化工原理--夏清版配套课件(47-48学时)

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第 6 章 结晶和膜分离

学习目的 与要求

通过本章学习，掌握结晶的基本概念；结晶 过程的相平衡与结晶过程的动力学。

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第 6 章 结晶和膜分离6.1 结晶 6.1.1 结晶的基本概念

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一 、结晶单元操作及其特点固体物质以晶体状态从溶液、熔融混合物或蒸 气中析出的过程称为结晶。应用示例:

氯化钾 水间二氯苯 对二氯苯 三聚氰胺 尿素 氨气

溶液结晶

氯化钾

熔融结晶

对二氯苯 三聚氰胺

升华结晶

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一 、结晶单元操作及其特点结晶过程的特点: ① 适用于共沸物系、同分异构体物系以及热敏性 物系的分离； ② 操作温度低，能耗低； ③ 三废排放少；

④ 便于产品的包装、储存、运输和使用。

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二、结晶过程的分类溶液结晶 熔融结晶 结晶 过程 升华结晶 沉淀结晶 喷射结晶 冰析结晶

√ √反应结晶 盐析结晶

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三、晶体的概念1.晶体 在 固体 物 质 内 部 结构中的质点元(原 子、离子或分子)作 三维有序规则排列即 形成晶体。

NaCl晶体结构模型

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三、晶体的概念2.晶格与晶系 各质点元(原子、离子或分子)间由于力的 作用，在固定平衡位置振动，彼此之间保持一定 的距离，称为晶格。 晶体按 其晶格 结构分 为不同 晶系 立方晶系 立交晶系 单斜晶系 三斜晶系 三方晶系 四方晶系 六方晶系7

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晶体的七种晶系8

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三、晶体的概念3.晶习 晶体的外部宏观形状称为晶习。晶习是产品质 量的重要指标。 影响晶习的因素：

① 物料性质； ② 结晶条件； ③ 物理环境。

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四、结晶过程

产生微小晶粒作为结晶的核心——晶核。 成核： 结晶 过程晶核长大——宏观的晶体。 晶体成长： 晶体 晶浆 溶液 晶体产品 母液

结晶

溶液

过滤

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第 6 章 结晶和膜分离6.1 结晶6.1.1 结晶的基本概念 6.1.2 结晶过程的相平衡

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一、相平衡与溶解度

固体物质与其溶液相接触 溶液未饱和 溶液过饱和 固体溶解 固体析出 溶液恰好达到饱和 溶解速率 = 析出速率 液-固 相平衡 溶解度曲线

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温度升高溶解度增大 温度升高溶解度基本不变 正溶解度特性 温度升高溶解度减小

逆溶解度特性

变态点某些无机盐在水中的溶解度曲线13

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二、溶液的过饱和过饱和溶液定义 含有超过饱和量溶质的溶液。 过饱和度定义 过饱和溶液与相同温度下的饱和溶液的浓度之差。 结晶过程的推动力 过饱和度

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不稳区

G G

D

超溶 解度 曲线B

G

F FF

溶解 度曲 线

C介稳区

E稳定区 溶液的过饱和与 超溶解度曲线

A

EFG 冷却法

EF G EF G 蒸发法 真空绝热蒸发法(冷却-蒸发法)15

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第 6 章 结晶和膜分离6.1 结晶 6.1.1 结晶的基本概念

6.1

.2 结晶过程的相平衡6.1.3 结晶过程的动力学