第十四章 其他传质分离方法
第十四章 其他传质分离方法
结晶( Crystallization) 结晶是从蒸气、溶液或熔融物中析岀晶体的过程。 由于晶体与气体、液体以及非晶体固体不同,所以晶体有 其自身的共同规律和基本特性。 结晶操作的分类 溶液结晶、熔融结晶、升华结晶、反应沉淀及盐析等类型。 国结晶操作的特点 (1)能从杂质含量较多的溶液中获得高纯度的固体产品 (2)与蒸馏等单元操作相比,结晶操作过程的能耗较低( 般来讲,结晶热仅为汽化热的1/3~1/7); (3)结晶操作可用于高熔点混合物、共沸物以及热敏性物质 等难分离物系的分离
结晶是从蒸气、溶液或熔融物中析出晶体的过程。 由于晶体与气体、液体以及非晶体固体不同，所以晶体有 其自身的共同规律和基本特性。 结晶 ( Crystallization ) 结晶操作的分类 溶液结晶、熔融结晶、升华结晶、反应沉淀及盐析等类型。 (1) 能从杂质含量较多的溶液中获得高纯度的固体产品； (2) 与蒸馏等单元操作相比，结晶操作过程的能耗较低（一 般来讲，结晶热仅为汽化热的1/3~1/7）； (3) 结晶操作可用于高熔点混合物、共沸物以及热敏性物质 等难分离物系的分离。 结晶操作的特点
基本概念和拼作原理 溶液结晶过程是涉及溶质由液相转入固相的相际传质过程, 而且由于影响晶体成长的因素较多,使问题变得更为复杂。 晶核的生成( Nucleation) 晶核的生成机理主要有三种:初级均相成核、初级非均相成 核和二次成核。 星晶体的成长( Crystal growth) 晶体的成长机理可分为两步 (1)溶质由溶液主体向晶体表面的扩散过程,其推动力为溶 液主体与晶体表面溶质的浓度差; (2)溶质在晶体表面以某种方式嵌入空间晶格而组成有规则 的结构,并放出结晶热。该过程也称为表面反应过程
溶液结晶过程是涉及溶质由液相转入固相的相际传质过程， 而且由于影响晶体成长的因素较多，使问题变得更为复杂。 基本概念和操作原理 晶核的生成（Nucleation） 晶核的生成机理主要有三种：初级均相成核、初级非均相成 核和二次成核。 晶体的成长机理可分为两步： (1) 溶质由溶液主体向晶体表面的扩散过程，其推动力为溶 液主体与晶体表面溶质的浓度差； (2) 溶质在晶体表面以某种方式嵌入空间晶格而组成有规则 的结构，并放出结晶热。该过程也称为表面反应过程。 晶体的成长（Crystal growth）
溶解度与溶液的过饱和度 饱和溶液 o变态点 溶质与溶液共存并处于相 KOH- HzO 平衡状态。其浓度即是该“hm 温度下固体溶质在溶剂中 的溶解度(平衡浓度)。 Na,CO,H,o 吻不饱和溶液 量浓度<饱和浓度的溶液。 过饱和溶液: 娑0.2 浓度>饱和浓度的溶液 0.04 结晶只可能在过饱和溶 CaSO4·2H2O 液中发生。 /℃ 温度/
结晶只可能在过饱和溶 液中发生。 饱和溶液： 溶质与溶液共存并处于相 平衡状态。其浓度即是该 温度下固体溶质在溶剂中 的溶解度(平衡浓度)。 不饱和溶液： 浓度<饱和浓度的溶液。 过饱和溶液： 浓度>饱和浓度的溶液。 溶解度与溶液的过饱和度
溶解度与溶液的过饱和度 溶液的过饱和度:同一温度下,过饱和溶液与饱和溶液的浓 度差。 绝对过饱和度AC△C=C-C过饱和系数Ss=C/C 相对饱和度δ =(C-C)/C=S-1 C 溶液浓度控制在介稳区: 不稳区 晶核不能自发生成,则晶体的数 浓 度 量可由所加入的晶种量控制,可 B 以得到颗粒较大而整齐的晶体。 介稳区 A 溶液的浓度控制在不稳区 稳定区 晶核可自发生成,大量的晶核使 温度 所得到的结晶产品粒度较小
溶液的过饱和度：同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液的浓 度差。 溶解度与溶液的过饱和度 * C = C − C * S = C /C ( )/ 1 * * = C −C C = S − 绝对过饱和度 ΔC 过饱和系数 S 相对饱和度 温度 浓 度 不稳区 稳定区 介稳区 a b A B C D C’ B’ 溶液浓度控制在介稳区： 晶核不能自发生成，则晶体的数 量可由所加入的晶种量控制，可 以得到颗粒较大而整齐的晶体。 溶液的浓度控制在不稳区： 晶核可自发生成，大量的晶核使 所得到的结晶产品粒度较小