废排放少,有利于环境保护。
(4)结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 5
3.晶体及其特性
⑴晶体 固态物质有晶体(crystal)和非晶体(non-crystal)之分。而晶体是指固
金刚石及其晶体结构 6
②均匀性
由于在晶体的微观结构上是由许多排列完全相同的基本单位重复出现而 形成的,必然导致晶体各部分的宏观性质是完全均匀一致的。

无机盐生产-结晶ppt课件

无机盐生产-结晶ppt课件

精品课件
37
第三节 成 核 (一)晶核的形成
➢ 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。
精品课件
38
晶核:过饱和溶液中新生成的微小晶体粒子,是晶体 生长过程的核心。晶核的大小粗估为数十纳米至几微米。
晶胚:在晶核形成之初,快速运动的溶质质点相互碰 撞结合成的线体单元,线体单元增大到一定限度后粒子。 晶胚极不稳定 。
晶胚生长到足够大,能与溶液建立热力学平衡时 称之为晶核
精品课件
39
成核方式可分为一次成核和二次成核。
➢ 一次成核:过饱和溶液中的自发成核现象
➢ 二次成核:向介稳态过饱和溶液中加入晶种,会 有新晶核产生。
➢ 机理: 附着在晶体表面的微小晶体受到剪切作用 ,或碰撞而脱离晶体,形成新的晶核。
精品课件
40
4种方式:
(1)晶体与搅拌螺旋桨间的碰撞;
(2)湍流下晶体与结晶器壁间的碰撞;
(3)湍流下晶体与晶体的碰撞;
(4)沉降速度不同,晶体与晶体的碰撞。
以第一种为主。 精品课件
46
第三节 成核 (四)成核速率及其影响因素
一次成核速率与过饱和度的经验关联式:
NP Kpca
Kp→速率常数;△c→过饱和度;a→成核指数,一般a>2。 初级成核速率较大,对过饱和度变化非常敏感,很难

第八章 沉淀与结晶

第八章 沉淀与结晶
多数α--型, 少量β-型
19.80 15.03 18.32
95 94.8 95.5
40 50 60
α , β - 30.8 92.3 型各半 主 要 38.0 90.8 β--型 全 部 37.2 90.7 β—型
3.残糖对晶型的影响
残糖对晶型的影响 葡萄糖含量,(%) 1 2 5 晶 型
α-型及β-型 β—型 β—型
4.其他氨基酸对晶型的影响
其他氨基酸共存对谷氨酸晶型的影响
对照物 加入的氨 添 加 氨 基 酸 后 基酸种类 β—型 晶体的含

对照物
加入的氨基 酸种类 L—亮氨酸 L—胱氨酸
添加氨基 酸后β-型晶 体的含量
100 % L— 天 冬 β-型 氨酸 100 % L— 苯 丙 β-型 氨酸 100 % L— 酪 氨 β-型 酸
结 晶
固体
晶体:分子,原子或离子的有规则排列,具有一定的 熔化温度(熔点)和固定的几何形状,在物理性 质方面又具有各向异性的现象.抗生素,氨 基酸等可以得到一定晶形的产品. 沉淀:分子,原子或离子无规则排列,蛋白质多为 无定形物质. 当有效成分从液相中变成固相析出时,如若条件控 制不同,可以得到不同形状的晶体,也可能是无定形物 质.
有机溶剂沉淀法
原理:有机溶剂可能破坏蛋白质或酶的某种键如 氢键,使其空间结构发生某种程度的变形, 致使一些原来包在内部的疏水基团暴露于 表面并与有机溶剂的流水基团结合形成疏 水层,从而使蛋白质或酶沉淀,当蛋白质 或酶的空间结构发生变形超过一定程度就 会导致完全的变性.
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中间粒度MS:筛下累计质量分数为50%时对应的 筛孔尺寸值。
变异系数CV:
CV10(0r84%r16%) 2r50%
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3.结晶过程及其在制药中的重要性
结晶的步骤
过饱和溶液的形成 晶核的形成 晶体生长
其中,溶液达到过饱和状态是结晶的前 提;过饱和度是结晶的推动力。
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饱和溶液:当溶液中溶质浓度等于该溶质在 同等条件下的饱和溶解度时,该溶液称为饱 和溶液;
L A+L
B+L
S(A+B)
A
B
1.双组分低共熔物系固液相图
L L+S S(A+B)
B A 2.双组分固体溶液物系固液相图
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化合物形成型
L
(AmBn+L)
A+
L
B+L
A+AmBn AmBn+B
L (AmBn+L)
A+L
B+L
A+ AmBn
AmBn+B
AmBn
BA
AmBn
B
3.溶剂化合物熔化为同组成液 相的物系固液相图
4.溶剂化合物熔化为异组成 液相的物系固液相图
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晶型转变型
L L+ α - B
A+L
L+ β - B
A+ β-B
A
B
L
A+L
B+L
A+ α-B
A+ β-B
A
B
5.晶型转变温度高于低共熔点 6.晶型转变温度低于低共熔点
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3.沉淀过程的溶度积原理
XxYy
xXy+ + yYx-
[Xy+]x[Yx-]y = Kc =常数
5
晶胞参数: 晶胞的大小和 形状由晶胞参 数a,b,c及α, β及γ (实际上 由微粒的电荷 和大小决定) 决定。
由于晶胞参数不同,可决定晶体分为七种晶系。
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七种 晶系
14种晶 格
7
几种典型的晶体结构
8
2.晶体的粒度分布
晶体粒度分布(CSD):是晶体产品的重要质量 指标,指不同粒度的晶体质量(或粒子数目) 与粒度的分布关系。
结晶
析出速度慢,溶质分子有足够时间进行排列,粒子排列有规则
无定形固体
析出速度快,粒子排列无规则
2
结晶过程的特点
1. 能从杂质含量相当多的溶液或组分的熔融混合物 中形成纯净的晶体。
2. 结晶过程可赋予固体产品以特定的晶体结构和形 态。
3. 能量消耗少,操作温度低,对设备材质要求不高, 一般亦很少有三废排放,有利于环境保护。
4. 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。
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1.晶体结构与特征
结晶多面体:晶面 晶体及其的特征: 均匀性、各向异性,有
固定的熔点。 如雪花,食盐等 晶体规则的外形和宏观特征由其内部结构
决定。
4
晶胞:最小的重 复单元
晶格结点:在晶格中有 微粒排列的哪些点
晶格:微粒按一定方 式有规则周期性排列
构成的空间结构
“同离子效应”:增加溶液中电解质的正离子或负 离子浓度,会导致电解质溶解度的下降。
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4.溶液的过饱和与介稳区
过饱和度—结晶过程的推动力 饱和曲线是固定

