什么是结晶.ppt

关于什么是结晶
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什么是结晶？
结晶操作有哪些特点：
常见的结晶方法有几种？
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化工单元操作过程之结晶
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本章涉及的名记术语
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化工单元操作过程之结晶
第和溶液在冷却后都能自发地把多余的溶质分离出来。如果饱和溶液纯净、无杂质，在无搅拌和振荡条件下冷却，则溶液降到饱和温时，即成为饱和溶液，但不会有晶体析出，结果成为过饱和溶液。
过饱和度：常以过饱和溶液的浓度与同温度的饱和溶液的浓度差表示过饱和度。即同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液的浓度差。
过饱和溶液的性质不稳定，如果轻微振动或在其中加入一小颗粒溶质时，多余的溶质就会以晶体的形式析出，直到溶液变为饱和溶液为止。因此溶液的过饱和度是结晶析出过程的推动力。
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过饱和曲线
（2）过饱和曲线
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化工单元操作过程之结晶
自发地析出晶体的过饱和溶液的浓度与温度关系的曲线称为过饱和，也称超溶解度曲线。它与溶解度曲线大致相平行。
如图，这两条曲线把图形分成三个区域。
过饱和曲线
溶解度曲线
稳定区
溶解曲线下方为稳定尚未达到饱和，没有结晶的可能。
介稳区
两曲线之间为介稳区。在此区域中不能自发的析出晶体，如果在溶液中加入晶种（少量溶质晶体的小颗粒），或受某些外部因素的诱发，会析出晶核且逐渐成长。
不稳区
过饱和曲线以上为不稳定区。溶液处于这个区域内，将自发地析出大量细小晶体。
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结晶过程的物料衡算
对总量进行物料衡算，则
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化工单元操作过程之结晶
结
晶
器
F，wF
W
E
M,wM
(11-1)
对溶质进行物料衡算，则
(11-2)
联解上述方程，得
(11-3)
其中 F---加入原料量，kg/h
E---获得的结晶量，kg/h
W---蒸发的溶剂，kg/h
M---母液的量，kg/h
WF---原料液的质量分数
WM---母液的质量分数
R---水合盐与无水盐的分子量之比 ，称为结晶水含量的特性系数（无水结晶时R=1)
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例题：某厂生产Na2SO4·10H2O结晶产品，每小时处理含Na2SO4·10H2O %的原料液6000 kg/h,将溶液冷却到283K，此温度下的溶解度为9 kg,%的水蒸发，计算结晶产量。
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化工单元操作过程之结晶
结晶过程的物料衡算
解：已知：F=6000 kg/h, WF =, WM =
根据分子式可得出
蒸发出的水量：
W=F(1- WF) ×=6000(1-) ×= (kg/h)
将以上各值代入式（11-3）得
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结晶过程的操作与控制
晶格
构成晶体的微观粒子（分子、原子或离子）按一定的集合规则排列，由此形成的最小单元称为晶格
晶体可以按晶格空间结构的区别分为不同的晶系 。同一物质在不同的条件下可形成不同的晶系，或为两种晶系的混合物。
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化工单元操作过程之结晶
晶
体
按
其
晶
格
结
构
可
分
为
七
种
晶
系
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化工单元操作过程之结晶
结晶过程的操作与控制
晶习
微观粒子的规则排列可以按不同方向发展，即各晶面以下同的速率生产，从而形成不同外形的晶体，这种习性以及最终形成的晶体外形称为晶习。
同一晶系的晶体在不同结晶条件下的晶习不同，改变结晶条件也会使晶习改变，从而得到不同的晶体外形。
因此控制结晶操作的条件以改善晶习，获得理想的晶体外形区别于其他分离操作。
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晶体从溶液中析出一般可分三个阶段：
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化工单元操作过程之结晶
结晶生成过程
过饱和溶液的形成
晶核的生成
晶体的成长阶段
过饱和溶液析出过量的溶质产生晶核，然后晶核长大形成宏观的晶体。
在溶液中，晶核形成进入成长阶段后，还有新晶核继续形成。结晶过程后两个阶段通常同时进行。
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结晶生成过程
晶核形成有两种情况：
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化工单元操作过程之结晶
一次成核
二次成核
一次成核是过饱和溶液达到不稳区后自发形成晶核。
二次成核是过饱和溶液在介稳区内受到搅拌、外来物质、电磁波辐射等外界因素诱发而形成晶核。。
工业结晶通常加入一定数量的晶种以诱发晶核。
成核速率随溶液的过饱和度的增大而增大，在生产中常常不希望产生过量的