第十一章 结晶分离技术
生物分离工程 第10章结晶与结晶设备
9、共存杂质的影响
（1）改变目标产物的溶解度，使在相同目标产物浓 度下的过饱和度改变，影响成核速率和生长速率； （2）杂质在目标产物结晶表面的吸附导致结晶体各 晶面生长速率的不同，从而改变结晶的晶习。 （3）如果杂质进入到晶体的晶格中，会影响目标产 物结晶的理化性质(如导电性，催化反应活性)以及生 物活性(如抗生素的药效)。
3、搅拌与混合 提高成核和生长速率 增大搅拌速度 造成晶体的剪切破碎 采用气提式混合方式，或利用直径或叶片较大 的搅拌桨，降低桨的转速。 4、溶剂与pH值 使目标溶质的溶解度较低，提高结晶的收率 对晶形有影响
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5、 晶种
两种情况： （1）通过蒸发或降温使溶液的过饱和度进入不隐 区，自发成核一定数量后，稀释溶液使过饱和度 降至介稳区。这部分晶核即成为结晶的晶种； （2）向处于介隐区的过饱和溶液中添加事先准备 好的颗粒均匀的晶种。√
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六.结晶操作的影响因素
工业上影响结晶的因素很多： 例如溶液的过饱和度、温度、粘 度、密度以及外部条件，如有无搅拌 等，特别是杂质对结晶过程的影响十 分显著。
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l、过饱和度 有利的一面： 不利的一面： （1）产生大量微小结晶难以 长大； （2）容易在晶体表面产生液 泡，影响结晶质量； （3）结晶器壁容易产生晶垢， 给结晶操作带来困难。
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四. 起晶方法
1.晶种起晶法：将溶液蒸发后冷却至亚稳定区 的较低浓度，加入一定数量和一定大小的晶 种，使溶质在晶种表面生长。
该方法容易控制、所得晶体形状大小均 较理想，是一种常用的工业起晶方法。
• (1)晶种大小 晶种大小要小于0.1mm • (2)晶种量 加入的晶种量由由实际的溶质附着量以 及晶种和产品尺寸决定。
加热蒸发
结晶的分离实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解结晶的基本原理和过程。
2. 掌握利用结晶法分离混合物中不同组分的操作技能。
3. 分析实验数据，验证结晶法在混合物分离中的应用效果。
二、实验原理结晶法是一种常用的分离混合物中不同组分的方法。
其原理是：混合物中的组分在溶剂中的溶解度随温度变化而不同，通过控制温度，可以使溶解度较小的组分先结晶析出，从而达到分离的目的。
三、实验仪器与药品1. 实验仪器：烧杯、玻璃棒、酒精灯、铁架台、漏斗、滤纸、布氏漏斗、抽滤瓶、循环水真空泵、天平、温度计。
2. 实验药品：NaCl（氯化钠）、KNO3（硝酸钾）、无水乙醇、蒸馏水。
四、实验步骤1. 准备工作：称取一定量的NaCl和KNO3，分别溶解于适量蒸馏水中，配制成饱和溶液。
2. 结晶操作：a. 将NaCl饱和溶液倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌，逐渐加热至沸腾，保持沸腾状态5分钟。
b. 停止加热，静置冷却至室温，观察NaCl晶体析出情况。
c. 将KNO3饱和溶液倒入另一个烧杯中，重复步骤a和b。
3. 过滤操作：a. 将冷却后的NaCl溶液用漏斗过滤，收集滤液和滤渣。
b. 将KNO3溶液重复步骤a。
4. 晶体收集与洗涤：a. 将NaCl晶体用滤纸包裹，置于干燥处晾干。
b. 将KNO3晶体用滤纸包裹，置于干燥处晾干。
5. 称量与计算：a. 分别称量NaCl和KNO3晶体质量。
b. 计算实验前后NaCl和KNO3的质量变化。
五、实验结果与分析1. 实验结果：a. NaCl晶体质量：0.2gb. KNO3晶体质量：0.3gc. NaCl溶液质量：20gd. KNO3溶液质量：20g2. 分析：a. 通过结晶法，NaCl和KNO3成功分离。
b. NaCl晶体在室温下析出，而KNO3晶体在加热过程中析出。
c. 实验结果表明，结晶法可以有效地分离混合物中的不同组分。
六、实验结论1. 结晶法是一种有效的分离混合物中不同组分的方法。
2. 通过控制温度，可以使溶解度较小的组分先结晶析出，从而实现分离。
结晶分离技术
结晶分离技术摘要：概述了结晶分离技术的原理, 综述了冷却剂直接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。
并且介绍了结晶分离新技术在一些领域的应用。
关键词：结晶；分离；应用；溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用, 随着工业的发展, 高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛, 工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段, 国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。
结晶理论的发展结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。
多年来,众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论[1 ] ,例如,粒数衡算理论及其相关理论、评价熔融结晶过程以及熔化过程的一些关系式的提出等; Kirwan 和Pigford 基于活化状态模型发展了熔融液中晶体生长的界面动力学绝对速度理论[2 ] ;将计算流体力学的方法与粒数衡算理论相结合,通过模拟的方法揭示沉析动力学和流体力学之间的相互作用等。
