化工原理结晶PPT

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第12章 结晶过程ppt课件

第12章 结晶过程ppt课件

结晶过程中,晶面生长速率的影响因素有两类,
1)晶体内部单元对晶面的各种应力;它是由晶体内部结构 决定的,一般不易改变。 2)晶面与周围环境的各种作用,如界面粘度、界面张力、 表面能、界面分子对周围环境中分子的作用力等。在实验 和生产中较易改变和控制的。 最有效和简便的手段是改变溶剂或往结晶母液中加入某些 特定的添加剂。
四、溶液的过饱和与介稳区
结晶过程应尽量控制在介稳区内进行,以得到平均粒度较 大的结晶产品,避免产生过多晶核而影响最终产品的粒度。
超溶解度曲线 正溶解度特性的 溶解度曲线 不稳区能自发产生 晶核 。 介稳区不会自发地 产生晶核。
稳定区不可能进行结晶 溶液的过饱和与超溶解度曲线
3 结晶过程的动力学
一、结晶成核动力学 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。
晶体的均匀性:晶体中每一宏观质点的物理性质 和化学组成以及内部晶格都相同的特性。晶体的这 个特性保证了工业生产中晶体产品的高纯度。
一、晶体结构与特性
各向异性:晶体的几何特性及物理效应常随方向的不同而表 现出数量上的差异的性质。
晶格:构成晶体的微观质点在空间中按三维空间 点阵规律排列,各质点间在力的作用下,使质点得 以维持在固定的平衡位置,彼此之间保持一定距离 的结构。 晶形:晶体的宏观外部形状,它受结晶条件或所处 的物理环境的影响比较大,对于同一种物质,即使 基本晶系不变,晶形也可能不同,如六方晶体,它 可以是短粗形、细长形或带有六角的薄片状,甚至 旱多棱针状。
在过饱和溶液中,只有大于临界粒径的晶核才能生存 并继续生长,小于此值的粒子则会溶解消失。 非均相初级成核:在工业结晶器中发生均相初级成核 的机会比较少,实际上溶液中有外来固体物质颗粒, 如大气中的灰尘或其他人为引入的固体粒子,在非均 相过饱和溶液中自发产生晶核的过程。这些外来杂质 粒子对初级成核过程有诱导作用,非均相成核可在比 均相成核更低的过饱和度下发生。

《结晶现象》溶液PPT精品课件

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58
结晶法的应用
海水晒盐
海水
海水晒盐的过程
在实际生产中,利用结晶的 方法,可从含杂质的混合物 中分离或提纯我们需要的物 质,如海水晒盐和蔗汁制糖。
贮水池
蒸发池
结晶池
粗盐 母液
69
结晶法的应用
粗盐是混合物:
Ⅱ可溶性杂质 MgCl2、CaCl2
Ⅰ不溶性 杂质泥沙
170
第二章 粗盐提纯
粗盐提纯
仪器作用?
D. 降温和蒸发是结晶的常 用方法
下列说法错误的是 A
1250
回答下列问题
(1)实验室配制 100 g 10% 的氯化钠溶液时,
需要_1__0_g__g 氯化钠固体
1
(2)称量时如果用质量为 23.1
g 的烧杯盛放固体,在托盘天平上
已放 30 g 的砝码,则天平上的游
码位置应是下图的 __B__(填字母)
7.4 结晶现象
九年级化学下册
中 考 对 接
PART 结晶的两种方法: 01 降温结晶和冷却结晶
PART
02
海水晒盐
PART
03
粗盐提纯
PART 利用结晶除杂和分
04
离物质
知识点清单
从溶液中析出晶体的过程
01
结晶的定义
02
结晶的两种方法
降温结晶(冷却热饱和溶液) 蒸发结晶(蒸发溶剂)
不饱和溶液→饱和溶液 →晶体析出
03
结晶的原理
04
结晶的应用
海水晒盐 粗盐提纯 利用结晶除杂和分离物质
13
第一部分 结晶的两种方法
知识点:结晶的定义; 饱和溶液结晶的两种方法;
晶体
你知道这些物质是什么吗?

