结晶的定义(终极版)
生物工艺下游技术结晶技术幻灯片
晶体质点排列的三种位置
晶体长大时，溶液中质点的晶 核排列的位置有三种，如图所 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）位置上，一 个接一个，直至这一行列排完， 再排相邻一行的（2）位置，一 个接一个，最后排完这一层面 网，再由（3）位置排起另一层 面网，这样晶面就平行向外推 移长大。
我们前面介绍的过饱和系数，根据上式 可制得如图所表示的晶核形成速度与过饱 和系数的关系。
即随着溶液过饱和系数逐渐增大，晶核临 界半径随之变小(由临界半径表达式可知)， 形成稳定晶核的机会逐渐增加，及至溶液 浓度到达某一过饱和度，晶核便会自发形 成，并随过饱和系数的进一步增大，成核 速度将逐渐加快。
4、蔗糖晶体中存在的杂质
①胶体：带负电荷的胶体物质，能被稍带 正电荷的蔗糖晶体所吸引，使蔗 糖色度值深。
②晶内水：晶体大，含水量高，晶体小， 晶体内含水量迅速小至0.03%。
③无机盐：Ca2+、Fe3+和亚硫酸根离子 容易被蔗糖结晶体吸附入晶体之 内。
(二)液-固系统的相平衡
1、溶解度：是指在一定温度下，100g 溶剂所能溶解的溶质的一Thomson)方 程式：
即：
式中d: 蔗糖晶体密度
M：蔗糖分子量
晶核半径r≥rcrit，晶核才能稳定存在，并进一 步长大。
4、晶核生成速度
处于晶核附近的不稳定高能质点，受到晶 体质点的引力，放出能量，排列到晶核上 以后，晶体周围的溶液就是一些溶质质点 比较稳定的溶液，这些溶液好象一层膜一 样包围着晶核，通常称这层膜为境界膜。
第八章 结晶
第一节 概述
一、基本概念
结晶：使溶于液体中的固体溶质从溶液中析出晶体的单元操作。
二、结晶的应用
用于分离提纯，它不仅能从溶液中提取固体物质，而且能使溶质 和杂质分离，提高纯度。结晶产品外表美观，形状规则，便于包装、 运输和储存，生产装置方便、经济，在化工生产中有广泛应用。
三、与结晶联用的其他操作
控制过饱和度、控制温度、控制压力 控制晶浆固液比、缓慢控制平稳运行、防止结垢结疤
蒸发—满足结晶条件 过滤、沉降、离心分离—提纯、防止形成晶簇
第二节 结晶的基本原理 一、结晶相关基本概念
1.溶解度
在一定的温度压力下，物质在一定量溶剂中溶解的最大量。 •固体溶解度：在一定温度下于100g水（或其他溶剂）溶解溶质的最多克数。
2.饱和溶液
在一定温度下，溶质在溶剂中溶解的量达到最大时的溶液，即达到溶 解度的溶质，就是饱和溶液。
1、结晶的过程
溶质从溶液中结晶出来，要经历两个步骤： 晶核形成：首先要产生微观的晶粒作为结 晶的核心，这个核心称为晶核。 晶体成长：晶核形成后，晶核长大，成为 宏观的晶体，这个过程称为晶体成长。
2、结晶的动力
成核过程和晶体成长过程，都以溶液的过饱和 度作为推动力。
3、成核形式
成核可分为三种形式：初级均相成核、初级非 均相成核及二次成核。 二次成核：在溶液中含被结晶物质晶体的条件 下出现的成核。二次成核主要是接触成核，在 工业结晶器中的成核大都属于接触成核。
主体是一敞口或闭式的长槽，底部半圆形。 槽外装有水夹套，槽内则装有长螺距低速 螺带搅拌器。全槽常由2～3个单元组成。
1—结晶槽；2—水槽（冷却水夹套）
3—搅拌器；4，5—接管
（2）工作原理
化学结晶知识总结
化学结晶知识总结引言化学结晶是化学反应中常见的重要过程，它是将溶液中的溶质分子聚集在一起形成晶体的过程。
化学结晶在许多领域得到了广泛的应用，包括药物制造、材料科学、食品加工等。
本文将对化学结晶的基本概念、过程条件、常见方法和应用进行总结。
一、化学结晶的基本概念化学结晶是将溶液中的溶质分子聚集在一起形成晶体的过程。
溶质可以是无机盐、有机物或生物大分子等。
在溶液中，溶质以分子、离子或聚合物的形式存在，当溶液中的溶质浓度超过其溶解度限度时，就会发生结晶过程。
化学结晶的基本概念还包括晶体的形成、晶格结构和晶体的性质。
晶体是由一定规律排列的离散分子、离子或原子组成的有序固体，具有均一性、各向同性等特点。
晶体的形成是由于溶质分子之间的相互作用力超过了溶质和溶剂之间的相互作用力，导致分子聚集而形成有序结构。
晶体的晶格结构取决于溶质分子之间的作用力类型和强度。
晶体的性质包括物理性质和化学性质，如颜色、硬度、熔点、溶解度等。
二、化学结晶的过程条件化学结晶的过程条件对于结晶的成功与否和结晶体的质量具有重要影响。
下面是影响化学结晶过程的几个重要条件：1. 温度温度是影响化学结晶过程的关键因素。
通常情况下，提高温度会增加溶质在溶液中的溶解度，从而有利于结晶过程的进行。
但是过高的温度可能导致过饱和溶液的形成，产生细小结晶或无晶态沉淀。
因此，在进行化学结晶时，需要根据溶质的溶解度曲线选择适当的结晶温度。
2. 浓度溶液浓度是影响结晶过程的另一个重要因素。
溶液中过高或过低的浓度都会影响晶体的生长过程。
过高的浓度可能导致过饱和溶液的形成，产生细小结晶；过低的浓度则可能导致结晶速率过慢甚至无法结晶。
因此，在进行化学结晶时，需要根据溶液的溶解度曲线选择适当的浓度。
3. 搅拌搅拌是促进化学结晶过程进行的重要条件之一。
搅拌可以加快溶液中溶质分子的扩散速率，有利于晶体的生长和溶质分子的聚集。
此外，搅拌还可以防止晶体在容器壁上结晶，并促进晶体的均一生长。
食品分离技术.
