溶液蒸髮結晶的方法（鹽溶液蒸髮結晶理論概述）

2023-05-11 16:25:58 1

結晶是溶液中析出固體的過程，溶質從溶液中結晶出來，分為兩個過程，即成核過程和晶核成長過程。

結晶體

1 成核過程

　　成核過程即指在飽和溶液中新生成結晶微粒作為結晶的核心。按其形成模式大體分為：初級成核和二次成核。

1.1 初級成核

　　初級成核是指在完全清淨的飽和溶液中，由於分子、原子或離子構成運動單元，互相撞碰結合成晶胚線體，晶胚可逆地解離或生長，當生長到足夠大，能與溶液建立熱力學平衡時，就可稱為晶核。在鹽溶液蒸發過程中，只有當過飽和度大而料液中晶核較少時才會發生初級成核。

奧斯陸結晶器

1.2 二次成核

　　鹽溶液真空蒸發生產中，二次成核是晶核的主要來源。二次成核主要分為流體剪應力成核和接觸成核。所謂剪應力成核就是指當飽和溶液以較大的流速流過正在成長的晶體表面時，在流體邊界存在的剪應力能將一些附著在晶體元的粒子掃落，而成為新的晶核。接觸成核即為當晶體與其它固體物接觸時，由於撞擊所產生的晶體表面的碎粒成核。

　　二次成核是決定粒度分布的關鍵之一，控制好二次成核速率是蒸發生產的要點。在工業界中，常用經驗表達式來描述二次成核速率（Bs），即

Bs = Kb MTjN IΔCb——（1）

式中：Bs——二次成核速率；

Kb——與溫度相關的成核速率常數；

MT——懸浮粒度；

N——系統攪拌強度量（轉速或周邊線速等）；

ΔC——過飽和度；

常指數j、I、b——受操作條件影響的因素

2 結晶成長

　　一旦晶核生成，溶質分子或離子會繼續一層層地排列上去而形成晶粒，這就叫結晶成長。常見結晶成長速率數學表達式為：

G=Kg ΔC g ——（2）

式中：G——結晶成長速率；

Kg——成長速率常數；

ΔC——過飽和度；

g ——冪指數

　　晶體成長過程分為擴散過程和表面反應過程。所謂擴散過程即指溶質從溶液本體穿過晶體表面的靜止液層，轉移到晶體表面的過程；表面反應過程是指轉移到晶體表面的溶質長入晶體表面，同時放出結晶熱，放出的熱量傳導進入溶液中。

根據上述兩式可以看出，晶核的形成與晶體的成長都必須有過飽和度作為推動力，過飽和度越大，晶核形成和晶體成長速率都越大。在生產操作中，要使結晶粒度均勻分布，就必須控制過程的晶核形成，以結晶成長為主。