结晶是一个重要的化工过程,溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤:晶核生成和晶体生长。
晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核;而在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。
影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等。
例如声场对结晶动力学的影响,张喜梅等[3 ]就系统地研究了声场对溶液成核、溶液稳定性及晶体生长的影响,并深入探讨了其影响机理,为创造一种靠外力场强化工业结晶过程新单元操作提供了理论依据,将促进溶液结晶理论的发展。
在过饱和溶液中附加声场,会产生空化气泡,气泡的非线性振动以及气泡破灭时产生的压力,使体系各点的能量发生变化。
体系的能量起伏很大,使分子间作用力减弱,溶液粘度下降,增加了溶质分子间的碰撞机会而易于成核,且气泡破灭时除产生的压力外,会产生云雾状气泡,这有助于降低界面能,使具有新生表面的晶核质点变得较为稳定,得以继续长大为晶核。
结晶分离技术：提高晶体纯度与产量
结晶分离技术：提高晶体纯度与产量结晶分离技术是一种常用的纯化方法，用于从混合物中分离出目标晶体并提高其纯度和产量。
下面将介绍一些常用的提高晶体纯度和产量的方法。
首先，选择适当的溶剂对晶体的溶解度进行调整是提高晶体纯度和产量的关键。
溶解度是指在一定温度和压力下溶质在给定溶剂中溶解的最大量。
通过调整溶剂的性质，如温度、pH值和添加剂等，可以使目标晶体在溶剂中的溶解度降低，从而促使晶体的析出。
其次，温度的控制也对晶体纯度和产量具有重要影响。
适当的温度可以控制晶体的结晶速率和结晶度，从而影响晶体的质量和产量。
通常，较低的温度有利于晶体的纯化，可以减缓溶液中杂质的结晶速率，提高晶体的纯度。
而较高的温度则有利于晶体的生长，可以增加晶体的产量。
另外，通常通过调整溶液的浓度来提高晶体纯度和产量。
随着溶液浓度的增加，晶体的溶解度也会随之增加，但当溶液超过饱和度时，晶体会开始析出。
因此，控制溶液的浓度，使其接近或略超过饱和度，可以提高晶体的产量，并减少杂质的析出。
此外，晶体的生长环境也对晶体纯度和产量有影响。
晶体在生长过程中容易吸附溶液中的杂质，从而影响晶体的纯度。
为了提高晶体的纯度，可以通过控制生长环境中的物理参数，如温度、搅拌速度和气体流速等，来降低杂质的吸附。
此外，还可以采用添加剂的方法，如界面活性剂和表面活性剂等，来改变晶体表面的性质，减少或防止杂质的吸附。
最后，通过晶体的后处理来进一步提高晶体纯度。
晶体后处理包括洗涤、过滤和干燥等步骤，可以去除残余的杂质，提高晶体的纯度。
在洗涤过程中，可以使用适当的溶剂来洗涤晶体，进一步去除杂质。
过滤可以使晶体与溶剂分离，去除溶剂中的溶解性杂质。
干燥可以去除残余的溶剂并稳定晶体的形态。
总之，通过选择适当的溶剂、控制温度和浓度、调节生长环境和进行后处理等方法，可以提高晶体的纯度和产量。
这些方法应根据具体的晶体和溶液特性进行选择和优化，以达到最佳的纯化效果。
同时，合理的实验设计和仪器设备的选择也对提高晶体纯度和产量起到重要作用。
物质的分离与提纯结晶法PPT课件
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[Cu(NH3)4]SO4·H2O＝[Cu(NH3)4]2++SO42－+H2O
[Cu(NH3)4]2+
Cu2++4NH3
②（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。 ③[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇·水混合溶剂 中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示
意图如右：
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反馈练习
2.以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，设计方案从氯化铵与硫酸 钠的混合溶液分离出氯化铵与硫酸钠？
、干燥。
蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、抽滤、洗涤
分离粗产品NaCl时承接滤液的烧杯中应加入少量蒸馏水，目的
是
防。止NaCl冷却结晶析出
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反馈练习
1.一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）[Cu(NH3)4]SO4·H2O]，制备路线为：
相关信息如下：
①[Cu(NH3)4]SO4·H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程：
饱和 NH4HCO3溶液与饱和NaCl溶液混合 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl 或NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl 应用实例：摩尔盐的制备
FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O=(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O
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结晶法的应用