一、结晶的基本概念
1 、结晶定义： 凡是从匀相中形成固体
颗粒者，统称为结晶
结晶是制备纯品的有效方法，由于晶体外 观好，易于被消费者喜爱，一般生产中常 以结晶作为最后一步的精制操作。 比如在食品配料和添加剂都是通过结晶获 得的。如葡萄糖酸，蔗糖、谷氨酸钠等。
2、工业结晶过程
①从水溶液中结晶以获得固体产品； ②从稀溶液中由水的冻结以浓缩溶质，即 冷冻浓缩； ③控制结晶操作以获得某些流变学特性。 本章主要讨论从水溶液中结晶出所需产 品的结晶过程，属于物理分离手段。
(1)食品工业中的结晶过程
从水溶液中结晶：包括两种情况。
一是结晶操作作为获得纯净固体的一种物理分离手段。 例如制造葡萄糖； 另一种是结晶必须加以控制的场合，如蜂蜜中的糖分， 冰淇淋中的乳糖等。
2、不纯糖液中蔗糖溶解度用饱和系数表示
3、过饱和系数：过饱和程度的大小用过饱和 系数来表示，符号： 。
4、溶液的过饱和度与结晶的关系
图中的 AB 线为平衡溶解度曲线 (Solubility Equilibrium curve)或溶解度曲线 CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线， 也称过饱和曲线 (Supersolubility curve)或过溶解度 曲线，它与平衡溶解度曲线大致平行。这两根曲线将浓 度-温度图分割为3个区域。 1、在AB曲线以下是稳定区，在此区中溶液尚末达到饱 和，因此没有结晶的可能。
AB线以上为过饱和溶液区，此区又分为两部分：
在AB与CD线之间称为介稳区 (Metastable region)，在 这个区域中，不会自发地产生晶核，但如果溶液中已加了 晶种 (在过饱和溶液中人为地加入少量溶质晶体的小颗粒， 称为加晶种)，这些晶种就会长大，称长晶。 CD线以上是不稳区 (Labile region)，在此区域中，溶液 能自发地产生晶核，若原始浓度为E的结晶溶液在没有溶 剂损失的情况下冷却到F点，溶液刚好达到饱和，但不能 结晶，因为它还缺乏作为推动力的过饱和度。
结晶的意思
结晶的意思词目：结晶拼音：jié jīng释义：1.物质从液态(溶液或熔融状态)或气态构成晶体。
2.晶体，即为原子、离子或分子按一定的空间次序排序而构成的液态。
也叫做结晶体。
3.比喻稀有的成果。
比如：劳动的结晶。
1) 优质是奉献的堆积，效益是优质的结晶。
2) 科学知识就是贵重宝石的结晶，文化就是宝石释出的光泽。
3) 劳动是一首永恒的赞歌。
你看万里长城葛洲坝高速公路立交桥一座座高楼通讯设备交通工具服务功能智能化运作等等，都是劳动人民的勤劳汗水与智慧结晶。
4) 法律就是社会习俗和思想的结晶。
5) 人来到世界上，本来就是赤条条。
于是我们不必担心什么，放弃是一种你我都有的权利。
懂得放弃是人生的大智慧，适时的放弃是自知与明智的美丽结晶。
有选择有放弃，这才是完美的人生。
6) 这条铁路的完工就是中西合璧的结晶。
7) 知识是从劳动中得来的，任何成就都是刻苦劳动的结晶。
宋庆龄8) 对付敌人必须充分发挥主观能动性，必须‘牵牛’‘宰牛’，不要‘顶牛’。
因为‘顶牛’就是消耗战，就是不精明的战术。
假若和敌人牛返角，最多也不过就是把敌人击退而已。
而战术的全部结晶就是为了歼灭敌人的有生力量。
9) 书是和人类一起成长起来的，一切震撼智慧的学说，一切打动心灵的热情都在书里结晶成形;在书本中记述了人类狂激生活的宏大规模的自白，记述了叫做世界史的宏伟的自传。
10) 科学知识从勤奋劳动中单单的，任何成就都就是勤奋劳动的结晶。
11) 什么是幸福?幸福是果园里果农望着压满枝头果实的满脸喜色，幸福是教室里莘莘学子憧憬未来的动人笑脸，幸福是实验室里科学家又有新发现时的舒展眉头，幸福是领奖台上运动员仰望国旗冉冉升起时的莹莹泪光。
幸福是奋斗的结晶，勤劳的丰碑。
12) 诚信就是一颗稀有的钻石，就是人与自然之美的结晶。
诚信不好过一支玫瑰，在花园之中，她就是最帅的，美得妍媚欲滴;美得冷人心潮;美得高尚;美得完美无瑕。
存有了诚信之后，人与自然的美不足以彰显了!13) 伟大的作品并非能力的表现，而是毅力的结晶。
结晶
结晶1.结晶的概念结晶是指固体物质以晶体状态从蒸气、溶液、或者熔融的物质中析出的过程。
它是获得纯净固态物质的一种单元操作。
结晶分为溶液结晶、熔融结晶、升华结晶和沉淀结晶。
在工业生产中大多数结晶是溶液结晶。