过饱和曲线受搅
拌、搅拌强度、
晶种、晶种大小
和多少、冷却速
度的快慢等因素
的影响。
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稳定区和亚稳定区
在温度-溶解度关系图中,SS曲线下方为稳定区,在 该区域任意一点溶液均是稳定的;
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8.2 结晶过程的相平衡及介稳区
1. 溶解度
晶体产量取决于溶液与固体之间的溶解—析 出平衡;
溶解度:固体与其溶液相达到固液相平衡时, 单位质量的溶剂所能溶解的固体的量。
固体溶质加入未饱和溶液——溶解; 固体溶质加入饱和溶液——平衡(Vs=Vd) 固体溶质加入过饱和溶液——晶体析出
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温度与溶解度的关系
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;
溶质只有在过饱和溶液中才能析出;
晶浆:在结晶器中结晶出来的晶体和剩余的溶液(或
熔液)所构成的混悬物。
母液:去除悬浮于其中的晶体后剩下的溶液(或熔
液)。
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药物多晶型与生物利用度的相互关系,是药物 多晶型现象研究的核心内容之一。药物多晶型对 生物利用度的影响,决定了药物的临床疗效和安 全性。一般而言,同一药物不同晶型中,亚稳定 型的生物利用度较高,而稳定型的生物利用度低, 甚至无效;不同药物中,难溶性药物多晶型现象 对生物利用度影响较大。因此多晶型现象,是影 响药品质量与临床疗效的重要因素之一。
由于物质在溶解时要吸收热量、结晶时要放出 结晶热。因此,结晶也是一个质量与能量的传 递过程,它与体系温度的关系十分密切。
溶解度与温度的关系可以用溶解度曲线表示。
溶解度随温度升高迅速增大 溶解度随温度升高以中等速度增加 溶解度随温度升高反而下降
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2.两组分物系的固液相图特征
低共熔型
固体溶液型
而在SS曲线和TT曲线之间的区域为亚稳wenku.baidu.com区,此刻 如不采取一定的手段(如加入晶核),溶液可长时间 保持稳定;
加入晶核后,溶质在晶核周围聚集、排列,溶质浓度 降低,并降至SS线;
介于饱和溶解度曲线和过饱和溶解度曲线之间的区域,
可以进一步划分刺激结晶区和养晶区。
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不稳定区
在TT曲线的上半部的区域称为不稳定区,在该区域 任意一点溶液均能自发形成结晶,溶液中溶质浓度 迅速降低至SS线(饱和);
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氨苄青霉素水化物与无水物的生物利用度不同,其无水物为 三水化物的1.2倍,如图以氨苄青霉素血清中的浓度对时间作 图,给出水化物与无水物的血药浓度—时间曲线。可以清楚 看出药物生物利用度的差别。
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人口服250mg氨苄青霉素平均血清浓度变化曲线
了解药物的多晶型及其性质,将有助于解决以 下问题:保证药物在制备、贮存过程中药物的 有效晶型和稳定性;提高溶出速度和生物利用 度,减小毒性,增进治疗效果;确定制剂工艺, 保证每批生产药品间的等效性;改善药物粉末 的压片性能等,为制备高效、低毒、安全等优 质的口服固体制剂提供科学基础。
晶体生长速度快,晶体尚未长大,溶质浓度便降至饱和 溶解度,此时已形成大量的细小结晶,晶体质量差;
因此,工业生产中通常采用加入晶种,并将溶质浓 度控制在养晶区,以利于大而整齐的晶体形成。
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常用的工业起晶方法
第 8 章 结晶 Crystallization
§8.1 概述 §8.2 结晶过程的相平衡及介稳区 §8.3 结晶过程的动力学 §8.4 溶液结晶过程 §8.5 熔融结晶过程
1
8.1 概述
结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中 析出的过程。
晶体的化学成分均一,具有各种对称的晶体,其特征 为离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列。
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