《九年级化学结晶现象》PPT课件讲义

《九年级化学结晶现象》PPT课件讲义
新知学习
二、结晶法的应用
在实际生产中,利用结晶的方法,可以从含有杂质的 混合物中分离或提纯为我们需要的物质。 实验7-10:除去粗盐中难溶性杂质 步骤:1.粗盐溶解 (1)称量:称取5.0 g粗盐. (2)溶解:用量筒量取20 mL水,倒入烧杯中,将粗 盐,加入水中,用玻璃棒搅拌。
新知学习
(二)过第七滤章 法溶:液一种可溶 + 一种不溶 (泥沙+食盐)
新知学习
思考
❖ 1).粗盐提纯实验中玻璃棒在四个步骤中作用分别是什
么? 加快食盐溶解 →引流 →受热均匀,以防液体飞溅
→转移晶体
❖ 2)粗盐提纯实验中一连过滤两次,滤液仍浑浊,原因何 在?
1.滤纸破损 2.液面超过滤纸边缘 3.仪器不洁净
❖3)用氯酸钾和二氧化锰制氧气结束后, 如何回收KCl中 的MnO2?(提示:MnO2不溶, KCl可溶)
Hale Waihona Puke 知能训练2.实验小组的同学欲对一粗盐样品进行初步提纯。所 用实验仪器或用品如下:
知能训练
Thank you.
演讲结速,谢谢观赏!
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探究点二 粗盐的提纯
[情景展示]粗盐中难溶性杂质的去除:
过滤的操作要点:
一贴: 滤纸要紧贴 漏斗的内壁
二低: 滤纸边缘低于漏斗边缘 液面低于滤纸边缘
三靠:
烧杯靠玻璃棒 玻璃棒靠滤纸三层处 漏斗下端管口靠烧杯内壁
3.蒸发 如图所示,将蒸发皿放到铁圈上,倒入滤液,用酒精 灯加热,用玻璃棒搅拌;待蒸发皿中出现较多晶体时, 即停止加热;

工业结晶过程理论基础PPT课件

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量晶体同时形成和生长的特点。它服从于相变的 普遍规律。
2020/11/21
二、工业结晶≠结晶学或结晶化学
结晶化学:研究晶体物质的组成、结构和性能 间的规律性,并运用这些规律性来说明和解决 有关的化学问题)
材料问题的核心是晶体学问题:结构缺限、生 长环境、生长规律.
单晶培育:一个晶核生长
2020/11/21
2020/11/21
结晶的定义
结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、液 体或熔融物中析出的过程。结晶过程就是将 我们需要的产品从一个复杂的混合体系中分 离并提纯的过程。
结晶的特点
能从杂质相当多的溶液或者多组元的熔 融混合物中分离出高纯或超纯的晶体。许多 用其他分离方法难以分离的物系,用结晶法 效果很好,并且耗能较低.
如何从宏观单晶得到晶体内部结构?
一、单晶样品制备 单晶培育的方法
溶剂缓慢挥发法 液相扩散法 气相扩散法 (90%以上的单晶都是由以上三种方法培养出来的)
2020/11/21
培养出的单晶品质
单晶分析样品的要求: 上机的样品尽可能选择呈球形(粒状)的单
晶体或晶体碎片,直径大小在0.1-0.7mm,无 裂纹。
平行六面体单位+结构基元 = 晶胞
晶胞参数:a ,b ,c; ,,;原子分数坐标
a c , b c, a b
4、晶体与点阵的对应关系:
c
b a
抽象 空间点阵 空间点阵单位 平面点阵 直线点阵 点阵点
具体 内容
晶体
晶胞
晶面
晶棱 结构基元
晶系和空间点阵形式:
1、七个晶系:根据晶胞的类型,找相应特征对称元素,可以把 32个点群划分为七 个晶系。特征对称元素中,高轴次的个数愈多,对称性高。晶系从对称性由高到低 的划分。