2.结晶的特点（1）结晶操作可以从含杂质较多的溶液中分离出高纯度的晶体（形成混晶的情况除外）；（2）因沸点相近的组分其熔点可能有显著差别，故高熔点混合物、相对挥发度小的物系及共沸物、热敏性物质等难分离物系，可考虑采用结晶操作单元；（3）结晶操作能耗低，对设备要求不高，一般无三废排放；（4）结晶产品外观优美，生产操作弹性大。
3. 结晶的基本原理一种物质溶解在另一种物质中的能力叫溶解性，溶解性的大小与溶质和溶剂的性质有关。
相似相容理论认为：溶质能溶解在与它结构相似的溶剂中。
在一定条件下，一种晶体作为溶质可以溶解在某种溶剂之中而形成溶液。
在固体溶质溶解的同时，溶液中同时进行着已溶解的溶质粒子重新变成固体而从溶液中析出的过程，即结晶。
溶解与结晶是可逆过程。
当固体物质与其溶液接触时，如溶液尚未饱和，则固体溶解，；当溶液恰好达到饱和时，固体与溶液达到动态平衡，溶解速度与结晶速度相等，此时溶质在溶剂中的溶解量达到最大限度，如果溶质量超过此限度，则有晶体析出。
4.结晶的相平衡过程结晶过程是溶质由液相转移到固相的传质过程，因此遵循传质的一般规律。
一定条件下，溶质在某溶剂中可以溶解的最大数量称为溶质的溶解度。
溶质的浓度达到溶解度的溶液称为饱和溶液。
浓度超过溶解度的溶液称为过饱和溶液。
溶质可以继续溶解于未饱和溶液中，至其浓度达到溶解度为止。
过饱和溶液析出过多的溶质称为饱和溶液，即结晶只能在过饱和溶液中进行。
S溶解度= f (物质，温度)溶解度表示：溶质在溶液中的质量分数，x%；100kg溶剂中溶解的溶质数，kg溶质/100kg 溶剂；体积质量分数，g/L。
溶解度曲线：以溶解度为纵坐标，温度为横坐标，绘制出溶解度与温度的变化关系曲线。
结晶知识
结晶结晶[解释]1.物质从液态（溶液或溶融状态）或气态形成晶体。
2.晶体，即原子、离子或分子按一定的空间次序排列而形成的固体。
也叫结晶体。
3.比喻珍贵的成果。
例如：劳动的结晶/爱情的结晶。
结晶介绍：从液态（溶液或熔融物）或气态原料中析出晶体物质，是一种属于热、质传递过程的单元操作。
从熔融体析出晶体的过程用于单晶制备，从气体析出晶体的过程用于真空镀膜，而化工生产中常遇到的是从溶液中析出晶体。
根据液固平衡的特点，结晶操作不仅能够从溶液中取得固体溶质，而且能够实现溶质与杂质的分离，借以提高产品的纯度。
早在5000多年前，人们已开始利用太阳能蒸浓海水制取食盐。
现在结晶已发展成为从不纯的溶液里制取纯净固体产品的经济而有效的操作。
许多化工产品（如染料、涂料、医药品及各种盐类等）都可用结晶法制取，得到的晶体产品不仅有一定纯度，而且外形美观，便于包装、运输、贮存和应用。
结晶原理：溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成（成核）和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度（溶液中溶质的浓度超过其饱和溶解度之值）。
晶核的生成有三种形式：即初级均相成核、初级非均相成核及二次成核。
在高过饱和度下，溶液自发地生成晶核的过程，称为初级均相成核；溶液在外来物（如大气中的微尘）的诱导下生成晶核的过程，称为初级非均相成核；而在含有溶质晶体的溶液中的成核过程，称为二次成核。
二次成核也属于非均相成核过程，它是在晶体之间或晶体与其他固体（器壁、搅拌器等）碰撞时所产生的微小晶粒的诱导下发生的。
对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。
晶体产品的粒度及其分布，主要取决于晶核生成速率(单位时间内单位体积溶液中产生的晶核数)、晶体生长速率（单位时间内晶体某线性尺寸的增加量）及晶体在结晶器中的平均停留时间。
溶液的过饱和度，与晶核生成速率和晶体生长速率都有关系，因而对结晶产品的粒度及其分布有重要影响。
在低过饱和度的溶液中，晶体生长速率与晶核生成速率之比值较大（见图），因而所得晶体较大，晶形也较完整，但结晶速率很慢。
结晶的定义(终极版)
表观二次成核
晶尘成核 聚晶成核 宏观磨损
成核 真正二次成核
论
晶体－－晶体 接触成核 晶体－－搅拌器
晶体－－结晶器壁
流体剪切成成核
<4>盐析法：如① NaCl 加入到饱和 NH4Cl 母液中 ②乙醇溶剂加入到水溶液中
③酰胺类物质加入到 NaCl 或 Na2CO3 溶液中
