传质分离过程-结晶ppt课件.ppt

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1、6.2结晶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。盐、糖、化肥等高产量产品；青霉素G钾盐等医药、染料、精细化工等高附加值产品；蛋白质的制造等生物领域的应用；催化行业等超细晶体的制备；新材料工业中超纯物质的净化。结晶过程的特点：能从杂质较多的混合物中分离出高纯度或者超纯的晶体，洁净产品外观好，易于包装、运输、储存、使用。对于使用其他分离方法难以凑效的难分离物系（同分异构体、共沸物、热敏性物系等），多适用于结晶分离。能耗低，运行温度低，对设备材质要求低，操作相对安全，一般无有毒气体逸出，有利于环境保护。是多相多组分的传热和传质过程，结晶过

2、程设备种类多。6.2.1粒状晶体的特性6.2.1.1晶体的特性晶体是内部结构的质点源（原子、分子或离子）作三维有序规则排列的固体物质。为了形象地表示晶体中原子排列的规律，可以将原子简化成一个点，用假想的线将这些连接起来，构成有明显规律性的空间格架。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。晶体中每一宏观质点的物理性质和化学组成都相同。沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。理想情况下，晶体能够自发地呈现封闭的规则和凸面体外形的性质。晶体具有以下重要性质：均匀性自范性各

3、向异性自范性的本质是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、磁化率和折射率等。还具有几何形状和物理效应的对称性，具有最小内能，在熔融过程中熔点不变等特点。6.2.1.2晶系和晶习晶体的微观质点在晶体所占有的空间中，按一定几何规律排列，各质点间有相互作用力，它是晶体结构中的键。由于键的存在，质点得以维持在固体的平衡点上，彼此保持一定距离，形成空间晶格，称为晶胞。晶格是一种几何概念，是从晶体结构中抽象出来的简化的描述，晶胞是与晶格相对应的实际结构。对某一晶胞，选取x、y、z三个坐标轴作为晶轴，其长度

4、分别记为a、b、c。三个坐标面即为晶轴面。晶轴的夹角为晶轴角，分别记为。六个参数的组合，可将晶体分为七种晶系：根据立方晶系（等轴晶系）、四方晶系、六方晶系、立交晶系、单斜晶系、三斜晶系、三方晶系（棱面体晶系）。实际结晶体形态，可能是属于单一晶系，也可能是两种晶系的过渡体。注意：不同物质，所属晶系可能相同，同种物质，当所处的物理环境改变时，晶系也可能变化。晶习是指在一定环境中，晶体的外部形态，也称晶形或晶体形态。同一物质，即使基本晶系不变，晶习也可能不同。注意：如六棱柱晶体，可能是短粗型、细长型，也可能是薄片状或多棱针状。影响晶习的因素：生长速度较快的晶

5、面，对晶习影响不大，晶习主要取决于生长速度慢的晶面；溶剂不同，介电常数不同，对晶体各面的电场减弱程度不同，所以会致使同种晶体具有不同晶习；杂质嵌入生长着的晶格后，立体化学结构会发生变化，导致晶体呈现不同的晶习。6.2.1.3粒度人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。因为随着粒子尺寸的减小，比表面积逐渐增大，化学作用的影响越来越大，不但影响外观，也会影响产品质量和加工性能。因此，对固体粒子，既要分析化学组成，也要表征粒度和形状。晶体的粒度不是单一的，而是存在一个分布。晶体粒度分布是产品的一个重要的质量指标。由筛析数据，标绘筛下

6、累积质量百分数与筛孔尺寸的关系曲线。晶体粒度分布表示方式：将晶体样品进行筛析，平均粒度mediumsize,MS筛下累积质量比为定值（常取作50%）处的筛孔尺寸值。变异系数coefficientofvariation,c.v.变异系数越小，表示晶体粒度分布越窄。PDm%—筛下累积质量百分数为m的筛孔尺寸。MS越大，平均粒度越大。晶体的体积和表面积可分别表示为：L—特征尺寸，表示粒度，Kv—体积形状因子，Ka—表面积形状因子。这些核心称之为晶核，6.2.2结晶基础溶质从溶液中结晶出来的过程要经历两个步骤：（1）成核过程（2）晶体生长产生微观的晶粒作为结晶

7、的核心，产生晶核的过程称为成核过程。晶体逐渐长大，称为宏观晶体的过程。溶液结晶过程的推动力是一种浓度差，称为溶液的过饱和度。晶浆：在结晶器中，由溶液结晶出来的晶体与余留下来的溶液构成的混合物。母液：晶浆去除了悬浮于其中的晶体后，所余留的溶液。6.2.2.1溶解度和过饱和度1）溶解度一定条件下，100份质量的溶剂中，最多溶解的无水溶质的质量份数来表示。工业及文献中也常用mol/L，mol/kg溶剂及摩尔分数表示。溶解度的影响因素溶质及溶剂的性质、温度及压强。溶解度曲线:溶解度对温度之间的关系曲线。变态点正溶解度特性：逆溶解度特性：溶解度随温度的升高而增加

8、，在溶解过程中需要吸收热量的特性。如，维生素C、精氨酸物质的溶解度随温度升高反而下降，在溶解过