工業(yè)結(jié)晶【稀缺資源，路過(guò)別錯(cuò)過(guò)】

工業(yè)結(jié)晶 概述 結(jié)晶過(guò)程： 固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出的過(guò)程。工業(yè)結(jié)晶技術(shù)作為高效的提純、凈化與控制固體特定物理形態(tài)的手段 晶漿 ：在結(jié)晶器中結(jié)晶出來(lái)的晶體和剩余的溶液(或熔液 )所構(gòu)成的混懸物 。 母液 ：去除懸浮液中的晶體后剩下的溶液 (或熔液 )。 結(jié)晶過(guò)程中，含有雜質(zhì)的母液 (或熔液 )會(huì)以表面粘附和晶間包藏的方式夾帶在固體產(chǎn)品中。用適當(dāng)?shù)娜軇?duì)固體進(jìn)行洗滌 。 結(jié)晶過(guò)程的特點(diǎn) ： 1) 能從雜質(zhì)含量相當(dāng)多的溶液或多組分的熔融混合物中形成純凈的晶體 。 而用其他方法難以分離的混合物系 ， 采用結(jié)晶分離更為有效 。 如同分異構(gòu)體混合物 、 共沸物系 、 熱敏性物系等 。 2) 固體產(chǎn)品有特定的晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài) (如晶形 、粒度分布等 )。 3) 能量消耗少 ， 操作溫度低 ， 對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高 ， 三廢排放少 ， 有利于環(huán)境保護(hù) 。 4) 結(jié)晶產(chǎn)品包裝 、 運(yùn)輸 、 儲(chǔ)存或使用都很方便 。 一、晶體 結(jié)構(gòu)與特性 結(jié)晶過(guò)程有四類 ：溶液結(jié)晶 、 熔融結(jié)晶 、 沉淀結(jié)晶和升華結(jié)晶 。 晶體 :內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)元作三維有序規(guī)則排列的固態(tài)物質(zhì) 。 晶體的自范性 ：如果晶體生長(zhǎng)環(huán)境良好 ， 則可形成有規(guī)則的結(jié)晶多面體 （ 晶面 ） 。 晶體具有自發(fā)地生長(zhǎng)成為結(jié)晶多面體的可能性的性質(zhì) ， 即晶體以平面作為與周圍介質(zhì)的分界面 。 晶體的均勻性 ：晶體中每一宏觀質(zhì)點(diǎn)的物理性質(zhì)和化學(xué)組成以及內(nèi)部晶格都相同的特性。晶體的這個(gè)特性保證了工業(yè)生產(chǎn)中晶體產(chǎn)品的高純度。 一、晶體 結(jié)構(gòu)與特性 各向異性 ：晶體的幾何特性及物理效應(yīng)常隨方向的不同而表現(xiàn)出數(shù)量上的差異的性質(zhì) 。 晶格 ：構(gòu)成晶體的微觀質(zhì)點(diǎn)在晶體所占有的空間中按三維空間點(diǎn)陣規(guī)律排列 ， 各質(zhì)點(diǎn)間在力的作用下 ， 使 質(zhì)點(diǎn)得以維持在固定的平衡位置 ， 彼此之間保持一定距離的結(jié)構(gòu) 。 晶形 ：晶體的宏觀外部形狀 ， 它受結(jié)晶條件或所處的物理環(huán)境的影響比較大 ， 對(duì)于同一種物質(zhì) ， 即使基本晶系不變 ， 晶形也可能不同 ， 如六方晶體 ， 它可以是短粗形 、 細(xì)長(zhǎng)形或帶有六角的薄片狀 ， 甚至旱多棱針狀 。 七種晶系 晶體按其晶格結(jié)構(gòu)可分為七種晶系 二、晶體的粒度分布 晶體粒度分布 ：不同粒度的晶體質(zhì)量 (或粒子數(shù)目 )與粒度的分布關(guān)系，它是晶體產(chǎn)品的一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)。 可用篩分法 (或粒度儀 )進(jìn)行測(cè)定，篩分結(jié)果標(biāo)繪為 篩下累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)與篩孔尺寸 的關(guān)系曲線，并可換算為 累積粒子數(shù)及粒數(shù)密度與粒度 的關(guān)系曲線，簡(jiǎn)便的方法是以中間粒度和變異系數(shù)來(lái)描述粒度分布。 中間粒度 (medium size， MS)：篩下累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50時(shí)對(duì)應(yīng)的篩孔尺寸值。 粒度分布曲線 二、晶體的粒度分布 變異系數(shù) (coefficient of variation， cv)：為一統(tǒng)計(jì)量，與 Gaussian分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差相關(guān)。 %50%16%842)(100rrrCVrm%為篩下累積質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 m的篩孔尺寸。 對(duì)于一種晶體樣品， MS越大， 平均粒度大， CV值越小，粒度分布越均勻 。 結(jié)晶過(guò)程的相平衡及介穩(wěn)區(qū) 一 、 溶解度 液固平衡 :任何固體物質(zhì)與其溶液相接觸時(shí) ， 當(dāng)溶液尚未飽和 ， 則固體溶解；當(dāng)溶液恰好達(dá)到飽和 ， 則固體溶解與析出的量相等 ， 此時(shí)固體與其溶液已達(dá)到相平衡 。 溶解度 ：固液相平衡時(shí) ， 單位質(zhì)量的溶劑所能溶解的固體的質(zhì)量 。 溶解度的其他單位有：克 /升溶液 、 摩爾升溶液 、 摩爾分?jǐn)?shù)等 。 溶解度的影響因素 ：溶質(zhì)及溶劑的性質(zhì) 、 溫度及壓強(qiáng) 。 幾種物質(zhì)在水中的溶解度曲線 溶解度曲線 特性 溶解度曲線 :溶解度對(duì)溫度之間的關(guān)系曲線。 正溶解度特性： 溶解度隨溫度的升高而增加，在溶解過(guò)程中需要吸收熱量的特性。 L一維生素 C、L一精氨酸 逆溶解度特性： 物質(zhì)的溶解度隨溫度升高反而下降，在溶解過(guò)程中放出熱量的特性 。 Na2SO4 有一些形成水合物的物質(zhì)，在其溶解度曲線上有折點(diǎn)，對(duì)應(yīng)存在不同水分子數(shù)的水合物之間的變態(tài)點(diǎn) 。 L一精氨酸 、 46OC 。 溶解度曲線 特性 溶解度隨溫度變化較大的物質(zhì) 冷卻結(jié)晶方法分離；溶解度隨溫度變化較小的物質(zhì) 蒸發(fā)結(jié)晶法分離 。 二 、 兩組分物系的固液相圖特征 一定壓力下 ， 在溫度和濃度坐標(biāo)系中兩組分物系的固液相圖可分為四類 。 反映兩組分物系的固液相平衡關(guān)系 。 雙組分低共熔物系固液相圖 1 低共熔型 曲線 AE和 BE為不同組成混合物的固液平衡線。 低共熔點(diǎn)： 點(diǎn) E的溫度，該點(diǎn)物系完全固化。 對(duì)于低共熔物系，只要通過(guò)結(jié)晶即可得到純物質(zhì)。 雙組分固體溶液物系固液相圖 2 固體溶液型 液相結(jié)晶線： 混合物開(kāi)始結(jié)晶的溫度與平衡液相組成之間的關(guān)系曲線。 固相熔化線： 混合物開(kāi)始熔融的溫度與固相組成之間的關(guān)系曲線。 對(duì)固體溶液物系，必須經(jīng)過(guò)多級(jí)固液平衡才能達(dá)到所要求的產(chǎn)品純度。 溶劑化合物熔化為同組成液相的物系固液相圖 3 化合物形成型 對(duì)于雙組分物系，可能生成一種或多種溶劑化合物。 CaCl2一 H2O CaCl26H2O 固相溶劑化合物能與同樣組成的液相建立平衡關(guān)系 多晶型的雙組分低共熔型物系固液相圖 4 晶型轉(zhuǎn)變型 三、 沉淀過(guò)程的溶度積原理 溶度積 Kc:表示電解質(zhì)在溶液中溶解度的大小。電解質(zhì)在溶液中存在著解離平衡 xyyx yYxXYX若理想溶液且達(dá)到溶解平衡時(shí)，則有 yxxyc YXK 分別為陽(yáng)離子和陰離子的濃度。 y X x Y溶度積的大小與電解質(zhì)和溶劑的類型有關(guān) 。 同離子效應(yīng) ：增加溶液中電解質(zhì)的正離子（或負(fù)離子）濃度，會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)溶解度的下降的現(xiàn)象。 四、溶液的過(guò)飽和與介穩(wěn)區(qū) 飽和溶液 ：濃度恰好等于溶質(zhì)的溶解度 ， 即達(dá)到固液相平衡時(shí)的溶液 。 過(guò)飽和溶液 ：含有超過(guò)飽和量的溶質(zhì)的溶液。 過(guò)飽和度 ： 同一溫度下，過(guò)飽和溶液與飽和溶液的濃度差 。溶液的過(guò)飽和度是結(jié)晶過(guò)程的推動(dòng)力。 將一個(gè)完全純凈的溶液在不受任何擾動(dòng) (無(wú)攪拌，無(wú)振蕩 )及任何刺激 (無(wú)超聲波等作用 )的條件下，緩慢降溫，就可以得到過(guò)飽和溶液。但超過(guò)一定限度后，澄清的過(guò)飽和溶液就會(huì)開(kāi)始自發(fā)析出晶核。 四、溶液的過(guò)飽和與介穩(wěn)區(qū) 溶液的過(guò)飽和與超溶解度曲線 正溶解度特性的溶解度曲線 超溶解度曲線 結(jié)晶過(guò)程應(yīng)盡量控制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行 ， 以得到平均粒度較大的結(jié)晶產(chǎn)品 ，避免產(chǎn)生過(guò)多晶核而影響最終產(chǎn)品的粒度。 