例1.某混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.l5（相关物质的溶解
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阿司匹林的制备
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结晶分离技术
结晶分离技术2008-1-23 阅读次数:次结晶（沉淀）分离技术是化工生产中从溶液中分离化学固体物质的一种单元操作，在湿法冶金过程占有十分重要地位。
从湿法冶金溶液中以固体形式分离、回收有价组分常采用结晶、沉淀等操作过程，而又以反应结晶过程居多。
世界上有数百家铀水冶厂，用离子交换法或萃取法从庞大的矿石浸出液中浓集提取铀，得到了浓度较高的含铀的纯化溶液—合格淋洗液或反萃取液。
从这种纯化溶液中沉淀（结晶）铀的浓缩物送纯化工厂进一步精炼，得到核能纯的铀产品。
沉淀铀浓缩物的过程就是一个化学结晶（沉淀）过程。
当向纯化溶液（硫酸铀酰、硝酸铀酰等）中添加沉淀剂：NaOH、NH3H2O、MgO 等的溶液时，立即沉淀（结晶）出重铀酸盐浓缩物（131，黄饼等）中间产品。
铀由水溶液中转化成了固态形式，品位和纯度大大的提高，体积大大减少，给下一步工序的加工带来许多方便，生产设备、规模大大减少。
反应沉淀（结晶）过程一般分为三个步骤：（1）溶液形成过饱和溶液，（2）晶核生成和晶粒生长，（3）沉淀（结晶）的生成和陈化。
图1示出了结晶的三个步骤。
在一定的条件下，沉淀（结晶）能否生成或生成的沉淀是否溶解，取决于该沉淀的溶度积。
当沉淀剂加入溶液中时，mA n++nB m-=AmB n（固）↓，形成的离子浓度的乘积Q=[A n+]m[B m-]n大于沉淀物的溶度积（Ksp），即Q＞Ksp时，形成了过饱和溶液，图1结晶过程的三个步骤离子通过互相碰撞形成微小的晶核——成核过程；晶核形成后溶液中的构晶离子向晶核表面扩散，并沉积在晶核上——晶核生长；晶核就逐渐长大成晶粒；晶粒进一步聚集、定向排列成晶体，如果来不及定向排列则成为非晶粒沉淀。
工业生产中一般情况下希望生成粗大的结晶产品，有利于下一步的固液分离操作。
影响结晶的因素很多，如过饱和度、浓度、PH值、同离子效应、络合效应、搅拌强度、沉淀剂的加入速度，甚至两种溶液加入先后顺序都有影响。
要使晶体能够生成，必须首先形成过饱和溶液，但过饱和度太大，易产生大量的晶核，形成细小的晶粒或非晶形沉淀，甚至形成胶体，所以过饱和度必须恰当；为了减少沉淀的溶解损失，应加入过量的沉淀剂，利用共同离子效应来降低沉淀的溶解度，但不可加入太多，过量太多的沉淀剂可能引发络合效应，反而使沉淀物的溶解度增大，甚至造成反溶；沉淀过程中要严格控制酸碱度，一般控制在PH1-14的范围内，酸碱度太高或太低时，要么沉淀的不完全，要么沉淀物重新溶解。
结晶分离
? 微小的晶核与正常晶体相比具有较大的溶解度，在饱和溶液中会溶解，只有达到一定过饱和度时晶核才能存在
成核的机制有三种：
（1）初级均相成核：溶液在较高过饱和度下
自发生成晶核的过程。
（2）初级非均相成核：溶液在外来物的诱导下生成晶核的过程，可在较低的过饱和度下发生。
（3）二次成核：含有晶体的溶液在晶体相互碰撞或晶体与搅拌器或器壁碰撞时所产生的微小晶体的诱导下发生的（生产较多采用）
工业起晶法
（1）自然起晶
这是一种古老的起晶方法。将溶液蒸发冷却至不稳定区域，即易变区时，晶核便形成析出。
自然起晶由于晶核的生成是逐步产生的，且受概率的影响，生成晶核的数量不容易控制，晶粒大小也很不一致。
影响晶体生长速度的因素
（1）过饱和度：过饱和度增高一般会使结晶速度增大，但同时粘度增加，结晶速度受阻。温度和浓度都直接影响到过饱和度；
（2）粘度：溶液粘度大，流动性差；由于晶体的顶角和棱边部位比晶面部位容易获得溶质，而出现晶体棱角长得快，晶面长得慢的现象，结果会使晶体长成特殊形状。
（3）密度：晶体周围的溶液密度较本体低，在重力场的作用下，溶液的局部密度差会造成溶液的涡流，容易使晶体处于溶质供应不均匀的条件下成长，结果使晶体长成歪晶。
晶体的生长
? 溶质质点（分子、原子、离子）在晶核上继续一层层排列上去而形成晶粒，并且使晶粒不断增大，此即晶体的成长。
? 晶体生长速度也是影响晶体产品粒度大小的一个重要因素
? 如果晶核形成速度大大超过晶体生长速度，则过饱和度主要用来生成新的晶核，因而得到细小的晶体，甚至无定形；如果晶体生长速度超过晶核形成速度，则得到粗大而均匀的晶体。
结晶分离技术
间歇式结晶器
操作方式
连续式结晶器 冷却型结晶器 蒸发型结晶器
结晶方法
真空蒸发冷却结晶器 盐析结晶器 其他类型结晶器
PART FOUR 结晶器
是夹套式换热器，结构简单， 制造容易，但传热系数不高， 晶体易在器壁上结垢。
结构复杂，冷却面积受限制， 但对高粘度、高塑性、高固 液比的结晶处理比较有效。
强制循环，冷却器在结晶器 外。适用于对晶体粒度要求 严格而产量大的生产情况。
PART FOUR 结晶器
有同时冷却和蒸发的作用， 连续，生产能力大，但易结 垢，传热系数降低。
不结垢，晶体成长快，产率 大，分级作用好，真空操作， 结构复杂。
加入食盐使产品析出，加入 盐量的多少影响产品质量。
谢谢大家！
*结晶操作一般在过饱和区进行
PART TWO 结晶过程
01 介质达到过饱和状态
。
晶体从溶液中形成，不论是通过减少溶剂量通过降低 温度还有调节PH，首先必须使其介质达到过饱和状态。
02. 晶核的形成
晶体的形成过程
当介质达到过饱和状态后，溶液中便产生细小 晶粒（称为晶核）。晶核的形成是晶体成长过程必不 可少的核心。
PART THREE 影响因素
5. 搅拌的影响
搅拌的作用：
①加速溶液的热传导，加快生产过程。
②加速溶质扩散过程的速率，有利于晶体成长。 ③使溶液的温度均匀，防止溶液局部浓度不均，结垢等。
④使晶核散布均匀，防止晶体粘连在一起形成晶簇，降低产品质量.
