Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Стадии процесса. Технические способы получения кристаллов заданного размера. Устройство кристаллизаторов.
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ Кристаллизация – массообменный процесс перехода вещества из раствора (или расплава) в твердую фазу. Особенностью процесса кристаллизации является возможность получения распределяемого компонента в чистом виде, связанная с различной растворимостью выделяемого вещества и примесей, которые остаются в растворе. Кристаллизация сопровождается явлениями полиморфизма, образования кристаллогидратов и изоморфизма. Полиморфизм – явление образования при различных термодинамических условиях одними тем же веществом разных по симметрии и форме кристаллов. Кристаллогидраты – кристаллы, содержащие в структуре химически связанные молекулы воды, причем одно и то же вещество в зависимости от условий кристаллизации и хранения может включать различное число молекул воды. Изоморфизм – явление образования смешанных кристаллов из химически однотипных и сходных по кристаллографическим признакам веществ. Кристаллизация осуществляется вследствие изменения растворимости кристаллизуемого компонента в исходной смеси. Растворы, находящиеся в равновесии с твердой фазой при определенной температуре, называют насыщенными. Вещества, у которых растворимость увеличивается с ростом температуры, называют веществами с положительной растворимостью. Вещества с растворимостью, понижающейся с увеличением температуры, называются веществами с обратной растворимостью. Если концентрация вещества превышает его растворимость, растворы называются пересыщенными и являются нестабильными, легко переходя в состояние насыщения. При этом из них выпадает часть твердой фазы. Растворимость в зависимости от свойств растворенного вещества и растворителя в определенном температурном интервале характеризуется кривой растворимости. На диаграмме состояния (рис. 15.1) растворов нанесены линии растворимости некоторого вещества в зависимости от температуры. Область А называется неустойчивой, или лабильной; область Б – относительно устойчивой, или метастабильной, и область В - область ненасыщенных растворов. Пересыщенные растворы с концентрациями, соответствующими лабильной области, кристаллизуются мгновенно, в метастабильной же области эти растворы какое-то время остаются без изменения.
Границы метастабильной области зависят от температуры раствора, скорости его охлаждения, перемешивания и других факторов. Скорость процесса кристаллизации зависит от температуры раствора, степени его пересыщения, скорости образования зародышей кристаллов, интенсивности перемешивания и других факторов. Зародыши (или центры) кристаллизации образуются из пересыщенных или переохлажденных растворов самопроизвольно. Скорость их образования может быть увеличена повышением температуры, перемешиванием, встряхиванием, присутствием примесей (например, ПАВ*), ультразвуковым воздействием и др. Различают две стадии образования кристалла: возникновение в пересыщенном растворе центра кристаллизации (зародыша); рост кристалла на основе этого зародыша (при условии его термодинамической устойчивости). Размеры получаемых кристаллов зависят в первую очередь от условий кристаллизации и времени осуществления процесса. Кроме
этого, на их гранулометрический состав влияют скорость зародышеобразования, скорость роста кристаллов, дробление частиц в ходе процесса в результате соударения друг с другом столкновения со стенками аппаратуры, агрегации и т. д. Различают кристаллизацию из растворов, наиболее часто используемую в технологических процессах, и кристаллизацию из расплавов. Одновременное получение большого числа кристаллов, частности в производстве минеральных удобрений, называется массовой кристаллизацией. Кристаллизацию из растворов осуществляют изогидрическим способом – изменением температуры (для веществ с прямой растворимостью – понижением температуры; для веществ с обратной растворимостью – повышением температуры) или изотермическим способом – удалением части растворителя испарением или вымораживанием; добавлением в раствор веществ, связывающих растворитель. Кристаллизация из расплава, осуществляемая постепенным его охлаждением с целью получения отливок, монокристаллов, пластинок, гранул и др. Комбинированные способы кристаллизации, к которым относятся вакуум-кристаллизация, кристаллизация с испарением части растворителя в потоке носителя (чаще всего воздуха) и фракционная кристаллизация, используемая для разделения бинарных многокомпонентных расплавов на индивидуальные компоненты или фракции, содержащие определенные компоненты.
Материальный баланс Материальный баланс потоков, участвующих в процессе кристаллизации, записывается в общем виде уравнением где G н – количество раствора, поступающего на кристаллизацию; G к – количество маточного раствора после кристаллизации; L – число образовавшихся кристаллов; W – количество удаленного растворителя. Баланс кристаллизующегося вещества записывается в виде где х н, хк — массовые доли растворенного вещества в исходном и маточном растворах; а – массовая доля безводного вещества в кристаллогидрате. Совместное решение уравнений (15.1) и (15.2) позволяет получить уравнение для определения числа образовавшихся кристаллов в процессе изотермической кристаллизации Для изогидрической кристаллизации (W = 0) уравнение (15.3) упрощается: Тепловой баланс процесса изогидрической кристаллизации может быть записан в виде где с н, с к, сL, с ох – теплоемкости исходного и маточного растворов, кристаллов и охлаждающего агента; tн, tк, t L, tox. н, toх. к – температуры исходного и маточного растворов, кристаллов, начальная и конечная охлаждающего агента; W ох – поток охлаждающего агента; qкрист – теплота кристаллизации; Q п – потери теплоты. Уравнения (15.4) и (15.1) позволяют определить расход охлаждающего агента для осуществления процесса изогидрической кристаллизации Тепловой баланс процесса кристаллизации методом удаления растворителя при нагревании раствора глухим паром может быть записан в виде где Dгр. п – расход греющего пара; iS, i конд, iW — энтальпии греющего пара, конденсата и удаленного в виде пара растворителя соответственно. По уравнению (15.6) определяют необходимый расход греющего пара
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-09; просмотров: 187; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.128.39 (0.01 с.) |