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带你全面认识结晶技术,这一次真是大开眼界

化工707  · 公众号  ·  · 2017-05-14 20:00

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即被溶解物质(溶质)分子扩散进入液体内部。


(2)物质的沉积, 即溶质分子由液体中扩散到固体表面进行沉积,一定时间后,这两种分子扩散过程达到动态平衡。我们将能够与固相处于平衡的溶液称为该固体的饱和溶液。


图中两条曲线将温度—浓度图分成三个区域:


(1)稳定区: 其浓度等于或低于平衡浓度,在这里不可能发生结晶。


(2)介稳区: 又可细分为两个区:第一个分区称为亚稳区,位于平衡浓度与低于它就基本上不可能发生均相成核的浓度之间;第二个分区称为过渡区,与这个区相对应的浓度则是有能自发成核的浓度,但不马上发生,而是要经过某一时间间隔才发生,总的来说,在介稳区,结晶不能自动进行,但如加入晶体,则能诱导结晶进行。这时,主要是二次成核。这种加入的晶体称为晶种。


(3)不稳定区: 溶液处于不稳定态,特点是结晶马上开始,均相成核,出现连生体和树枝状的结晶。与这一状态相应的浓度是超过过饱和曲线的浓度。


理论: 在一定的条件下,沉淀(结晶)能否生成或生成的沉淀是否溶解,取决于该沉淀的溶度积。当沉淀剂加入溶液中时,mAn++nBm-=AmBn(固)↓,形成的离子浓度的乘积Q=[An+]m[Bm-]n大于沉淀物的溶度积(Ksp),即Q>Ksp时,形成了过饱和溶液,离子通过互相碰撞形成微小的晶核——成核过程;晶核形成后溶液中的构晶离子向晶核表面扩散,并沉积在晶核上——晶核生长;晶核就逐渐长大成晶粒;晶粒进一步聚集、定向排列成晶体,如果来不及定向排列则成为非晶粒沉淀。


结晶的步骤


结晶是从均一的溶液中析出固相晶体的一个操作,常包括为三个步骤: 形成过饱和溶液、形成晶核和晶体生长 。如图所示



1 、过饱和溶液的形成


结晶的首要条件是过饱和,制备过饱和溶液的方法一般有五种:


(1)化学反应法


调节pH值或加入反应剂,使生成新的物质,其浓度超过它的溶解度。


这是工业上常用的方法,铀水冶工艺中沉淀(结晶)铀浓缩物就是一种典型的化学反应结晶过程。溶液的过饱和度、搅拌速度、溶剂性质、溶液组成和PH值都是直接或间接影响结晶的因素。结晶过程的影响因素很多,当过程条件是最优时,实现工业化生产的关键是设计一个优秀的反应设备。


内循环式流化床铀沉淀塔








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