<5>反应结晶法
重 钙 制 磷 酸 二 氢 钾 ： CaH2PO4 ＋ K2SO4
CaSO4·H2O＋ KH2PO4 （三）成核
1 、成核过程分类
均相成核 一次成核
6、连续结晶缺点 ............ 4 7、分批结晶器操作 ........ 4 8、冷却速率对及加入晶种 对结晶操作的影响 .................. 4 9、晶种质量粒度和产品质 量粒度的关系 .......................... 4
10、连续结晶器的操作 .. 4 11 、连续结晶过程中采取 的措施 ..................................... 4 12、细晶消除 .................. 4 13、细晶消除的好处 ...... 5 14、细晶消除方法 .......... 5 15 、结晶器模型放大方法 条件为： .................................. 5 （七）熔融结晶过程与设备 .. 5 1、熔融结晶过程与设备 5 2、熔融结晶的基本操作模 式三种方式 .............................. 5 3、提纯手段 .................... 5 4、倾斜塔结晶器 ............ 6
所期望的晶体产品，首先就要使溶液达到过饱和状态。
结晶的定义(终极版)
（一）大批结晶的概念 (2)1、结晶的定义: (2)2、结晶的特点: (2)3、结晶的分类: (2)4、结晶过程4个阶段 (2)（二）过饱和溶液 (2)1、过饱和溶液 (2)2、溶解度定义： (2)3、溶解度作用： (2)3、工业结晶方法: (2)（三）成核 (2)1、成核过程分类 (2)2、影响接触成核的因素 23、影响初级成核的因素 24、均相成核与非均相成核的判别 (2)（四）成批结晶条件下的晶体生长 (2)1、单晶法和大批结晶法 22、粒度分布的矩量方程（堆积密度） (3)3、悬浮密度： (3)4、晶面消长律 (3)5、Kossel与Strauski理论（理想晶体模型） (3)（五）重结晶 (3)1、重结晶定义： (3)2、重结晶发生的原因： 33、重结晶对产品的影响： (3)4、重结晶应用： (3)5、结晶物质及产品的主要性质 (3)6、堆密度 (3)7、结块性: (3)（六）溶液结晶过程与设备 . 31、DTB型结晶器 (3)2、DTB结晶器优点 (3)3、分批结晶与连续结晶操作比较 (3)4、间歇结晶优缺点 (4)5、连续结晶优点 (4)6、连续结晶缺点 (4)7、分批结晶器操作 (4)8、冷却速率对及加入晶种对结晶操作的影响 (4)9、晶种质量粒度和产品质量粒度的关系 (4)10、连续结晶器的操作.. 411、连续结晶过程中采取的措施 (4)12、细晶消除 (4)13、细晶消除的好处 (5)14、细晶消除方法 (5)15、结晶器模型放大方法条件为： (5)（七）熔融结晶过程与设备.. 51、熔融结晶过程与设备 52、熔融结晶的基本操作模式三种方式 (5)3、提纯手段 (5)4、倾斜塔结晶器 (6)（一）大批结晶的概念1、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。
2、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。
结晶的介绍
指数j、l和b是受操作条件影响的常数。结晶过程中，总成核速率 B0即单位时间单位容积溶液中新生核数目，可表达为 B0=B1+B2 在某些情况下上式可简化为
三、晶体生长
在过饱和溶液中有晶核形成后，以过饱和度为推动力，溶质 分子或离子继续一层层排列上去而形成晶粒，这种晶核长大的现 象称为晶体生长。常用较为简单的传质理论来描述晶体生长过程。
对应于一个结点的若干个质点 间组合，称为结构基元，这些 基元按空间点阵排列就构成了 晶体结构．
4.晶体结构的描述 ①密堆积方法：对于球体的堆积模型，要求球体间相互作 最紧密的堆积 • ②空间填充多面体方法：晶体结构也可看作是由各种形式 的配位多面体共用顶点、边和面相互联结而形成的一种三维 体系，或者说晶体结构可以用按一定规则填充的配位多面体 来描述．
结晶动力学