PART FOUR
结晶器
PART FOUR 结晶器
03. 晶体的生长
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。
初中化学第二册教案：利用结晶技术分离混合物
初中化学第二册教案：利用结晶技术分离混合物利用结晶技术分离混合物化学作为一门难度较高的学科，不仅要求我们理解和掌握科学原理，还要求我们能够灵活运用这些知识去解决实际问题。
结晶技术是一种非常重要的物质分离方法，在实际的化学实验和生产过程中有着广泛的应用。
一、结晶技术的基本概念结晶是指化学物质一定条件下从溶液或熔融物中析出出来形成晶体的过程。
结晶技术是指利用物质的溶解性质和晶体生长规律，在适当的条件下将目标物质从混合物中分离出来的方法。
二、结晶技术的操作步骤在利用结晶技术分离混合物之前，需要先充分了解混合物的物理和化学性质，确定适当的分离方法和条件。
结晶技术的基本操作步骤如下：1、选用合适的溶剂将混合物溶解。
在选用溶剂时，应考虑目标物质和杂质的相对溶解度，以及溶剂的挥发性和安全性等因素。
2、通过过滤、蒸发等方法将杂质从溶液中去除。
在蒸发的过程中，应注意控制温度和加强通风，防止产生有毒气体。
3、使目标物质从溶液中结晶出来。
这一步通常需要调节溶液的温度和浓度，并进行搅拌和过滤等操作，以促进晶体的生长和形成。
4、通过过滤和洗涤等方法将晶体分离和纯化。
在分离和洗涤过程中，应注意使用纯净的溶剂和保证实验仪器和手段的清洁卫生。
三、应用实例结晶技术应用十分广泛，常用于分离和纯化化学制品、药品和食品等领域中。
以下是一些实际案例的介绍：1、从海水中分离出海盐。
海盐是一种高浓度的混合物，其中含有各种无机离子和微量元素。
利用结晶技术可以使海盐中的氯化钠进行分离和纯化。
2、从矿石中分离出金属。
矿石中往往含有多种金属离子和杂质，利用结晶技术可以将这些金属逐一分离出来，从而提取出纯净的金属。
3、从中草药提取有效成分。
中草药中含有多种有益的化学成分，但也含有某些有毒的成分，利用结晶技术可以将有成分逐一分离出来，从而制作出安全有效的药品。
四、注意事项在使用结晶技术分离混合物时，需要注意以下几个方面：1、正确选择适当的溶剂和配比。
2、控制溶液的温度、浓度和搅拌速度等条件。
《生化分离工程》思考题及习题
《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论1、何为生化分离工程bioseparation engineering/下游加工过程, biotechnology？其主要研究那些内容？2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？3、生化分离工程有那些特点？其包括那几种主要分离方法？4、何为传质分离过程？5、简述生化分离工程的发展趋势。
6、亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？13、生物分离为何主张采用集成化技术？14、若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、絮凝剂可分为那三种？有那些因素影响絮凝过程？4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？各自有何特点？5、离心分离分那两大类？各自有何特点及用途？常用离心法有那几种？6、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？7、如何使用助滤剂?8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？第三章细胞破碎法1、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓脂溶破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？6、包涵体是如何产生的?如何使重组蛋白复性?7、如何测定细胞破碎程度？第四章沉淀法1.理解概念：盐溶，盐析2.常用的沉淀法有哪几种？3.生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？4.何谓分步盐析沉淀？5.有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？第五章溶剂萃取法1、何谓溶剂萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶剂萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？5、理解概念：HLB，分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂6、生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？7、pH 对弱电解质的萃取效率有何影响？8、发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响? 如何有效消除乳化现象？9、什么叫超临界流体？10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？12、名词解释：胶束/反胶束13、影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？第六章双水相萃取1、何谓双水相萃取？2、双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？3、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？4、影响双水相萃取的因素有那些？当电解质存在，PH是如何影响双水相萃取的？5、用双水相萃取细胞破碎（匀浆）液时，一般是把目标产物分布在上相，而细胞碎片、杂蛋白等杂质分布在下相，为什么？6、何谓双水相亲和萃取？第七章膜分离法1、何谓膜分离？主要有那几种膜分离方法？2、膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3、膜组件在形式上有那几种？各自有何优缺点？4、为何说非对称性膜的发明为膜分离走向工业化奠定了基础？5、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点6、膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？7、何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？8、膜的清洗及保存方法有那几种？9、膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？10、反渗透与超滤在分离机理上有何区别？11、超滤、反渗透膜分离主要有那些方面应用？12、比较膜分离技术与亲和层析技术的特点13、亲和剂由哪几部分组成？14、简述亲和膜分离的过程？15、液膜由哪几部分组成？各自的功能是什么？17、影响液膜稳定性的因素有哪些？第八章吸附法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？3、大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点？4、影响吸附过程的因素有那些？5、何谓穿透曲线？6、膨胀床吸附的特点是什么？第九章离子交换法1、何谓离子交换法?一般可分为那几种?2、离子交换树脂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、离子交换树脂的命名法则是什么？