穩(wěn)定區(qū)不可能進(jìn)行結(jié)晶 介穩(wěn)區(qū) 不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生晶核。 不穩(wěn)區(qū) 能自發(fā)產(chǎn)生晶核 。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 一 、 結(jié)晶成核動(dòng)力學(xué) 晶核 :過(guò)飽和溶液中新生成的微小晶體粒子，是晶體生長(zhǎng)過(guò)程的核心。 晶核的大小粗估為數(shù)十納米至幾微米。 晶胚 :在晶核形成之初，快速運(yùn)動(dòng)的溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)相互碰撞結(jié)合成的線體單元，線體單元增大到一定限度后粒子。晶胚極不穩(wěn)定 。 晶胚 生長(zhǎng)到足夠大，能與溶液建立熱力學(xué)平衡時(shí)稱之為 晶核 成核方式可分為初級(jí)成核和二次成核兩類。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 1 初級(jí)成核： 在沒(méi)有晶體存在的條件下自發(fā)產(chǎn)生晶核的過(guò)程 。 初級(jí)成核分為非均相和均相初級(jí)成核 。 均相初級(jí)成核 ：潔凈的過(guò)飽和溶液進(jìn)入介穩(wěn)區(qū)時(shí) ，還不能自發(fā)地產(chǎn)生晶核 ， 只有進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)后 ， 溶液才能自發(fā)地產(chǎn)生晶核 。 這種在均相過(guò)飽和溶液中自發(fā)產(chǎn)生晶核的過(guò)程 。 均相初級(jí)成核速率： )( l n316ex p 23323STkVAN mPA 指前因子； Vm 摩爾體積； kBoltzmann 常數(shù)； T 絕對(duì)溫度； 表面張力 。 *CCCS 比飽和度 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 初級(jí)成核過(guò)程中晶核的 臨界粒徑 與過(guò)飽和度間有關(guān) SkVd mcln2 在過(guò)飽和溶液中，只有大于臨界粒徑的晶核才能生存并繼續(xù)生長(zhǎng)，小于此值的粒子則會(huì)溶解消失。 非均相初級(jí)成核 ：在工業(yè)結(jié)晶器中發(fā)生均相初級(jí)成核的機(jī)會(huì)比較少 ， 實(shí)際上溶液中有外來(lái)固體物質(zhì)顆粒 ，如大氣中的灰塵或其他人為引入的固體粒子 ， 在非均相過(guò)飽和溶液中自發(fā)產(chǎn)生晶核的過(guò)程 。 這些外來(lái)雜質(zhì)粒子對(duì)初級(jí)成核過(guò)程有誘導(dǎo)作用 ， 非均相成核可在比均相成核更低的過(guò)飽和度下發(fā)生 。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 初級(jí)成核速率與過(guò)飽和度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式： apP cKN Kp 速率常數(shù)； c 過(guò)飽和度； a 成核指數(shù) ,一般 a2。 初級(jí)成核速率較大 ， 對(duì)過(guò)飽和度變化非常敏感 ， 很難將其控制在一定的水平 。 除了超細(xì)粒子制造外 ， 一般結(jié)晶過(guò)程都要盡量避免初級(jí)成核的發(fā)生 。 2 二次成核： 在已有晶體的條件下產(chǎn)生晶核的過(guò)程 。二次成核的機(jī)理主要有流體剪應(yīng)力成核和接觸成核 。 剪應(yīng)力成核 ：當(dāng)過(guò)飽和溶液以較大的流速流過(guò)正在生長(zhǎng)中的晶體表面時(shí) ， 在流體邊界層存在的剪應(yīng)力能將一些附著于晶體之上的粒子掃落 ， 而成為新的晶核 。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 接觸成核 ：當(dāng)晶體與其他固體物接觸時(shí)所產(chǎn)生的晶體表面的碎粒 。 在過(guò)飽和溶液中 ， 晶體只要與固體物進(jìn)行能量很低的接觸 ， 就會(huì)產(chǎn)生大量的微粒 。 在工業(yè)結(jié)晶器中 ， 晶體與攪拌槳 、 器壁間的碰撞 ， 以及晶體與晶體之間的碰撞都有可能發(fā)生接觸成核 。 