化工原理下册天津大学柴诚敬49-50学时知识课件

线体单元增长
晶胚分解
晶核
晶胚增长
晶胚
晶核直径：数十纳米至几微米
2020/10/19
一、晶核的形成
2.初级成核与二级成核
没有晶体存在的过饱和溶 液中自发产生晶核的过程
有晶体（晶种）存在过饱 和溶液中产生晶核的过程
初级成核 二级成核
初级成核速率 > 二级成核速率
超细粒子制造
初级成核
大粒子制造
二级成核
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介 12.1.4 工业结晶方法与设备 12.1.5 结晶过程的计算(选读)
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.2 膜分离(选读) 12.3 吸附(选读) 12.4 离子交换(选读)
无关
❖ 对个别物系，原晶粒的初始粒度越大，其成长
速率越快 (2)结晶温度的影响
❖ 低温结晶为表面反应控制 ❖ 高温结晶为扩散控制
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三、杂质的影响
杂质对结晶过程的影响
❖ 改变溶液的结构或溶液的平衡饱和浓度 ❖ 改变晶体与溶液界面处液层的特性而影响溶质
质点嵌入晶面。
❖ 通过本身吸附在晶面上，而阻挡溶质质点嵌入
第十二章 其他分离方法
学习目的 与要求
通过本章学习，应掌握溶液结晶的基本概念 和原理；溶液的相平衡与过饱和度在结晶过程中 的应用。了解各种工业结晶方法的特点与选择原 则，以及工业结晶器的主要形式。
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念
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一 、结晶单元操作及其特点
固体物质以晶体状态从溶液、熔融混合物或蒸 气中析出的过程称为结晶。
应用示例
氯化钾 水
间二氯苯 对二氯苯
溶液结晶 熔融结晶
氯化钾 对二氯苯
三聚氰胺 尿素 氨气
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降华结晶
三聚氰胺
结晶 过程
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二、结晶过程的分类
溶液结晶
熔融结晶√ √
升华结晶
二、晶体的生长
1.晶体生长的过程 晶体成长系指过饱和溶液中的溶质质点在过饱
和度推动力作用下，向晶核或加入晶种运动并在其 表面上层层有序排列，使晶核或晶种微粒不断长大 的过程。
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晶体 生长
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二、晶体的生长
扩散过程
溶质质点以扩散方式由液相主体穿过靠近晶体 表面的静止液层转移至晶体表面。
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一、相平衡与溶解度
固体物质与其溶液相接触
溶液未饱和 溶液过饱和
固体溶解 固体析出
溶液恰好达到饱和
溶解速率 = 析出速率
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液－固 相平衡
溶解度曲线
温度升高溶解度增大
温度升高溶解度基本不变
正溶解度特性
温度升高溶解度减小
逆溶解度特性
某些无机盐在水中的溶解度曲线
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晶面
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介 12.1.4 工业结晶方法与设备
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工业结晶方法与设备(自学)
自学要求 ① 掌握 结晶方法的分类。 ② 掌握 3 种以上主要结晶器的名称。 ③ 了解主要结晶器的结构形式。
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练习题目
思考题 1.何为晶格、晶系和晶习？ 2.何为溶解度和超溶解度？ 3.结晶动力学包括哪些内容？
作业题: 无
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本章小结
本章重点掌握内容
❖ 结晶热力学 相平衡与溶解度 溶液的过饱和与介稳区
❖ 结晶动力学 晶核的形成 晶体的生长 杂质的影响
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量的重要指标。
影响晶习的因素
❖ 物料性质 ❖ 结晶条件 ❖ 物理环境
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四、结晶过程
结晶 过程
成核
产生微小晶粒作为结晶的核心－晶核。
晶体成长
晶核长大－宏观的晶体。
结晶
溶液
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晶体 过滤 晶浆
溶液
晶体产品 母液
第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介
冷却法 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却－蒸发法)
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第十二章 其他分离方法
12.1 结晶 12.1.1 结晶的基本概念 12.1.2 结晶热力学简介 12.1.3 结晶动力学简介
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一、晶核的形成
1.晶核产生
溶液中快速运动的 溶质元素(原子、离 子或分子)
相互碰撞
线体单元
沉淀结晶
喷射结晶
反应结晶 盐析结晶
冰析结晶
1.晶体
三、晶体的概念
固体物质内部结构 中的质点元（原子、离 子或分子）作三维有序 规则排列即形成晶体。
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NaCl晶体结构模型
三、晶体的概念
2.晶格与晶系 (1)晶格
各质点元（原子、离子或分子）间由于力的 作用，在固定平衡位百度文库振动，彼此之间保持一定 的距离，称为晶格。
(2)晶系 晶体具有不同的晶格结构，晶体按其晶格结构
分为不同晶系。
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三、晶体的概念
晶系的分类
晶系
立方晶系 四方晶系 六方晶系 立交晶系 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系
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晶体的七种晶系
三、晶体的概念
3.晶习 晶体的外部宏观形状称为晶习。晶习是产品质
表面反应过程
到达晶体表面的溶质质点按一定排列方式嵌入 晶面，使晶体长大并放出结晶热。
传热过程
放出的结晶热传导至液相主体。
c
溶 液
扩散推动力
主
体
表面反应推动力
c
液 膜
晶
ci 体
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正在成长晶面
晶体成长示意图
二、晶体的生长
2.影响晶体生长的因素 (1)晶粒大小的影响
❖ 对多数物系，晶体的成长与原晶粒的初始粒度
变态 点
二、溶液的过饱和与介稳区
过饱和溶液定义 含有超过饱和量溶质的溶液。
过饱和度定义
过饱和溶液与相同温度下的饱和溶液的浓度之差。
结晶过程的推动力
过饱和度
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不稳区
G C
介稳区
A
D
G B
G F F
FE
稳定区
超溶 解度 曲线
溶解 度曲
线
溶液的过饱和与 超溶解度曲线
EFG EFG
EFG