晶核形成模式大体分为两类：（1）初级成核，又分为均 相成核和非均相成核；（2）二次成核，又分为流体剪应力、 磨损和接触成核。在工业结晶过程中，一般控制二次成核为 晶核主要来源。只有在超徽粒制造中，才依靠初级成核过程 爆发成核。晶核的大小粗估为纳米至数十微米的数量级。 1. 初级成核 初级均相成核发生于无晶体或任何外来微粒存在的条 件下。在高度过饱和溶液中，大量溶质单元（原子、分子 聚和逐出溶剂分子都需要能量，也就是控制成核 动力学的能量势垒。 Kelvin方程描述了临界晶核粒度与溶液过饱和度之间的 关系：
主要内容
结晶机理和动力学
晶体构造理论 结晶过程与设备
结晶机理和动力学
• 为什么能形成结晶？
结晶过程
溶质从溶液中结晶的推动力是一种浓度差，称为溶液的过饱和度。结晶 过程经历两个步骤：首先要产生微观的晶粒(晶核)作为结晶的核心，产生晶 核的过程称为成核。然后是晶核长大，成为宏观的晶体，该过程称为晶体生 长。 熔融结晶是根据待分离物质之间的凝固点不同而实现物质结晶分离的过 程，推动力是过冷度。熔融结晶有不同的操作模式：一种是在冷却表面上沉 析出结晶层固体，另一种是在熔融体中析出处于悬浮状态的晶体粒子。熔融 结晶主要应用于有机物的分离提纯。 相平衡与溶解度（已学） 任何固体物质与其溶液相接触时，如溶液尚未饱和，则固体溶解，如溶液 过饱和，则逾量部分迟早将会析出，但如溶液恰好达到饱和，则溶解与析 出的速率相等，达到平衡，可用固体在溶液中的溶解度来表示，常用溶解 度对温度所标绘的曲线来表示。
结晶的定义(终极版)说课讲解
（一）大批结晶的概念21、结晶的定义: (2)2、结晶的特点: (2)3、结晶的分类: (2)4、结晶过程4个阶段 (2)（二）过饱和溶液 (2)1、过饱和溶液 (2)2、溶解度定义： (2)3、溶解度作用： (2)3、工业结晶方法: (2)（三）成核 (2)1、成核过程分类 (2)2、影响接触成核的因素 23、影响初级成核的因素 24、均相成核与非均相成核的判别 (2)（四）成批结晶条件下的晶体生长 (2)1、单晶法和大批结晶法 22、粒度分布的矩量方程（堆积密度） (3)3、悬浮密度： (3)4、晶面消长律 (3)5、Kossel与Strauski理论（理想晶体模型） (3)（五）重结晶 (3)1、重结晶定义： (3)2、重结晶发生的原因： 33、重结晶对产品的影响： (3)4、重结晶应用： (3)5、结晶物质及产品的主要性质 (3)6、堆密度 (3)7、结块性: (3)（六）溶液结晶过程与设备 . 31、DTB型结晶器 (3)2、DTB结晶器优点 (3)3、分批结晶与连续结晶操作比较 (3)4、间歇结晶优缺点 (4)5、连续结晶优点 (4)6、连续结晶缺点 (4)7、分批结晶器操作 (4)8、冷却速率对及加入晶种对结晶操作的影响 (4)9、晶种质量粒度和产品质量粒度的关系 (4)10、连续结晶器的操作.. 411、连续结晶过程中采取的措施 (4)12、细晶消除 (4)13、细晶消除的好处 (5)14、细晶消除方法 (5)15、结晶器模型放大方法条件为： (5)（七）熔融结晶过程与设备.. 51、熔融结晶过程与设备 52、熔融结晶的基本操作模式三种方式 (5)3、提纯手段 (5)4、倾斜塔结晶器 (6)精品文档（一）大批结晶的概念1、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。
2、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。
6.3.4 结晶
10、（广东）下图是A、B两种物质的溶解度曲线，根据图示回答 下列问题：
（1）t1℃时，A、B两种物质的溶解度是A B（填“>”、 “<”或“=”，下同）。 （2）将t3℃的A、B两种物质的饱和溶液各200g，降温至t1℃，析出 晶体的质量关系是A B。 （3）t2℃时，100g水中溶解50gA刚好饱和，那么50g水中 溶解 gB也刚好达饱和，此时溶液的质量分数是 （精 确到0.1%）。
从两种物质的溶解度随温度的变化情况可知道：氯化钠的 溶解度随着温度的升高变化不大，要获得氯化钠晶体不宜 采用冷却热的饱和溶液的方法，而要采取蒸发溶剂的方法 ，所以夏天晒盐（蒸发其中的溶剂）。而纯碱的溶解度随 着温度的升高而显著增大，宜采用冷却饱和溶液的方法获 得晶体，所以冬天捞碱。
五、混合物的分离
课堂练习
一、填空题。 1、将实验室高锰酸钾制取氧气完全反应后的剩余固体分 离。 ①若回收二氧化锰，操作步骤为 溶解 过滤