接觸成核的幾率往大于剪應(yīng)力成核 。 二次成核速率的影響因素 :溫度 、 過(guò)飽和度 、 晶體的粒度與硬度 、 攪拌槳的材質(zhì)等 。 描述二次成核速率經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式： ijhb GMNKN 00h 4、 0.5I 3、 0.4j 2 N為攪拌強(qiáng)度，如轉(zhuǎn)速或攪拌槳葉端線速； MT 懸浮液密度； G 晶體的生長(zhǎng)速率 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 二 、 結(jié)晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) 1 晶體生長(zhǎng)機(jī)理 在過(guò)飽和溶液中已有晶體形成 （ 加入晶種 ） 后 ， 以過(guò)飽和度為推動(dòng)力 ， 溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)一層層地在晶體表面有序排列 ， 晶體將長(zhǎng)大的過(guò)程 。 晶體生長(zhǎng)過(guò)程有三步 ： 1） 待結(jié)晶溶質(zhì)借擴(kuò)散作用穿過(guò)靠近晶體表面的靜止液層 ， 從溶液中轉(zhuǎn)移至晶體表面 。 2） 到達(dá)晶體表面的溶質(zhì)嵌人晶面 ， 使晶體長(zhǎng)大 ， 同時(shí)放出結(jié)晶熱 。 3）放出來(lái)的結(jié)晶熱傳導(dǎo)至溶液中。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 2 結(jié)晶生長(zhǎng)速率 大多數(shù)溶液結(jié)晶時(shí) ,晶體生長(zhǎng)過(guò)程為溶質(zhì)擴(kuò)散控制，晶體的生長(zhǎng)速率 G為： kg 生長(zhǎng)速率常數(shù) ckG g 對(duì)溶質(zhì)擴(kuò)散與表面反應(yīng)共同控制的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程，其生長(zhǎng)速率常用經(jīng)驗(yàn)公式估算。 gg cKG Kg 晶體總生長(zhǎng)速率常數(shù) Kg 與物系的性質(zhì)、溫度、攪拌等因素有關(guān)。 g 生長(zhǎng)指數(shù) 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) L定律 :大多數(shù)物系 ， 懸浮于過(guò)飽和溶液中的 幾何相似的同種晶體都以相同的速率生長(zhǎng) ， 即晶體的生長(zhǎng)速率與原晶粒的初始粒度無(wú)關(guān) 。 但某些物系 ， 晶體生長(zhǎng)速率不服從 L定律 ， 而是與粒度的大小相關(guān) ,如鉀礬水溶液 。 結(jié)晶生長(zhǎng)分散現(xiàn)象 :在同一過(guò)飽和度下，相同粒度的同種晶體卻以不同的速率生長(zhǎng)的現(xiàn)象。晶核的生長(zhǎng)常常呈現(xiàn)這種行為，因此在超微粒子的生產(chǎn)中要注意它的影響。 結(jié)晶 過(guò)程的動(dòng)力學(xué) 3 結(jié)晶物理環(huán)境對(duì)晶體生長(zhǎng)過(guò)程的影響 環(huán)境條件的改變會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)晶產(chǎn)品的 外觀形態(tài)和晶型 的改變，原因是不同的環(huán)境條件對(duì)晶體各個(gè)晶面生長(zhǎng)速率的影響不同。 結(jié)晶過(guò)程中，晶面生長(zhǎng)速率的影響因素有兩類， 1)晶體內(nèi)部單元對(duì)晶面的各種應(yīng)力；它是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的 ， 一般不易改變 。 2)晶面與周圍環(huán)境的各種作用 ， 如界面粘度 、 界面張力 、表面能 、 界面分子對(duì)周圍環(huán)境中分子的作用力等 。 在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中較易改變和控制的 。 最有效和簡(jiǎn)便的手段是改變?nèi)軇┗蛲Y(jié)晶母液中加入某些特定的添加劑 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 一 .溶液結(jié)晶過(guò)程 溶液結(jié)晶 :晶體從過(guò)飽和的溶液中析出的過(guò)程。 