西安建筑科技大学：《化工原理》课程电子课件（下册）第十二章 其他传质分离方法

《化工原理》 Principles of Chemical Engineering 主讲教师:董缘 下册(第三版) 陈敏恒丛德滋方图南齐呜斋编 化学工业出版社 的时yo晶rca馆c了 a si Tesanotesy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

《化工原理》 Principles of Chemical Engineering 主讲教师：董缘 下册(第三版) 陈敏恒 丛德滋 方图南 齐鸣斋 编 化学工业出版社 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

第12章其它传质分离方法 12.1结晶 定义结晶是从蒸气、溶液或熔融物中析出晶体的过程 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。 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)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。 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

定义:结晶是从蒸气、溶液或熔融物中析出晶体的过程。 第12章 其它传质分离方法 12.1 结晶 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) 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 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

12.1.1基本概念和操作原理 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 晶核的生成 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 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)表面反应过程,溶质在晶体表面以某种方式嵌入空问晶格 而组成有规则的结构,并放出结晶热。 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

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， 12.1.1 基本概念和操作原理 晶核的生成 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) 表面反应过程,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。 晶体的成长 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

溶解度与溶液的过饱和度 饱和溶液: 相平衡状态下的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。 结晶只可能在过饱和溶液中发生 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

结晶只可能在过饱和溶液中发生。 饱和溶液： 相平衡状态下的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。 溶解度与溶液的过饱和度 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

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△C=C-C* 过饱和系数S=C/C* 相对饱和度8=CC*)C*=S-1 溶液浓度控制在介稳区 不稳区 晶核不能自发生成,可以得到颗 度 C 粒较大而整齐的晶体。 B 介稳区 溶液的浓度控制在不稳区 稳定区 晶核可自发生成,所得到的结晶 产品粒度较小。 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

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 绝对过饱和度 ΔC=C-C* 过饱和系数 S=C/C* 相对饱和度 d =(C-C*)/C*=S-1 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，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，所得到的结晶 产品粒度较小。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

12.1.2结晶操作特点 晶习 微观粒子的规则排列可按不同的方向发展,即各晶面可有不 同的生长速率,由此可形成不同外形的晶体。 同一晶系的晶体在不同结晶条件下可得到外形不同的晶体。 晶体的外形、大小和颜色在很大程度上取决于结晶时的条件。 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

12.1.2 结晶操作特点 晶习 微观粒子的规则排列可按不同的方向发展，即各晶面可有不 同的生长速率，由此可形成不同外形的晶体。 同一晶系的晶体在不同结晶条件下可得到外形不同的晶体。 晶体的外形、大小和颜色在很大程度上取决于结晶时的条件。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

晶体的洗涤 母液中含有各种杂质,常用离心机或过滤机将晶体和母液进 行分离,并用适当的溶液对晶体进行洗涤 再结晶现象 熟化小晶体有因表面能过大而被溶解的倾向,而较大的 体则会继续成长成外形更加完好的晶体。 在工业生产中常利用晶体的再结晶来得到粒度均匀的较大晶 体,也称为产品的“熟化”。 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

晶体的洗涤 母液中含有各种杂质，常用离心机或过滤机将晶体和母液进 行分离，并用适当的溶液对晶体进行洗涤。 再结晶现象 “熟化” 小晶体有因表面能过大而被溶解的倾向，而较大的 晶体则会继续成长成外形更加完好的晶体。 在工业生产中常利用晶体的再结晶来得到粒度均匀的较大晶 体，也称为产品的“熟化” 。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

12.1.3结晶方法与设备 移除部分溶剂的结晶法 适用于溶解度随温度降低但变化不大的物质,如氯化钠、无 水硫酸钠等。 2不移除部分溶剂的结晶法 适用于溶解度随温度降低并显著减小的物质, 如KNO3,NaNO3,MgSO4和Na2CO310H2O等。 3结晶设备 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

适用于溶解度随温度降低并显著减小的物质， 如:KNO3，NaNO3，MgSO4和Na2CO3 10H2O等。 12.1.3 结晶方法与设备 1 移除部分溶剂的结晶法 适用于溶解度随温度降低但变化不大的物质，如氯化钠、无 水硫酸钠等。 2 不移除部分溶剂的结晶法 3 结晶设备 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

塔式结晶器 塔 喷雾器 喷冥器 PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

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摇篮式结晶器 真U的ror馆c了组 crnd些gy PDF文件使用"pdffactoryPro"试用版本创建www.fineprint,cn

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