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工业结晶技术 晶体 固体产品可分为晶体和无定型两类。 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。 无定型:粒子的无规则排列-沉淀。 晶体结构与特性 晶体按其晶格结构可分为七种晶系 晶体结构与特性 晶体结构与特性 结晶过程 结晶过程：结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析出，形成新相的过程。这一过程不仅包括溶质分子凝聚成固体，还包括这些分子有规律地排列在一定晶格中，这一过程与表面分子化学键力变化有关。因此，结晶过程是一个表面化学反应过程。是一种涉及热传递、质传递及表面反应过程的单元操作 结晶过程有四类：溶液结晶、熔融结晶、沉淀结晶和升华结晶。 结晶过程_特点 高排它性：“格格不入”----只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程具有良好的选择性。 易分离性：在结晶过程中，溶液中大部分的杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤，可以得到纯度较高的晶体。 结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。 结晶产品包装、运输、储存或使用都很方便。 结晶过程原理_液固平衡 液固平衡：任何固体物质与其溶液相接触时，当溶液尚未饱和，则固体溶解；当溶液恰好达到饱和，则固体溶解与析出的量相等，此时固体与其溶液已达到相平衡。 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。 结晶过程原理_液固平衡 溶解度曲线:溶解度对温度之间的关系曲线。 结晶过程原理_过饱和溶液 结晶过程原理_介稳区 结晶过程原理_成核 结晶过程原理_成核 结晶原理_初级成核 结晶原理_初级成核 结晶原理_二次成核 结晶原理_二次成核 结晶原理_结晶生长 结晶原理_结晶生长 结晶生长速率 结晶原理_结晶生长 △L定律:大多数物系，悬浮于过饱和溶液中的几何相似的同种晶体都以相同的速率生长，即晶体的生长速率与原晶粒的初始粒度无关。 结晶生长分散现象:在同一过饱和度下，相同粒度的同种晶体却以不同的速率生长的现象。晶核的生长常常呈现这种行为，因此在超微粒子的生产中要注意它的影响。 但某些物系，晶体生长速率不服从△L定律，而是与粒度的大小相关,如钾矾水溶液。 结晶原理_结晶生长 结晶过程原理_结晶生长 工业结晶过程_方法与设备 溶液结晶与熔融结晶 溶液结晶过程：从固体物质的不饱和溶液里析出晶体。一般要经过下列步骤：不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶核的发生→晶体生长等过程。 溶液结晶类型:冷却结晶法、蒸发结晶法、真空冷却结晶法、盐析(溶析)结晶法、反应结晶法。 工业结晶过程_方法与设备 变异系数(coefficient of variation，cv)：为一统计量，与Gaussian分布的标准偏差相关。 rm%为筛下累积质量分数为m％的筛孔尺寸 工业结晶过程_方法与设备 晶体粒度分布：不同粒度的晶体质量(或粒子数目)与粒度的分布关系，它是晶体产品的一个重要质量指标。可用筛分法(或粒度仪)进行测定，筛分结果标绘为筛下累积质量分数与筛孔尺寸的关系曲线，并可换算为累积粒子数及粒数密度与粒度的关系曲线，简便的方法是以中间粒度和变异系数来描述粒度分布。 工业结晶过程_方法与设备 冷却结晶：若溶剂的量保持不变，使溶液的温度降低，假如P点所表示的不饱和溶液的温度由t1℃降低到t2℃时，则原P点所表示的溶液变成了用S曲线上的B点所表示的饱和溶液。在此时，如果停止降温，则B点的溶液处于溶解平衡状态，溶质不会由溶液里析出。若使继续降温，由t2℃降到了t3℃时，则原来用B点表示的溶液必需改用B′点表示，这时的溶液是过饱和溶液，溶质可自然地由溶液里析出晶体。 工业结晶过程_方法与设备 蒸发结晶：恒温蒸发，使溶剂的量减少，P点所表示的溶液变为饱和溶液，即变成S曲线上的A点所表示的溶液。在此时，如果停止蒸发，温度也不变，则A点的溶液处于溶解平衡状态，溶质不会由溶液里析出。若继续蒸发，则随着溶剂量的继续减少，原来用A点表示的溶液必需改用A＇点表示，这时的溶液是过饱和溶液，溶质可以自然地由溶液里析出晶体。 工业结晶过程_方法与设备 盐析结晶：向溶液中加入某些物质，以降低溶质在原溶剂中的溶解度，产生过饱和度的方法。 盐析剂的要求：能溶解于原溶液中的溶剂，但不（很少）溶解被结晶的溶质，而且溶剂与盐析剂的混合物易于分离(用蒸馏法)。 NaCl是一种常用的盐析剂，如在联合制碱法中，向低温的饱和氯化铵母液中加入NaCl，利用同离子效应，使母液中的氯化铵尽可能多地结晶出来，以提高结晶收率。 工业结晶过程_方法与设备 反应结晶 气体与液体或液体与液体之间发生化学反应以产生固体沉淀，固体的析出是由于反应产物在液相中的浓度超过了饱和浓度或构成产物的各离子的浓度超过了溶度积的结果。 反应结晶过程可分为反应