洗涤
。
②若回收锰酸钾，操作步骤为 溶解 过滤 蒸发结晶 干燥 。
（提示：锰酸钾易溶与水，二氧化锰难溶与水）
2、如右图是A、B、C三种物质（都不含结晶水）的溶解度 曲线： S/g
1、结晶法
（1）适用范围：将几种可溶性固体分离 （2）原理：利用混合物中物质的溶解度受温度的影响不同。
（3）步骤；
高温下制成 热饱和溶液 （KNO3、 NaCl）
溶解度 /g 1 2 0
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0
松 沥 青 香
各 种 玻 璃 （ 塑 料 ） 有 机 玻 璃
四、结晶的方法
1、蒸发结晶（蒸发溶剂法）：将固体物质的溶液加热蒸 发，使溶液由不饱和状态变为饱和状态，再继续蒸发溶剂 ，使溶质析出。 适用对象：溶解度受温度影响较小的物质。 例如：氯化钠等。
金属的结晶ppt实用资料
2. 不均匀形核或非自发形核：
形核时以已有的模壁或液体中未熔的高熔 点杂质颗粒等外来质点作为结晶的核心。
晶核：就是能真正成长为晶体的原子集团。
晶核的长大方式：金属的长大形式通常是枝晶长大（如图）
三、同素异构转变
铁的冷却曲线与同素异构转变示意图
四、金属铸锭及金属铸件
在实际生产中，液态金属通常是在铸模或铸型中凝固成 固态的，可分别得到金属铸锭（具有一定形状的金属块，通 常需经一定的塑性加工变形后再使用）或铸件（具有特定产 品形状的金属部件，通常可经过一定的切削加工或不加工而 直接使用）。这个过程可称为铸造。
对于金属铸锭，一般由表层细晶粒区、柱状晶 粒区和中心等轴晶粒区 三个部分组成 。
（一） 表面细晶粒区
模壁T↓→冷却速度↑→ΔΤ↑+人工晶核（模壁） →晶粒等轴、细小、均匀。
（二）柱状晶区
随时间推移→
模 型 T↑→ 冷 却 速 度 ↓
ΔT↓形核率下 柱
降
状
晶 向模壁定向散热
晶粒定向长大
（三）中心等轴晶区
理论上，上述温度 T0 当T＞T0 S→L 当T＜T0 L→S 当T＝T0 LS
（三）自由能：
（由固态转变为液态） （由液态转变为固态） （液态、固态平衡共存）
物质中能够自动向外界释放出其多余的或能够 对外作功的这部分能量（F）称为自由能。
任何物体都具有释放能量，降低能量使其趋于 稳定平衡的趋势，如高处的物质，不同温度的两物 体接触，而结晶或凝固的过程就是一个降低能量的 过程，其驱动力，就是“自由能差”（ΔF） 。
金属的结晶
一、结晶的基本概念
（一）凝固与结晶： 凝固 L→S 的过程 （由液态转变为固态的过程） 结晶 L→S晶的过程 （由液态转变为固态晶体 的过程） “一次结晶”、“二次结晶”
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（一）大批结晶的概念 (2)1、结晶的定义: (2)2、结晶的特点: (2)3、结晶的分类: (2)4、结晶过程4个阶段 (2)（二）过饱和溶液 (2)1、过饱和溶液 (2)2、溶解度定义： (2)3、溶解度作用： (2)3、工业结晶方法: (2)（三）成核 (2)1、成核过程分类 (2)2、影响接触成核的因素 23、影响初级成核的因素 24、均相成核与非均相成核的判别 (2)（四）成批结晶条件下的晶体生长 (2)1、单晶法和大批结晶法 22、粒度分布的矩量方程（堆积密度） (3)3、悬浮密度： (3)4、晶面消长律 (3)5、Kossel与Strauski理论（理想晶体模型） (3)（五）重结晶 (3)1、重结晶定义： (3)2、重结晶发生的原因： 33、重结晶对产品的影响： (3)4、重结晶应用： (3)5、结晶物质及产品的主要性质 (3)6、堆密度 (3)7、结块性: (3)（六）溶液结晶过程与设备 . 31、DTB型结晶器 (3)2、DTB结晶器优点 (3)3、分批结晶与连续结晶操作比较 (3)4、间歇结晶优缺点 (4)5、连续结晶优点 (4)6、连续结晶缺点 (4)7、分批结晶器操作 (4)8、冷却速率对及加入晶种对结晶操作的影响 (4)9、晶种质量粒度和产品质量粒度的关系 (4)10、连续结晶器的操作.. 411、连续结晶过程中采取的措施 (4)12、细晶消除 (4)13、细晶消除的好处 (5)14、细晶消除方法 (5)15、结晶器模型放大方法条件为： (5)（七）熔融结晶过程与设备.. 51、熔融结晶过程与设备 52、熔融结晶的基本操作模式三种方式 (5)3、提纯手段 (5)4、倾斜塔结晶器 (6)（一）大批结晶的概念1、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。