结晶PPT

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对固体溶液物系,必须 经过多级固液平衡才能 达到所要求的产品纯度。
溶剂化合物熔化为同组成液相的物系固液相图
3.化合物形成型 对于双组分物系,可 能生成一种或多种溶 剂化合物。
固相溶剂化合物能与 同样组成的液相建立 平衡关系
CaCl2一H2O—CaCl2· 6H2O
结晶工艺及设备研究进展
结晶工艺及设备研究进展
a
b
β
b
α
β γ
a
α
a
α α
120o
单斜
abc
三斜
abc
三方
abc
六方
abc
90o
90o
90o
90o 120o
(1S, 1Bs) (1S) (1S) 把晶体按其晶格空间结构分为七种晶系
(1S)
1.熔融结晶的基本操作类型
浮选结晶法 正常冻凝法(或逐步冻凝法) 区域熔炼法 前两种结晶方法主要用于有机物的分离提纯,第三种用 于冶金材料精制或高分子材料的加工。
2.熔融结晶的固液平衡
二元物系 有机物的固液平衡关系比较复杂,三个重要的基本类型 是: 1. 低共熔物系 2. 固体溶液型 物系 3. 化合物形成型 物系
蒸馏—结晶耦合技术
蒸馏-结晶耦合工艺设计思路是: 在蒸馏塔顶部增加 一级固液平衡, 此时蒸汽中易结晶组分的含量已经 很高, 它与其他物质的汽液平衡分离因子比较小, 但 是由于它们熔点差较大, 固液平衡的分离因子还很 高, 可以利用固液平衡进一步提纯。 这种工艺方法实际就是利用一级固液平衡来代替几 级汽液平衡。同时, 结晶冷凝器中分离出来的含杂 质多的熔融液作为回流液返回蒸馏塔顶部, 该熔融 液中易结晶组分的浓度比塔顶回流液中的浓度和 温度都低很多, 它与下一级塔板的上升蒸汽接触, 传 质推动力加大, 起到了强化蒸馏过程的作用。

结晶技术原理PPT课件

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第24页/共42页
控制成核现象的措施
• ①维持稳定的过饱和度 • ②限制晶体的生长速率 • ③尽可能减低晶体的机械碰撞能量及几率 • ④对溶液进行加热、过滤等预处理 • ⑤使符合要求的晶粒得以及时排出 • ⑥将含有过量细晶母液取出后细消后送回结晶器 • ⑦调节pH值或加入具选择性的添加剂以改变成核速
第22页/共42页
接触成核
优点: ①动力学级数较低,即溶液过饱和度对成核影响 较小。 ②在低过饱和度下进行,能得到优质结晶产品。 ③产生晶核所需要的能量非常低,被碰撞的晶体 不会造成宏观上的磨损。
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;
第23页/共42页
结晶理论是通过无机盐的结晶现象研究发展起来的,但其 基本原理也适用于生物产物的结晶。但生物产物结晶的研 究历史较短,基础数据的积累较少,目前仍是重要的研究 课题。
第1页/共42页
特点
(1) 选择性高:只有同类分子或离子才能排 列成晶体
(2过过滤、洗涤,可以 得到纯度较高的晶体。
采用身体略向前倾的姿势有利于将上颌窦内积存的分泌物排出体外5晶体纯度晶体是化学均一的固体但结晶溶液中的杂质却通常是相当多的结晶时溶液中溶质因其溶解度与杂质的溶解度不同溶质结晶而杂质留在溶液中因而互相分离或两者的溶解度虽相差不大但晶格不同彼此格格不入而互相分离所以原始溶液中虽含杂质结晶出来的晶体却非常纯洁
• 两种机理: • (1)液体剪应力成核:由于过饱和液体与正在成长 的晶体之间的相对运动,液体边界层和晶体表面的 速度差,在晶体表面产生的剪切力,将附着于晶体 之上的微粒子扫落,而成为新的晶核。 • (2)接触成核(碰撞成核):指当晶体之间或晶体 与其它固体物接触时,晶体表面的破碎成为新的晶 核。在结晶器中晶体与搅拌桨叶、器壁或挡板之间 的碰撞、晶体与晶体之间的碰撞都有可能产生接触 成核。 • 主要由搅拌强度有关。被认为是获得晶核最简单, 最好的方法。