溶液結(jié)晶類型 :冷卻結(jié)晶法、蒸發(fā)結(jié)晶法、真空冷卻結(jié)晶法、鹽析 (溶析 )結(jié)晶法、反應(yīng)結(jié)晶法。 1.冷卻結(jié)晶 :通過(guò)冷卻降溫使溶液變成過(guò)飽和，基本上不去除溶劑過(guò)程。 適用于溶解度隨溫度的降低而顯著下降的物系 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 冷卻結(jié)晶方法 ：自然冷卻、間壁換熱冷卻和直接接觸冷卻。 自然冷卻法 ：將熱的結(jié)晶溶液置于的結(jié)晶釜中，靠大氣自然冷卻而降溫結(jié)晶。 特點(diǎn) :產(chǎn)品純度較低，粒度分布不均，易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象 。 設(shè)備所占空間大，容積生產(chǎn)能力較低。但結(jié)晶過(guò)程設(shè)備造價(jià)低。 間壁換熱冷卻結(jié)晶： 典型的內(nèi)循環(huán)式 ， 冷卻量由夾套換熱器傳遞 。 換熱面積的較小 ， 換熱量不大 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 內(nèi)循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器 外循環(huán)式結(jié)晶器傳熱系數(shù)較大，換熱面積可變，但必須選用合適的循環(huán)泵，以避免懸浮晶體的磨損破碎。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 外循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 外循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器2 間壁換熱冷卻結(jié)晶過(guò)程的主要困難： 在冷卻表面上常會(huì)有晶體結(jié)出 ， 稱為晶疤或晶垢 ， 使冷卻效果下降 。 直接接觸冷卻結(jié)晶 ： 通過(guò)冷卻介質(zhì)與熱母液的直接混合而達(dá)到冷卻結(jié)晶的過(guò)程。 冷卻介質(zhì)有空氣、與結(jié)晶溶液不互溶的碳?xì)浠衔锖蛯Ｓ玫囊簯B(tài)冷凍劑。 冷卻介質(zhì)可能對(duì)結(jié)晶產(chǎn)品產(chǎn)生污染，選用的冷卻介質(zhì)不能與結(jié)晶母液中的溶劑互溶或者雖互溶但應(yīng)易于分離。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 2.蒸發(fā)結(jié)晶 :使溶液在常壓或減壓下蒸發(fā)濃縮而達(dá)到過(guò)飽和的結(jié)晶過(guò)程 。 適用于溶解度隨溫度降低而變化不大或具有逆溶解度特性的物系 。 對(duì)晶體的粒度不能有效的加以控制 。 消耗的熱能較多 ，加熱面問(wèn)題也給操作帶來(lái)困難 。 蒸發(fā)結(jié)晶器常在真空度不高的減壓下操作 。 降低操作溫度 ， 以利于熱敏性產(chǎn)品的穩(wěn)定 ， 并減少熱能損耗 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 3.真空絕熱冷卻結(jié)晶 ： 使溶劑在真空下閃急蒸發(fā)而使溶液絕熱冷卻的結(jié)晶法 。 適用于具有正溶解度特性而溶解度隨溫度的變化率中等的物系 。 操作原理 ：把熱濃溶液送入絕熱保溫的密閉結(jié)晶器中 ， 器內(nèi)維持較高的真空度 ， 由于對(duì)應(yīng)的溶液沸點(diǎn)低于原料液溫度 ， 溶液閃急蒸發(fā)而絕熱冷卻到與器內(nèi)壓強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的平衡溫度 。 溶液通過(guò)蒸發(fā)濃縮及冷卻兩種效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生過(guò)飽和度 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 特點(diǎn) ：主體設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)換熱面，操作比較穩(wěn)定，不存在晶垢妨礙傳熱的問(wèn)題。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 4.鹽析 (溶析 )結(jié)晶 鹽析 (溶析 )結(jié)晶： 向溶液中加入某些物質(zhì) ， 以降低溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度 ， 產(chǎn)生過(guò)飽和度的方法 。 