2、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．3、结晶的分类:结晶方式主要可以分成，冷却结晶、蒸发结晶、反应结晶、盐析结晶、熔融结晶这么几大类。
实际生产中具体选择哪种方式更加合适主要取决于物系本身的性质，还有生产要求。
4、结晶过程4个阶段1、过饱和溶液或过冷熔体的形成（过饱和度）2、晶核的出现（晶体成核速率）3、晶体的生长（晶体生长速率）4、再结晶过程（二）过饱和溶液1、过饱和溶液过饱和溶液是晶体生长的推动力，所以要得到我们所期望的晶体产品，首先就要使溶液达到过饱和状态。
几个基本概念：1、溶解度曲线2、超溶解度曲线3、介稳区宽度2、溶解度定义：溶解度最常用的单位是100份的溶剂中溶解多少份的无水物质。
物质溶解度与它的化学性质, 溶剂的性质及温度有关。
一定的物质在一定溶剂中的溶解度主要是随温度的变化。
3、溶解度作用：1、结晶过程的产量决定于固体与其溶液之间的相平衡关系。
2、物质的溶解度特征对选择结晶方法有相当大的影响（大小、变化趋势）。
3、工业结晶方法:<1>dc/dt大冷却法1)自然冷却：冷却速度慢、大晶体、纯度不高2)间壁冷却：晶疤或晶垢3)直接接触冷却：晶体细小<2>dc/dt小或＜0→蒸发法：加热面结垢<3>dc/dt中等→真空冷却法：无换热面<4>盐析法：如①NaCl加入到饱和NH4Cl母液中②乙醇溶剂加入到水溶液中③酰胺类物质加入到NaCl或Na2CO3溶液中<5>反应结晶法重钙制磷酸二氢钾：CaH2PO4＋K2SO4 CaSO4·H2O＋KH2PO4（三）成核1、成核过程分类2、影响接触成核的因素(1)晶体:粒度、硬度、光滑度(2)搅拌浆:材质、碰撞频率、碰撞能量（3）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）（4）其它：添加剂（影响晶体形状、表面光滑度）3、影响初级成核的因素（1）温度（根据成核理论，介稳区宽度和成核速率对温度的关系还原成诱导时间对温度的关系，介稳区宽度随平衡溶液饱和温度的提高而减小，相应成核速率应增大）（2）杂质（3）溶液的热历程（过热度、过热时间）（4）过饱和速率（5）机械作用（6）外加圽4、均相成核与非均相成核的判别（1）非均相成核的晶核生成速率与溶液的过饱和度间通常没有明显的关系（2）非均相成核与热处理关系较大，若将溶液预先过热对成核速率有重大影响，就意味着在新相形成中固体杂质起着重要的作用（四）成批结晶条件下的晶体生长1、单晶法和大批结晶法（1）单晶法用途：晶体生长机制及生长速度结晶面的前进速度⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧流体剪切成成核晶体－－结晶器壁晶体－－搅拌器晶体－－晶体接触成核边界层理论杂质浓度梯度表面脱落真正二次成核宏观磨损聚晶成核晶尘成核表观二次成核二次成核非均相成核均相成核一次成核成核结晶长度的变化速度 （2）大批结晶法用途：装置设计与操作条件的确定 溶液浓度的变化速率 测定晶体粒度分布2、粒度分布的矩量方程（堆积密度）定义n 与x 的规范化j 阶矩为：设j=0至j=3，积分上式得：μ0＝1-exp(-x) μ1＝1-(1+x)exp(-xμ2＝1-(1+x+x 2/2)exp(-x)μ3＝1-(1+x+x 2/2+x 3/6)exp(-x) 3、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微分质量分布主粒度LD （图）微分质量分布中晶体质量占主要份数的粒度4、晶面消长律线性生长速率较小的晶面在最终的晶体形态中将变得更大，较大生长速率的晶面将越来越小5、Kossel 与Strauski 理论（理想晶体模型） 假设： 没有晶格缺陷； 不含杂质； 与液相接近平衡；（五）重结晶1、重结晶定义：已形成的结晶产品，如果与该物质的饱和溶液或过饱和溶液接触发生的固相溶解与结晶的现象。
2、重结晶发生的原因：结晶过程中的固液两相平衡是一种动态平衡，即两相平衡后仍然有晶体溶解和溶质结晶的现象发生，只是宏观上两相趋于稳定。