4、离子交换树脂有那些理化性能指标？5、何谓真密度、湿真密度？6、大孔径离子交换树脂有那些特点？7、pH值是如何影响离子交换分离的？8、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？9、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？10、软水、去离子水的制备工艺路线？11、对生物大分子物质，离子交换剂是如何选择的？12、理解概念：交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度13、为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？第十章色层分离1、何谓色层分离法？可分为那几大类？2、何谓保留值、分配容量K、分离度？3、色层图中分离度有那几种表示方法？4、层析剂有那几种？各自有何特点？5、何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？6、何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？7、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？8、苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？原理是什么?9、凝胶层析分离机理是什么?10、亲和层析的机理是什么？11、配基偶联后残留电荷对分离有何影响？如何消除？12、小分子配基为何需插入手臂？13、何谓色层分离法？可分为那几大类？14、简述柱层析系统的工艺流程。
结晶分离技术在香料生产中的应用
综述与专论结晶分离技术在香料生产中的应用陈冬秀1 尹秋响1 李良龙2(1.天津大学化工学院, 天津 300072 2.建中香料有限公司, 四川宜宾 644000)摘 要 为了提高香料产品的纯度,加强香料独特的香气和香味,作为一种高效率低能耗的分离提纯手段,结晶已被广泛用于香料的工业生产。
本文综述了溶液结晶、熔融结晶、耦合结晶、反应结晶、升华结晶等分离提纯技术在香料生产中的应用情况,并对各种结晶技术的特点进行了讨论;最后阐述了香料结晶技术发展前景。
关键词 结晶技术 香料 分离 提纯Applications of Crystallization Separating T echnique inProduction of Perf umesChen Dongxiu 1 Yin Q iuxiang 1 Li Lianglong 2(1.School of Chemical E ngineering and T echnology ,Tianjin U niversity ,Tianjin , 3000722.Jianzhong Perf ume Limited Company ,Yibin ,Sichuan 644000)Abstract In order to purify the perfume products and to intensify their scent ,crystallization ,as a high efficient and lowenergetic separation technique ,has been widely used in the industrial production of perfume.The applications of several com 2mon crystallization separating techniques such as solution crystallization ,melt crystallization ,hybrid crystallization ,reaction crystallization and sublimation crystallization in the production of perfumes were reviewed.And the characteristics of each crys 2tallization technique were also discussed.Finally ,the developing tendency of the crystallization technology in perfume industry was prospected.K eyw ords Crystallization technique Perfume Separation Purification 收稿日期:2003211221 修回日期:2004201208 1 概述香料亦称香原料,包括天然香料和合成香料。
第十一章_结晶分离技术
溶液结晶器
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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熔融结晶（温度差结晶法） ：
•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，推动力是冷度。 •熔融结晶和溶液结晶之间也存在着重要的差异： 在熔融结晶中冷却方法总是有效的； 采用多级设备居多，例如塔式结晶器； 熔融结晶中不使用溶剂； 操作温度取决于结晶物质的熔点； 目的是为了分离与纯化某一物质。
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四、常用的结晶方法 及其应用
1.蒸发浓缩法：食盐、味精、葡萄糖、 砂糖、柠檬酸等。 真空蒸发；绝热蒸发（闪急蒸发） 2.加沉淀剂结晶法 1）盐析结晶法 2）加有机溶剂法： 直接用有机溶剂沉淀：乙醇（最常用） 利用有机溶剂挥发性 3）等电点结晶法
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3.温度差结晶法 4.其他结晶法 1）结晶衍生物法：将难以结晶物 质转变为能结晶的衍生物，然后用 其他方法复原。如有机酸盐、生物 碱盐、胺盐、汞－木瓜蛋白酶等。 2）重结晶法：选用对结晶物难溶 而对杂质易溶的溶剂和条件，对粗 结晶物进行再次结晶。
第十一章 结晶分离技术
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一、 结晶及晶体性质
• 结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、 溶液或熔融物中析出的过程。 溶液结晶 熔融结晶
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1.基本概念：
•晶体：内部结构的质点元(原子、 离子或分子)作三维有序规则排列 的固态物质。 •晶系：指在一定的环境中，结晶 的外部形态。
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•晶面：围绕晶体的天然平面 •晶棱：两个晶面的交线 •晶胞：晶体中的每个格子，是 构成晶体的基本单元。 •液晶：某些液体内部结构与固 态晶体一样，具有规律的空间 排列
（4）结晶是一个很复杂的分离操作，结晶过程及 其设备种类繁多。
物质的分离与提纯(结晶) ppt课件
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例1：KNO3、NaCl的溶解度随温度变化如图所示，思考 从混合溶液中提取KNO3晶体，需经历哪些步骤？
蒸发浓缩 趁热过滤 冷却结晶
溶
目的?