结晶技术PPT

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过饱溶液




让我们再以谷氨酸一钠过饱和 溶解度曲线为例说明过饱和溶 液现象。 对处于60℃、70℃、80℃时, 对几种浓度谷氨酸钠饱和溶液 进行降温,使之进入过饱和状 态,仔细观察(借助放大镜) 降温过程中溶液微观变化(测 定结果见表1)。 用曲线把这些初始结晶和瞬间 微晶大量生成的温度各点连接 起来,便可得到图7的曲线α1 和α2(α2称过饱和溶解度曲 线)。 曲线α0是谷氨酸一钠饱和溶解 度曲线。曲线α0、α1、α2相 互大致平行。

这层境界膜就阻碍了 其他不稳定质点向晶 核靠近,不稳定的质 点只好通过扩散作用 来穿越界膜,而溶质 在溶液中的扩散作用 是由溶液间的浓度差 所决定。
可见晶体的生长是由溶液中溶质的
扩散和溶质在晶核晶格上排列2个 阶段组成,若溶质的扩散速度与溶 质排列的表面结晶速度相等,则结 晶的长大速度可用下式进行计算
晶体质点排列的三种位置

晶体长大时,溶液中质点的晶 核排列的位臵有三种,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)位臵上, 一个接一个,直至这一行列排 完,再排相邻一行的(2)位臵, 一个接一个,最后排完这一层 面网,再由(3)位臵排起另一 层面网,这样晶面就平行向外 推移长大。

不饱和区(溶解区) 曲线α0下方为不饱和溶液,无晶体析出 现象,外加晶体溶解 亚稳区 曲线α0和α2之间为略过饱和溶液,晶核 不会自动形成,但诱导可以产生,若有晶 体存在可以长大 过饱和区曲线 α2上方为过饱和溶液可以自然产生大量晶 核,晶体也可长大

化工原理 第12章01(改)PPT课件

化工原理 第12章01(改)PPT课件

雾凇
(2)结晶操作特点
①能在杂质多的混合液分离高纯度晶体,如单晶硅。 ②共沸物、热敏性物质的分离,如邻、对硝基苯。 ③结晶热小,能耗比精馏低。(见P185表12-1)
(3)对产物要求
①产物纯度高。 ②适当的粒度、粒度分布窄。 ③晶形(针形、片状、棒状等)。
(4)晶系
晶格——晶体微观粒子几何排列规则的最小单元。 晶系——按晶格结构分类,同一物质,条件不同,可 属不同晶系。
③吸附剂密度
a.装填密度 B 与空隙率 B 。 b.颗粒密度 P (表观密度):
P (1 B )B
c.真密度 t(扣除颗粒内孔腔体积) 和内孔隙率 P :
t(1P)P
(4)工业吸附对吸附剂的要求 ①内表面大:内表面大吸附容量大。 ②活性高:内表面都能起吸附作用。 ③选择性强。 ④机械强度和物理特性(如颗粒大小)。 ⑤化学稳定性、热稳定性,价廉易得。
⑥吸附树脂 高分子物质经反应引进官能团。 有非极性、中极性、极性和强极性。 如:维生素的分离、过氧化氢的精制。
(3)吸附剂的基本特性 ①吸附剂的比表面a
例:活性炭微孔比表面占95% ②吸附容量xm
吸附表面每个空位都单层吸满吸附质分子时 的吸附量: kg吸附质/kg吸附剂。
与温度、吸附剂结构、性质有关。
溶液结晶放热
外界加热
ห้องสมุดไป่ตู้
12.1.5 结晶设备 (1)搅拌式冷却结晶器
(2)奥斯陆蒸发结晶器 (母液循环式)
(3)多级真空结晶器(自蒸发)
(4)结晶器的选择 ①溶解度曲线 较陡:冷却、真空自蒸发。 较坦:蒸发浓缩。
②能耗、物性、产品粒度、粒度分布要求、处理 量大小。 12.1.6其他结晶方法
12.2 吸附分离 12.2.1 概述 (1)吸附与解吸 目的:分离流体混合物