3、重结晶对产品的影响：重结晶过程中通常是较小的晶体被溶解（小的粒子溶解度大），而较大的晶体长大。
最终导致与溶液接触的晶体产品本身的粒度分布和组成发生了变化，变成由较大粒子组成的比较均一的晶体。
4、重结晶应用：1、分析化学中，制备容易过滤的晶体。
2、工业上，利用重结晶制取较纯的物质。
5、结晶物质及产品的主要性质结晶物质的物理化学特性有：密度、吸湿性、结块能力、晶形、晶体的粒度分布、化学活性、产品纯度、堆密度、流动性6、堆密度定义：单位体积内所能承装晶体的质量。
一、影响因素：1、晶体的粒度分布2、晶体的形状 二、作用:这个指标对物质的贮存和运输具有重大的意义。
7、结块性:结块性是物质从松散状态转为团块或整体的一种性质。
一、产生原因:1、粒子间在压力下附着在一起。
2、吸湿性强的物质在晶体表面形成液膜，从而使晶体之间产生晶桥。
3、含结晶水多的晶体由于温度变化使晶体发生溶解、结晶的过程，从而结块。
二、解决方法：1、设法降低吸湿性。
2、使用不同的添加剂来影响贮存过程中生成的晶桥强度。
3、改进晶形。
4、将晶体的颗粒做大。
（六）溶液结晶过程与设备1、DTB 型结晶器2、DTB 结晶器优点1、晶体不易在结晶器壁上结疤2、生产能力大3、可以生产颗粒较大的晶体3、分批结晶与连续结晶操作比较当生产规模大至一定水平时，通常采用连续操作，但是有许多结晶过程虽然生产规模很大还是可以合理x=L/G 00-x L n=n exp -n=n e G ττ⎛⎫−−−−→ ⎪⎝⎭令x jj j 0nx dx=nx dxμ∞⎰⎰()43006T v v M k nL dL k n G ρρτ∞==⎰33()1exp()6d dM x x x dx dx μ==-03Dd dM L G dL dLτ⎛⎫=−−−→= ⎪⎝⎭求解的采用分批操作，主要是因为间歇结晶设备相对简单，热交换器表面上结垢现象不严重，特别是对于某些结晶物系只有间歇操作才能生产出指定的纯度、粒度分布及晶型的合格产品。
4、间歇结晶优缺点间歇结晶与连续结晶过程相比较，它的缺点是操作成本比较高，不同批产品的质量可能有差异，即操作及产品质量的稳定性较差，必须使用计算机辅助控制方能保证生产重复性。
在制药行业应用间歇结晶操作，便于批间对设备进行清理，可防止批间污染，而保证药的高质量，同理对于高产值低批量的精细化工产品也适用于间歇操作。
5、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。
4、相对而言，连续操作时的操作参数是稳定的，不像分批操作那样要按一定的操作程序不断地调节其操作参数。
5、两种操作方式相比，连续操作的结晶器单位有效体积的生产能力可高数倍至十数倍之多，占地面积也较小。
6、连续结晶缺点1、在换热面上及自由液面接触的器壁上容易结晶垢，并不断累积。
连续操作需要停机清理的周期通常在200到2000小时之间，在运行的后期，操作条件及产品质量逐步恶化，而分批操作则在每次操作开始之前都会有清理的机会。
2、与控制良好的分批结晶操作相比，连续操作的产品平均粒度较小。
3、操作较为困难，它要求操作人员有较高的水平及较丰富的经验。
有时操作稳定，但器内晶体粒度分布的波动无法避免。
7、分批结晶器操作加入晶种控制结晶：分批结晶过程中，为了控制晶体生长，获得粒度均匀的晶体产品，尽量避免初级成核现象，所以向溶液中加入适当数量及适当粒度的晶种，让被结晶的溶质只在晶种表面上生长。
同时用温和的搅拌，使晶体均匀的悬浮在溶液中，避免二次成核现象。
需要小心的控制溶液的温度或浓度，这种方式叫“加晶种的控制结晶”。
8、冷却速率对及加入晶种对结晶操作的影响9、晶种质量粒度和产品质量粒度的关系100g0.1mm大小的晶种有1亿多颗10、连续结晶器的操作连续结晶器的操作有以下几项要求：1、控制符合要求的产品粒度分布；2、结晶器具有尽可能高的生产强度；3、尽量降低结晶垢的速率，以延长结晶器正常运行的周期；4、维持结晶器的稳定性。
11、连续结晶过程中采取的措施1、采用细晶消除系统2、粒度分级排料3、清母液溢流技术采用这些技术可使不同粒度范围的晶体在结晶器内具有不同的停留时间，也可使晶体和母液具有不同的停留时间，从而使结晶器增添了控制产品粒度分布和晶浆密度的手段；再与适宜的晶浆循环速率相结合，便能使结晶器达到操作要求。