鹽析劑的要求：能溶解于原溶液中的溶劑 ， 但不（ 很少 ） 溶解被結(jié)晶的溶質(zhì) ， 而且溶劑與鹽析劑的混合物易于分離 (用蒸餾法 )。 NaCl是一種常用的鹽析劑 ， 如在聯(lián)合制堿法中 ， 向低溫的飽和氯化銨母液中加入 NaCl， 利用同離子效應(yīng) ， 使母液中的氯化銨盡可能多地結(jié)晶出來(lái) ， 以提高結(jié)晶收率 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 溶析結(jié)晶 ：向溶液中加入其他的溶劑使溶質(zhì)析出的過(guò)程 。 如使不溶于水的有機(jī)物質(zhì)從可溶于水的有機(jī)溶劑中結(jié)晶出來(lái) ， 此時(shí)加入酌量的水于溶液中 。 制藥行業(yè)中 ，常向含有醫(yī)藥物質(zhì)的水溶液中加入某些有機(jī)溶劑 (如低碳醇 、 酮 、 酰胺類等 )的方法使產(chǎn)物結(jié)晶出來(lái) 。 特點(diǎn) ：結(jié)晶 溫度較低 ， 對(duì)熱敏性物質(zhì)的結(jié)晶有利；一般雜質(zhì)在溶劑與鹽析劑的混合物中有較高的溶解度 ，以利于 提高產(chǎn)品的純度 ；與冷卻法結(jié)合 ， 可 提高結(jié)晶收率 。 需要回收設(shè)備來(lái)處理結(jié)晶母液 ， 以 回收溶劑和鹽析劑 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 5 反應(yīng)結(jié)晶 氣體與液體或液體與液體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生固體沉淀，固體的析出是由于反應(yīng)產(chǎn)物在液相中的濃度超過(guò)了飽和濃度或構(gòu)成產(chǎn)物的各離子的濃度超過(guò)了溶度積的結(jié)果。 反應(yīng)結(jié)晶過(guò)程可分為反應(yīng)和結(jié)晶兩步，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物的濃度增大并達(dá)到過(guò)飽和，在溶液中產(chǎn)生晶核并逐漸長(zhǎng)大為較大的晶體顆粒。 反應(yīng)結(jié)晶產(chǎn)生的固體粒子一般較小。要想獲得符合粒度分布要求的晶體產(chǎn)品，必須小心控制溶液的過(guò)飽和度，如將反應(yīng)試劑適當(dāng)稀釋或適當(dāng)延長(zhǎng)沉淀時(shí)間。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 二 、 典型的溶液結(jié)晶器 強(qiáng)迫外循環(huán)結(jié)晶器 、 流化床結(jié)晶器 、DTB結(jié)晶器等 。 1 強(qiáng)迫外循環(huán)結(jié)晶器 結(jié)晶器可用于間接冷卻法 、 蒸發(fā)法及真空冷卻法結(jié)晶過(guò)程 。 特點(diǎn) ： 生產(chǎn)能力很大 ， 泵所需的壓頭較高 ， 循環(huán)晶漿中晶體與葉輪之間的接觸成核速率較高 。 循環(huán)量較低 ， 產(chǎn)品平均粒度較小 ， 粒度分布較寬 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 2 流化床型結(jié)晶器 特點(diǎn)：過(guò)飽和度產(chǎn)生的區(qū)域與晶體成長(zhǎng)區(qū)分別設(shè)置在結(jié)晶器的兩處 ， 循環(huán)液中基本上不含晶粒 ， 從而避免發(fā)生葉輪與晶體間的接觸成核現(xiàn)象 ， 結(jié)晶室的粒度分級(jí)作用 ， 使這種結(jié)晶器所生產(chǎn)的 晶體大而均勻 。 生產(chǎn)能力受到限制 ， 必須限制液體的循環(huán)速度及懸浮密度 ， 把結(jié)晶室中懸浮液的澄清界面限制在循環(huán)泵的入口以下 ， 以防止母液中挾帶明顯數(shù)量的晶體 。 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 流化床型結(jié)晶器 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 流化床型結(jié)晶器 溶液結(jié)晶過(guò)程與設(shè)備 3. DTB型結(jié)晶器 具有導(dǎo)流桶及擋板的結(jié)晶器的簡(jiǎn)稱。晶漿內(nèi)循環(huán)結(jié)晶器。 用于真空冷卻法、蒸發(fā)法、直接接觸冷凍法以及反應(yīng)結(jié)晶法等多種結(jié)晶操作。 性能優(yōu)良 ， 生產(chǎn)強(qiáng)度高 ， 能產(chǎn)生粒