12-1结晶

12-1结晶

12.1.3 结晶过程的动力学 2、晶体的成长 晶核形成后,溶质质点会继续一层一层地在晶体表面有序排 列,晶体将长大——晶体的成长。 晶体的成长推动力——过饱和度 晶体的成长过程,分三步: (1)扩散过程:溶质质点主流体 晶体表面扩散。 (2)表面反应过程:溶质质点从晶体表面嵌入晶面,放 出热量。 (3)传热过程:结晶热传向主流体 晶体的成长速率:kg/s 晶体的成长速度U:m/s 晶体的成长外形遵从几何相似原则, 晶体的成长速度遵从“△L定律”
不稳定区 浓 度 C
B
过溶度曲线 溶解度曲线
A
介稳定区
E
稳定区 温度
12.1.3 结晶过程的动力学
结晶过程的推动力:过饱和度△C=C-CS 过冷度△T= TS - T (溶液在某一温度TS下饱和,然后再降温至T,其温差叫过 冷度,其实质还是形成过饱和度) 1、成核 晶核——直径大于某一临界半径能够成长的微小晶体。 1)成核的方式: 自然成核:均相初级成核和非均相初级成核; 二次成核:在已有晶体条件下产生的晶核。 2)工业上成核(起晶)的方法: (1)晶种起晶法:在介稳区投入一定大小和数量的晶种粉 体。 (2)自然起晶法:在不稳区下均相成核和非均相成核;
图12-4
图12-5
1)冷却结晶器 (3)旋转挂板式冷却结晶器:冷却快,冰晶多而小。 (4)连续式冷却结晶器:连续操作,自动分级,易控制。
图12-6
图12-7
2)蒸发式结晶器 蒸发部分溶剂,由于循环量较低,存在混合不均,局部过 浓等现象,产品粒度较小,不均。
图12-8
3)真空结晶器 有蒸发也有冷却
强制循
结晶设备
蒸发结晶器 蒸发冷却结晶器
利用搅拌器 利用旋转刮板 强制循环泵
5、几种主要的结晶设备

7.4结晶现象 公开课ppt课件

7.4结晶现象 公开课ppt课件
7.4 结晶现象
1
学习目标 1、认识晶体及形成过程。 2、了解结晶现象。 3、初步学习分离混合物的方法。
2
自学指导一 阅读课本210-211页内容。思考晶体是怎样形成的?
3
4
5
6
7
8
9
一· 晶体 1.晶体是具有规则的几何外形的固体,形成晶体的过程称为结晶。
10
溶质从溶液中结晶出来的两种方法:
溶解度随降温改变明显的物质 1、冷却热饱和溶液(如KNO3)
2、蒸发溶剂(如NaCl)
溶解度随温度变化不改变明显的物质
11
二、怎样分离混合物? 两种固体混合后的分离方法: 过滤法:一种可溶 + 一种不溶
(泥沙+食盐) 结晶法:
冷却热的饱和溶液(降温结晶) (分离KNO3与NaCl溶液)
12
过滤
一贴:
滤纸要紧贴 漏斗的内壁
二低:
滤纸边缘低于漏斗边缘 液面低于滤纸边缘
三靠:
烧杯靠玻璃棒 玻璃棒靠滤纸三层处 漏斗下端管口靠烧杯内壁
13
小结
一.晶体:具有一定规则形状的固体。
二.晶体的形成:形成晶体的过程叫做结晶。
溶质从溶液中结晶出来,有两种方法: 1.冷却热饱和溶液。 2.蒸发结晶,使溶剂的量减少; 三、怎样分离混合物?
1.过滤法
2.结晶法
14
Hale Waihona Puke