解
度
S
不纯? 重结晶
KNO3 NaCl
过滤
温度T
注意事项
①要使晶体洁净，应对晶体进行洗涤。
②要得到高纯度的晶体，可进行重结晶操作。即把晶
体用溶剂重新溶解，经过滤、蒸发、冷却等操作步骤后
（2）降温结晶（冷却结晶）： 先将溶液蒸发浓缩后，再降低温度(冷却结晶)使溶液冷
却达到过饱和状态而使晶体析出。 适用于随温度变化溶解度P变PT课化件 大的物质，如KNO3等。2
方法 适用范围
蒸发 结晶
分离溶于 溶剂中的
溶质
装置
注意事项 ①玻璃棒的作用： 搅拌,防止液体局部过 ； 热而飞溅
②当有大量晶体析出时， 停止加热，利用_余__热_蒸 干而不能直接蒸干
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问题3： 如何从硫酸铜溶液中得到硫酸铜晶体？
得到结晶水合物的方法：
蒸发溶液直至有晶膜出现→停止加热→降温结晶→过滤
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归纳：结晶法制备物质的一般流程：
反应器中 合成制备 反应实验
结晶
分离
洗涤
干燥
从溶液中分离晶体的方法： 过滤、抽滤、倾析法等。
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例2、以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流
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例3.下表是四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）
10℃ 100℃
NaNO3 80.5 175
KNO3 21.2 246
NaCl 35.7 39.1
第十一章工业结晶技术ppt课件
晶体结构与特性
自范性：晶体具有自发地生长为多面体结构的可 能性。即晶体常以平面作为与周围介质的分界面。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
工业结晶过程_方法与设备
间歇结晶和连续结晶
连续结晶操作有很多显著的优点，特别是大规模生产更合理。 操作费用低，经济性好。 结晶工艺简化，相对容易保证质量。 生产周期短，节约劳动力费用。 结晶设备的生产能力可比分批操作提高数倍甚至数十倍。 操作参数相对稳定，易于实现自动化控制。
第十一章 结晶技术
第一节 基本概念 第二节 结晶热力学与动力学 第三节 结晶操作和结晶设备
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
了解结晶的基本概念，结晶过 程的热力学与结晶过程的动力学。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
结晶过程原理_过饱和溶液
饱和溶液：溶液恰好饱和，溶质既无溶解也无结晶， 即溶质与溶液处于平衡状态，此溶液称为饱和溶液。 未饱和溶液：若添加固体则固体溶解。 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。 过饱和度：同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液的浓 度差。溶液的过饱和度是结晶过程的推动力。
结晶技术原理PPT课件
影响接触成核的因素
• （1）过饱和度的影响 • （2）碰撞能量E的影响：碰撞的能量E越大产生的晶粒数越多。 • （3）螺旋桨的影响：螺旋浆对接触成核的影响最大，主要体现在
它的转速和桨叶端速度上。为了避免产生过量的晶核，螺旋桨总是 在适宜的低转速下运行。另外螺旋桨的材质对成核也有一定的影响。 软的桨叶吸收了大部分的碰撞能量，使晶核生成量大幅度减小（聚 乙烯桨叶与不锈钢桨叶相比，晶核的生成量相差4倍以上，也有晶 核的生成与材质无关的报道）。一般情况下，低转速时，桨叶材质 的影响要突出些。 • （4）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。 • 接触成核中晶核生成量与晶体粒度有着密切的关系。粒度小于某最 小值的晶体，其单个晶体的成核速率接近于零。粒度增大，接触的 频率和碰撞的能量增大，单个晶体的成核速率增大。超过某一最大 值后，接触的频率降低，成核的速率下降。当晶粒大于某一界限时， 晶粒不再参与循环而沉降在结晶器的底部。
与溶液之间的界面上液层的特性，影响溶质长入晶面。 • （2）杂质本身在晶面上吸附，产生阻挡作用。 • （3）如晶格有相似之处，杂质有可能长入晶体内。
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七、结晶操作
• 连续结晶 • 分批结晶 • 但我国目前仍以分批为主
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1、分批结晶的步骤
• ①结晶器的清洁 • ②加料到结晶器中 • ③产生过饱和度 • ④成核与晶体生长 • ⑤晶体的排除
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。
结晶与分离技术
溶解度曲线 溶解度曲线有三种类型：
①随温度升高而明显增大; ②受温度的影响不显著; ③溶解度曲线有折点，主要是由于物质的 组成有所改变;
溶解度曲线对操作的指导意义：
(1)对于溶解度曲线随温度变化敏感的 物质，可选用变温方法结晶分离； (2)溶解度随温度变化缓慢的物质慢， 可采用移除一部分溶剂的方法分离。
使用搅拌器时应注意： 一、选择适宜型式的搅拌器； 二、控制好搅拌速度
第四节
结晶器
一、结晶装置的类型
（一）冷却结晶器（不移除溶剂的结晶器） 1.釡式结晶器：
(a)、(b)―内循环式；
(c)外循环式
用冷却剂使溶液冷却下来而达到过饱和，从而使溶液结晶出来。 特点：结构简单，制造容易，但冷却表面易结垢而导致换热效率下降。
