影响结晶操作的几大因素

影响结晶操作的几大因素影响结晶操作的因素结晶是一个传热传质过程，在不同的物理化学环境下会产生不同的结晶效果，任何一个参数或操作的变化都会对结晶产品的产生很大影响。晶核形成的速率和晶体成长的速率这两个过程速率的大小，直接影响着结晶产品的质量。（1）若晶核形成速率远远大于晶体成长速率，溶液中含有的大量晶核还来不及成长，过程就结束了，导致产品颗粒小而多。（2）若晶核形成速率远远小于晶体成长速率，溶液中晶核数量较少，随后析出的溶质都供其长大，所得的产品颗粒大而均匀。（3）若两者速率相近，最初形成的晶核成长时间长，后来形成的晶核成长时间短，结果是产品的颗粒大小参差不齐。（4）晶体颗粒本身的质量也受到这两种速率的影响，若晶体成长速率过快，有可能导致若干晶体颗粒聚结，形成晶簇，将杂质包藏其中，严重影响产品的纯度。因此，在结晶操作中，为了得到颗粒大而均匀、纯度又高的产品，必须考虑控制晶核形成速率和晶体生长速率。影响结晶产品的因素有很多，主要包括溶液的过饱和度、温度、密度、机械搅拌、黏度、结晶罐结构、体系空间和杂质等。1、过饱和度的影响不同的生长机理，过饱和度对晶体生长速率影响情况是不同的。过饱和度是晶体成长的根本动力，通常，过饱和度越大，晶体成长的速率越快。对于蒸发结晶速率来说，过饱和度的提高有助于晶体生长，但是过饱和度也影响晶体的成核，尤其是在过高的过饱和度下，晶体很容易发生二次成核，导致结晶产品的粒度减小。这是因为在温度一定的条件下，结晶总质量只与进料的浓度有关（由于这时溶解度不变），晶核增多，每个晶核可以生长的幅度就减小了，也就是粒度减小了。2、温度的影响温度对结晶操作的影响是复杂的，它同时影响粒子的扩散速率以及相界面上的传质速率，还直接决定溶解度大小，同时，温度的提高常引起过饱和度的降低。因此，晶体生长速率一方面由于粒子相互作用的过程加速而加快，另一方面则由于伴随着温度提高，过饱和度或过冷度降低而减慢。要综合考虑温度的影响。3、密度的影响晶体周围的溶液因为溶质不断地析出，使得局部密度下降，结晶放热作用使局部的温度较高，加剧了这种密度的下降。在重力作用下，溶液的局部密度差会造成溶液的涡流，如果这种涡流在晶体周围分布不均，就会使晶体的溶质供应不均匀，晶体的各表面成长也不均匀，影响产品的质量。4、机械搅拌的影响机械搅拌是影响粒度分布的重要因素。搅拌剧烈会使介稳区变窄，二次成核的速率增快，晶体粒度变细。温和而又均匀地搅拌，则是获得大颗粒结晶的重要条件。但是，过于缓慢的搅拌会引起局部受热和局部结晶速率的加快，这也不利于最终晶体的纯度和产量。因此，在工业实际操作过程中，往往通过试验及观察，选择合适的机械搅拌装置和搅拌速率，使最终的结晶产品质量和产量达到最优化。5、黏度的影响若溶液黏度大、流动性差，溶质向晶体表面的质量传递主要靠分子扩散作用。这时，由于晶体的顶角和棱边部位比晶面容易获得溶质，从而会出现晶体的棱边长得快、晶面长得慢的现象，使晶体长成特殊的形状。6、杂质的影响结晶体系中常常会存在一些杂质，杂质的存在对晶体的生长有非常大的影响。有些杂质能够完全抑制生长，有些则可以促进生长，有的杂质在浓度很低时，甚至含量小于百万分之一时，影响就很明显，而有的杂质在浓度很高时才有影响。杂质能以各种途径影响晶体的生长速率，它们可以改变溶液的性质或者改变平衡饱和浓度，也可以改变晶体、溶液吸附层的特性，影响晶体生长单元的集结。杂质对晶体形状的影响，对于工业结晶操作有重要意义。在结晶溶液中，杂质的存在或有意识地加入某些物质，就会起到改变晶型的效果。7、晶种的影响晶种加入可使晶核形成的速率加快，加入一定大小和数量的晶种，并使其均匀地悬浮于溶液中，