结晶方法和结晶器 ppt课件

结晶方法和结晶器  ppt课件
程称为初级成核。 • 初级成核又可分为均相初级成核和非均相初级
成核。在介稳区内洁净的过饱和溶液还不能自 发地产生晶核,只有进入不稳区后,晶核才能 自发地产生,这种在均相过饱和溶液中自发产 生晶核的过程称为均相初级成核;如果溶液中 混入外来固体杂质,它们对初级成核有诱导作 用,这种在非均相过饱和溶液中产生晶核的过 程称为非均相初级成核。
• 冷却方式有自然冷却、间壁冷却和直接 接触冷却。
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27
• (1)自然冷却 是使溶液在大气中冷却 而结晶。其设备与操作均较简单,但冷 却缓慢,生产能力低。
• (2)间壁冷却 原理和设备如同换热器, 多用水作冷却剂,也可用其他冷却剂 (如冷冻盐水)。这种方式耗能少,应 用较广泛,但传热速率较低,冷却壁面 上常形成晶垢,影响冷却效果。
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5
• 二、结晶过程的相平衡
• 1.溶解度和溶解度曲线
• (1)溶解度
• 一定条件下,溶解达平衡时的溶液称为饱和溶 液,饱和溶液中溶质的浓度称为此条件下该溶 质的溶解度。
• 溶质浓度超过溶解度的溶液称为过饱和溶液。 显然,溶质可以继续溶解于未饱和的溶液中, 直至达到饱和为止。过饱和溶液析出过多的溶 质后成为饱和溶液,即结晶只能在过饱和溶液 中进行。
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4
• 晶体从溶液中析出后,便可进一步用沉 降、过滤、离心分离等方法使其与溶液 分离。
• 结晶出来的晶体和剩余的溶液所构成的 混合物称为晶浆。
• 分离出晶体后剩余的溶液称为母液。
• 为了保证结晶产品的纯度,生产中,通 常在对晶浆进行母液分离后,再用适当 的溶剂对固体进行洗涤,以尽量除去由 于粘附和包藏母液所带来的杂质。
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6
• 溶解度常用的表示方法有:
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结晶
晶体的形成过程
结晶
• 结晶是一个重要的化工单元操作: 为数众多的化工产品及中间体都是以晶体
形态出现的,从相当不纯的溶液中结晶出来的 产品纯度高,外观漂亮。
• 在能耗上,结晶常常比蒸馏或其他精制方法低 得多。
• 在医药工业中,85%以上的药物都是以晶体出 现的。产品的纯度、溶解速率等影响着药物的 生物利用度。
三斜
abc 90o
(1S)
a αα a aα
三方
abc 90o
(1S)
a a
a 120o
六方
abc 90o 120o
(1S)
晶体的空间构成与形貌
a
a a
a
a a
a
a a
简单立方
体心立方面心立方晶体 Nhomakorabea空间构成与形貌
立方体
(无媒晶剂)
八面体
(尿素为媒晶剂)
树枝状
(亚铁氰化物为媒晶剂)
如NaCl and Na2SO4.
• 抗溶剂法
• 通过加入能降低溶解度的抗溶剂,如Na2CO3的抗溶剂结晶, 在此结晶体系中, 乙二醇,一缩二乙二醇,或1,2-丙二醇等可 加入其水溶液中,以降低溶解度,产生过饱和度。
过饱和度的产生
• 盐析法:通过加入盐溶液,而降低溶解度和产生过饱
和度,如蛋白质溶液中加入硫酸铵或氯化钠溶液
晶体的空间构成与形貌
晶格 构成晶体的微观质点在晶体所占的空间中按一定的几何规律 排列起来,这种质点排列的几何规律称为三维空间点阵,也称为空间晶 体格子。
晶胞 是描述晶体微观结构的基本单位。整块晶体可视作成千上万 个晶胞“无隙并置”地堆积而成。每个晶胞具有相同的边长和夹角。
三维空间点阵
c
βα
b
γ
• 化学反应法:通过化学反应来产生过饱和度,如盐
酸普鲁卡因+青霉素钾普鲁卡因青霉素
• pH调节法:通过溶液pH的调节来产生过饱和度,如
大豆蛋白的分步结晶
溶解度与溶液的过饱和度
饱和溶液:
溶质与溶液共存并处于相平衡状态。其浓度即是该温度下固 体溶质在溶剂中的溶解度(平衡浓度)。
不饱和溶液:
浓度<饱和浓度的溶液。
过饱和溶液:
浓度>饱和浓度的溶液。
结晶只可能在过饱和溶液中发生。
结晶动力学
均相成核
初级成核
成核
异相成核