盐析
在混合液中加入盐类或其它物质以降低溶质的溶解度、从而析出溶质的方法。 如，向有机混合液中加水，使其中不溶于水的有机溶质析出，这种盐析方法 又称水析。 盐析的优点是直接改变固液相平衡，降低溶解度，从而提高溶质的回收率。 此外，还可以避免加热浓缩对热敏物的破坏。
升ห้องสมุดไป่ตู้结晶
物质由固态直接相变而成为气态的过程称为升华，其逆过程是蒸气的骤冷直 接凝结成固态晶体。升华结晶主要指后一过程，有时也泛指上述两个过程。
二、分类
溶液结晶 熔融结晶 升华结晶 沉淀结晶
还可分为间歇式和连续式。
还分为无搅拌式和有搅拌式。
三、在化工生产中的应用
应用在化学、食品、医药、轻纺等工业中，许多产品及中 间产品都是以晶体形态出现的。 例如：味精、速溶咖啡、青霉素、红霉素、化肥、洗衣粉等。
四、特点
1、能从杂质含量很高的溶液或多组份熔融状态混合物中获得非常 纯净的晶体产品； 2、对于许多其它方法难以分离的混合物系，同分异构体物系和热 敏性物系等，结晶分离方法更为有效； 3、结晶操作能耗低，对设备材质要求不高。
结晶和膜分离
水分子
醇分子
渗透蒸发原理示意图
膜分离过程的主要传递机理
膜的结构和性质不同，机理也不同 1. 溶解－扩散模型 2. 孔模型 3. 筛分模型 4. 优先吸附－毛细管流动模型
11.2膜分离概述
微滤
透析
1. 利用具有一定孔径大小、高分子溶质不能透过的亲水膜，将含有高 分子溶质和其它小分子溶质的溶液；与水溶液，或缓冲液分隔；由 于膜两侧的溶质浓度不同，在浓差的作用下，左侧高分子溶液中的 小分子溶质（如无机盐）透向右侧，右侧的水透向左侧，这就是透 析。
2. 纯水或缓冲溶液称为透析液；： (1) 选择性高 (2) 纯度高 (3) 设备简单，操作方便 (4) 影响因素多
结晶分类
1. 溶液结晶 2. 熔融结晶 3. 升华结晶 4. 沉淀结晶
11.1.1基本概念
晶体的性状
1. 自范性：自发成长成为结晶多面体的可能性 2. 均匀性：宏观上物理和化学性质相各向同 3. 各向异性：晶体的几何特性及物理效益随方向不同而
膜分离已得到广泛应用。21世纪是工业生物技术的 世纪，膜技术将扮演重要角色
11.2膜分离概述
1. 近20年发展起来的膜分离技术，已广泛用于生物工程、食品、医药、 化工等工业生产及水处理等各个领域；
2. 膜分离技术是用半透膜作为选择障碍层，允许某些组分透过而保留 混合物中其它组分，从而达到分离目的的技术。
不同
结晶过程：
第一步：成核：产生微小晶粒（晶核）作为结晶的核心。 第二步：成长：晶核变大，成为宏观意义上的晶体。 两个概念 晶浆：晶体＋剩余的饱和溶液 母液：剩余的溶液
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二、晶体形成的条件
•物质特性：形成晶体的先决条件。分子 物质特性：形成晶体的先决条件。 物质特性 越大越难结晶。许多盐类、尿素、 越大越难结晶。许多盐类、尿素、各种 有机酸、单糖、核苷酸、氨基酸、 有机酸、单糖、核苷酸、氨基酸、维生 辅酶、双糖等。 素、辅酶、双糖等。 •溶质的纯度：越纯越易。多数蛋白质和 溶质的纯度： 溶质的纯度 越纯越易。 酶必须达到50％ 酶必须达到 ％才能结晶 •溶液饱和度：过饱和；溶质析出速度与 溶液饱和度： 溶液饱和度 过饱和； 晶格形成速度一致时方能形成晶体。 晶格形成速度一致时方能形成晶体。
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熔融结晶设备：
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熔融结晶设备：
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熔融结晶设备：
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熔融结晶设备：
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熔融结晶设备：
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结晶过程有以下特点 结晶过程有以下特点： 特点
能分离出高纯或超纯的晶体，产品在包装、 （ 1 ） 能分离出高纯或超纯的晶体 ， 产品在包装 、 运输、储存或使用上都较方便。 运输、储存或使用上都较方便。 （2）许多难分离的混合物系适宜用结晶分离。 许多难分离的混合物系适宜用结晶分离。 （ 3 ） 结晶能耗低得多 ， 因结晶热一般为蒸发潜热 结晶能耗低得多， 10。操作相对安全。 的1/3～1/10。操作相对安全。 一般无有毒废气逸 有利于环境保护。 出，有利于环境保护。 （4）结晶是一个很复杂的分离操作，结晶过程及 结晶是一个很复杂的分离操作， 其设备种类繁多。 其设备种类繁多。
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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溶液结晶器
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熔融结晶（温度差结晶法） ： 熔融结晶（温度差结晶法）
•熔融结晶是根据待分离物质之间的凝固点不同而 熔融结晶是根据待分离物质之间的凝固点不同而 熔融结晶 实现物质结晶分离的过程，推动力是冷度 冷度。 实现物质结晶分离的过程，推动力是冷度。 •熔融结晶和溶液结晶之间也存在着重要的差异： 熔融结晶和溶液结晶之间也存在着重要的差异： 熔融结晶 之间也存在着重要的差异 在熔融结晶中冷却方法总是有效的； 在熔融结晶中冷却方法总是有效的； 采用多级设备居多，例如塔式结晶器； 采用多级设备居多，例如塔式结晶器； 熔融结晶中不使用溶剂； 熔融结晶中不使用溶剂； 操作温度取决于结晶物质的熔点； 操作温度取决于结晶物质的熔点； 目的是为了分离与纯化某一物质。 目的是为了分离与纯化某一物质。
