添加剂对硫酸钠晶体粒度的影响

添加剂对硫酸钠晶体粒度的影响

唐　娜,白丽荣,沙作良,王学魁,韩焱熙(天津科技大学海洋科学与工程学院,天津　300457)

摘　要:　溶液结晶过程中,添加剂的加入对晶体的结晶动力学和热力学特征将产生一

定的影响。文章研究了十二烷基苯磺酸钠和重铬酸钾作为添加剂对无水硫酸钠晶体粒度的影响。研究结果表明:十二烷基苯磺酸钠的加入增大了硫酸钠结晶过程的界面能,从而抑制自发成核过程的发生,促进晶体的生长,改善晶体的粒度。分别以十二烷基苯磺酸钠和重铬酸钾作为添加剂,在有效添加剂量为40m g /k g 时,0.177m m 以上硫酸钠筛上物分别为67.18%和51.12%。搅拌速度对硫酸钠晶体粒度有重要影响,正交实验确定的最佳结晶控制条件为:添加剂加入量40m g /k g 、搅拌速度240r /m i n 、晶种量40g 、停留时间40m i n 。

关键词:　添加剂;硫酸钠;结晶;晶体粒度

中图分类号:T Q 131.1　文献标识码:A 文章编号:1673-6850(2007)06-0001-03

T h e E f f e c t o f A d d i t i v e s o n C r y s t a l S i z e o f S o d i u mS u l p h a t e

T A N GN a ,B A I L i r o n g ,S H AZ u o l i a n g ,WA N GX u e k u i ,H A NY a n x i

(C o l l e g e o f M a r i n e S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,T i a n j i n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e ＆

T e c h n o l o g y ,T i a n j i n 300457,C h i n a )

A b s t r a c t :　T h e a d d i t i v e s w i l l e f f e c t t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c r y s t a l d y n a m i c s a n d c r y s t a l t h e r m o -d y n a m i c s i n a a q u e o u s s o l u t i o n c r y s t a l l i z a t i o n p r o c e s s .T h e e f f e c t o f a d d i t i v e s o nt h e c o n t r o l o f c r y s -t a l s i z e f o r s o d i u m s u l p h a t e i s d i s c u s s e d i n t h e p a p e r .T h e a d d i t i v e s c h o s e n a r e t h e s o d i u m d o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t e a n dp o t a s s i u mb i c h r o m a t e r e s p e c t i v e l y .T h e r e s u l t s s h o w s t h a t t h e c r y s t a l l i z a t i o n i n t e r f a c i a l e n e r g y o f s o d i u m s u l p h a t ei s i n c r e a s e dw i t hs o d i u m d o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t ea s a d d i -t i v e ,t h e nt h e c r y s t a l n u c l e u s f o r m a t i o ni s i n h i b i t e d c r y s t a l g r o w t h i s p r o m o t e d a n d c r y s t a l s i z e i s i m -p r o v e d .U s i n gt h es o d i u m d o d e c y l b e n z e n es u l f o n a t ea n dp o t a s s i u m b i c h r o m a t ea sa d d i t i v e s ,t h e c r y s t a l s i z e s w h i c h a r e b i g g e r t h a n 0.177m m a r e 67.18%a n d 51.12%r e s p e c t i v e l y ,t h e c o n c e n t r a -t i o n o f b o t h a d d i t i v e s a r e 40m g /k g .T h eo p t i m u mt e c h n o l o g yw a s s t u d i e du s i n go r t h o g o n a l t e s t d e -s i g n :t h e c o n c e n t r a t i o n o f a d d i t i v e i s 40m g /k g ,t h e s t i r r i n g r a t e i s 240r /m i n ,t h e w e i g h t o f c r y s t a l s e e di s 40g ,a n dt h e r e t e n t i o nt i m e i s 40m i n ,t h e m i x i n g s p e e di s t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r w h i c h e f f e c t t h e c r y s t a l s i z e o f s o d i u m s u l p h a t e .

K e yw o r d s :　a d d i t i v e ;s o d i u ms u l p h a t e ;c r y s t a l l i z a t i o n ;c r y s t a l s i z e

收稿日期:2007-04-19作者简介:唐娜(1972-),女,汉族,辽宁海城人,博士,副教授,主要研究方向:海卤水资源综合利用、膜分离、海水淡化。

1　前言

无水硫酸钠是日常生活和工业经济中不可缺少

的商品和原料,主要产于美国、加拿大、日本等国家。近几年我国无水硫酸钠市场中一般粒度的无水硫酸

钠的供给已远大于需求[1]

,而大颗粒无水硫酸钠以其纯度高、质量好、外形美观、容易与母液分离、易电解、溶解度小、洗涤方便等优点而畅销[2]

。目前,国内生产大颗粒无水硫酸钠的工艺条件还处于探索阶

段,市售的无水硫酸钠产品粒度都比较小。在盐类溶液结晶过程中,晶体的粒度与粒度分布与晶体的成核速率和生长速率、晶体在结晶器内

停留时间关系密切[3]

。微量的表面活性剂在无机盐饱和液中具有降低表面张力和增大溶液表面活性的作用,使溶液的结晶速率发生变化,从而可以控制晶体产品的粒度[4]

。添加剂的存在可以促进成核,也可减慢晶核的形成速率,或抑制晶核生长,但对不

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　第36卷第6期 盐业与化工