二次成核



晶体的生长
1.晶核的形成
晶核-过饱和溶液中最初生成的微小晶粒,晶体成长过程中 必不可少的。
晶体的种 子与胚胎
2. 晶体的成长
在过饱和溶液中,溶质质点在过饱和度推动力的作用 下,向晶核或加入晶种运动,并在其表面有序堆积,使晶 核或晶种不断长大形成晶体。
了解物质的溶解度特性有助于结晶方法的选 择,例如:
一些盐的溶解度曲线
100 90 80 70 60 50 40 30
20 10
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Temperature ˚C
氯化钠— 蒸发结晶,硝酸钾— 冷却结晶
溶液的过饱和
• 如果溶液含有超过饱和量的溶质,该溶 液称为过饱和溶液。
晶体的生 长发育
Growth unit
晶体的生长
Kink growth
Step growth
C BD
C
C
B
Strong bonding
A
B
B
A
Higher growth rate !
A
Surface structure of a growing crystal: (A) flat surface, (B) steps, (C ) kinks, (D) surface-adsorbed growth units
无机膜:制膜材料主要是金属、金属氧化物、多孔玻璃、陶 瓷等无机物。与有机膜相比,无机膜具有耐高温,不可压缩, 耐有机溶剂,透过量大,污染较少,孔径分布较窄和寿命长 等优点,缺点是膜脆易碎,设备费用大。
不对称陶瓷膜
陶瓷膜表面SEM照片
几种膜的结构(断面电镜照片)
纳米管膜
a
c b
a
晶体常数
晶系 — 布拉维系
a a
a
立方
(1S, 1Bd, 1F)
abc 90o
c
a
a
四方
(1S, 1Bd)
abc 90o
c a
b
正交
(1S, 1Bd, 1Bs, 1F)
abc 90o
c a
b β
单斜
abc 90o
(1S, 1Bs)
c α βa bγ
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晶核形成的速率 << 晶体的成长速率

塔式结晶器
结晶方法与设备
摇篮式结晶器
转筒式结晶器
蒸发式结晶器 (Evaporator-crystallizer)
蒸汽出口
换 热 器
进料
蒸 发 室
结 晶 室
晶体出口
真空式结晶器 (Vacuum crystallizer)
冷却水