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2.影响晶体形成的因素 影响晶体形成的因素 1）温度 ） 影响溶质或杂质溶解度 影响晶体形态 2）pH值：影响溶质溶解度 ） 值 3）结晶时间：结晶时间长，晶体大， ）结晶时间：结晶时间长，晶体大， 纯度高 4）搅拌速度：过快易造成溶解、晶 ）搅拌速度：过快易造成溶解、 体损坏。工业上选用5～ 体损坏。工业上选用 ～15 r/m
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3.温度差结晶法 温度差结晶法 4.其他结晶法 其他结晶法 1）结晶衍生物法：将难以结晶物 ）结晶衍生物法： 质转变为能结晶的衍生物， 质转变为能结晶的衍生物，然后用 其他方法复原。如有机酸盐、 其他方法复原。如有机酸盐、生物 碱盐、胺盐、 木瓜蛋白酶等。 碱盐、胺盐、汞－木瓜蛋白酶等。 2）重结晶法：选用对结晶物难溶 ）重结晶法： 而对杂质易溶的溶剂和条件， 而对杂质易溶的溶剂和条件，对粗 结晶物进行再次结晶。 结晶物进行再次结晶。
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• 结晶溶液中溶剂的选择： 结晶溶液中溶剂的选择： 1）结晶溶剂选择原则 ） 不能与溶质有化学反应， ① 不能与溶质有化学反应，不影响 生物分子活性 ② 有较高的温度系数 ③ 易于用溶解度差异或温度影响除 去杂质 其他考虑因素：操作要方便、 ④ 其他考虑因素：操作要方便、安 全、回收及成本
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三、晶核形成及影响结晶因素
1.晶核形成及诱导方法 晶核形成及诱导方法 1）晶核形成： ）晶核形成： 一次成核或同相结晶化： 一次成核或同相结晶化：过饱和 溶液中自发形成。 溶液中自发形成。均相成核 二次成核或异相结晶化： 二次成核或异相结晶化：外加晶 种诱发产生晶核。 种诱发产生晶核。非均相成核 2）诱导方法 ）
2）常用结晶溶剂 ） • 单一溶剂：水（最常用，用于无机盐、 单一溶剂： 最常用，用于无机盐、 有机酸、氨基酸等物质的结晶） 乙醇、 有机酸、氨基酸等物质的结晶）；乙醇、 甲醇、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、异丙醇、 甲醇、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、异丙醇、 丁醇、 乙醚、 甲基甲酰胺 甲基甲酰胺、 丁醇 、 乙醚 、 N-甲基甲酰胺 、 硫酸铵 溶液、氯化钠溶液及磷酸缓冲液等（ 溶液、氯化钠溶液及磷酸缓冲液等（用 于蛋白质、 于蛋白质 、 酶 、 核酸及一些小分子结 乙烷、乙醇、丙酮、四氯化碳、 晶）；乙烷、乙醇、丙酮、四氯化碳、 正丁醇、异丙醇、苯等（ 正丁醇、异丙醇、苯等（用于油脂和脂 肪酸的结晶） 肪酸的结晶） • 混合溶剂：利用溶解度差异或沸点差异。 混合溶剂：利用溶解度差异或沸点差异。 常用混合溶剂有： 乙醇、 丙酮、 常用混合溶剂有：水－乙醇、水－丙酮、 石油醚－ 醇－醚、石油醚－丙酮
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四、常用的结晶方法 及其应用
1.蒸发浓缩法：食盐、味精、葡萄糖、 蒸发浓缩法：食盐、味精、葡萄糖、 蒸发浓缩法 砂糖、柠檬酸等。 砂糖、柠檬酸等。 真空蒸发；绝热蒸发（闪急蒸发） 真空蒸发；绝热蒸发（闪急蒸发） 2.加沉淀剂结晶法 加沉淀剂结晶法 1）盐析结晶法 ） 2）加有机溶剂法： ）加有机溶剂法： 直接用有机溶剂沉淀：乙醇（最常用） 直接用有机溶剂沉淀：乙醇（最常用） 利用有机溶剂挥发性 3）等电点结晶法 ）
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•晶面：围绕晶体的天然平面 晶面： 晶面 •晶棱：两个晶面的交线 晶棱： 晶棱 •晶胞：晶体中的每个格子，是 晶胞： 晶胞 晶体中的每个格子， 构成晶体的基本单元。 构成晶体的基本单元。 •液晶：某些液体内部结构与固 液晶： 液晶 态晶体一样， 态晶体一样 ， 具有规律的空间 排列42. 晶体的性质8
结晶过程：
•溶质从溶液中结晶的推动力是一种浓度差， 溶质从溶液中结晶的推动力是一种浓度差， 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。 称为溶液的过饱和度。 溶液的过饱和度 •结晶过程经历两个步骤：成核→晶体生长。 结晶过程经历两个步骤：成核→晶体生长。 结晶过程经历两个步骤
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要获得良好的晶体，应控制溶质 浓度在不饱和区上、过饱和区下
第十一章 结晶分离技术
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一、 结晶及晶体性质
• 结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、 结晶是固体物质以晶体状态从蒸气 是固体物质以晶体状态从蒸气、 溶液或熔融物中析出的过程。 溶液或熔融物中析出的过程。 溶液结晶 熔融结晶
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1.基本概念：
•晶体：内部结构的质点元(原子、 晶体：内部结构的质点元(原子、 晶体 离子或分子) 离子或分子)作三维有序规则排列 的固态物质。 的固态物质。 •晶系：指在一定的环境中，结晶 晶系：指在一定的环境中， 晶系 的外部形态。 的外部形态。