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连续结晶器

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结晶过程产量决定于结晶固体与其溶液之间的相平衡关系,通常可用固体在溶液中的溶解度来表示这种相平衡关系。溶液的过饱和与溶解度曲线的关系如下图所示。图中的AB线为普通的溶解度曲线,CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线(超溶解度曲线)。这两根曲线将浓度——温度图分割为三个区域。AB线以下是稳定区,在此区中溶液尚未达到饱和,因此没有结晶的可能。AB线以上为过饱和溶液区,此区又分为两部分:在AB与CD线之间称为介稳区,在这个区域中,不会自发地产生晶核,但如果溶液中已加了晶种,这些晶种就会长大。CD线以上是不稳区,在此区域中,溶液能自发地产生晶核。工业结晶过程要避免自发成核,才能保证得到平均粒度大的结晶产品。只有尽量控制在介稳区才能达到这个目的。

  在已有晶核形成或加入晶种的过饱和溶液中,以过饱和 度为推动力晶核或晶种将长大。晶体的生长由三个步骤组成 1)带结晶的溶质经扩散穿过晶体表面的一个静止液层,从溶 液中转移到晶体表面。2)到达晶体表面的溶质长入晶面,使 结晶长大,同时放出结晶热。3)放出来的结晶热借传导传入 溶液中。***步扩散过程中必须有浓度差作为推动力。第二步溶质长入晶面的过程中不外乎要使溶质分子或离子在空间 晶格上排列而组成有规则的结垢。表面反应的过程极为溶质 长入晶面的过程中借助另一部分的浓度差作为推动力。如下图所示:


  若用方程式的模型则可表示为: 
  
作为晶体生长的总系数;作为总推动力的总浓度差。因此表面 反应速率很快时结晶过程由扩散速率控制;扩散速率很高时结晶过 程由表面反应速率控制。在较高温度时表面反应速率有较大幅度提 高而扩散速率的增大则有限。

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