蒸汽喷射泵


级 式
蒸汽







出料口

进料口
其他分离过程
• 吸附
多孔性固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余 的表面能,当流体中的某些物质碰撞固体表面时,受到 这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上。
• 膜分离
通过在膜两侧施加(或存在)一种或多种推动力, 使原料中的膜组分选择性地优先透过膜,从而达到混 合物分离,并实现产物提取、浓缩、纯化等目的的一 种新型分离过程。
吸 附 质 蒸 气 浓 度 C ( g/m 3 空 气 )
25℃下不同吸附质在活性碳上的吸附等温线
常见的膜分离过程
过程
微滤 (MF) Microfiltration
超滤 (UF) Ultrafiltration 反渗透 (RO) Reverse Osmosis 渗析(透析)(D)
Dialysis 电渗析 (ED) Electrodialysis 气体分离 (GP) Gas Permeation
100
x 50
-2 3.5 oC 0 oC
30 oC
80 oC 15 1.5 oC
0 .2
0 .4
0 .6
0 .8
1 .0
吸 附 质 分 压 p( 大 气 压 )
不同温度下NH3在木炭上的吸附等温曲线
0 .8
吸 0 .6 附 量
0 .4
x 0 .2
C C l4 苯
氯乙烯 丙酮
0
10
20
30
40
50
什么是结晶
所谓结晶是指物质以晶体的状态从溶液、熔融混合物或蒸气 中析出的过程称为结晶(crystallization) 例如:
加热蒸发
岩白菜素(溶液)
岩白菜素(饱和液)
①降温 ②蒸发溶剂
溶液结晶 岩白菜素(晶体)
苯甲酸-萘(混熔物) 降温
苯甲酸(晶体)+ 混熔物
硫(固体) 加热升华
降温
硫(蒸气)
硫(结晶)
晶体的二维生长
晶体生长 (BCF)模型
Dislocations in the crystal are the source of new steps.
Develop of a growth spiral from a screw dislocation
结晶速率
结晶过程中的两种速率
晶核形成的速率 r核=dN/dt=K核△cm 晶体的成长速率 r长=dL/dt=K长△cm
吸附的基本规律
吸附相平衡:吸附剂与吸附质在一定条件下长时间接触后达 到饱和,吸附质在气(液)、固两相中的浓度不再随时间 改变,此时气(液)、固两相的浓度称为平衡浓度。
吸附等温线:在恒定温度下,平衡时吸附剂的吸附量 x 与气 (液)相中的吸附质组分分压 p (或吸附质的浓度C) 的关系 曲线。
吸 150 附 量
• 同一温度下,过饱和溶液与饱和溶液间 的浓度差,称为过饱和度。
• 过饱和度是结晶过程必不可少的推动力 。
MSZW(no solids)
超溶解度曲线
不稳区
C ED
介稳区宽度MSZW
B A (with solids)
溶解度曲线
稳定区
Temperature
溶解度与超溶解度相图
• 在稳定区(不饱和区)晶体的成核和生长不会产生,也就 是,溶质溶解,不会从溶液中结晶出来;
结晶过程的特点
(1)能从杂质含量相当多的溶液或多组分的熔融 混合物中形成纯净的晶体。而用其他方法难以分 离的混合物系,采用结晶分离更为有效。如同分 异构体混合物、共沸物系、热敏性物系等。
(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。
吸附概述
具有吸附作用的物质,称为吸附剂,被吸附的物 质称为吸附质。常见的吸附剂有活性炭、磺化煤、 焦碳、木炭、白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。
吸附的分类
按照吸附作用力性质的不同,吸附可
以分为物理吸附、化学吸附和离子 交换吸附。
按照吸附条件是否发生变化,又可把
吸附分为变温吸附,变压吸附以及 变浓度吸附。
溶解度: 固液相平衡时,单位质量的溶剂所能溶解的固体
的质量。溶解度的其他单位有:克/升溶液、摩尔/升溶 液、摩尔分数等。
溶解度曲线与溶液的过饱和
溶质的溶解度特征,既表现在溶解度的大小, 也表现在溶解度随温度的变化:
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