化工过程结晶复习

简答题

1. 降低结块性的方法有哪些？

答：1.设法降低吸湿性；2使用各种覆盖层以防止水分浸入产品粒子；3使用不同添加剂，维持贮存、运输过程中产品的晶桥（化学键）强度不变化，以及干扰变体转化的温度；4降低负载量，减小温度波动；5相对较有效的方法是制成粒状产品；6易挤压的包装袋，换成包装桶等。

2. 应用粒数衡算方法研究晶体粒度的目的是什么？

答：根据粒度衡算可以获知晶体的粒度分布，从而（1）得到特定物系在特定操作条件下晶体成核和生长等结晶动力学方面信息，帮助进行结晶器设计；（2）指导结晶器操作，帮助判断获得规定的粒度分布时应该采取怎样的措施和进行怎样操作的参数调节。

3. 与分离混合物的其他方法相比，结晶法分离的优点？

答：结晶过程装置比较简单，可以分离热稳定差的混合物及沸点接近的混合物，此外，由于熔化热和结晶热比蒸发热要低得多，所以结晶法消耗能量少。

4. 如何通过料也处理量选取结晶操作方式？

答：一般情况下，对于料液的处理量小于100kg/h的结晶过程，宜选用间接操作方式；而处理量大于20m3/h则宜采用连续操作方式。此外，对于某些指定粒度分布或纯度要求甚高的结晶过程，则只能选用间歇操作方式。

5．简述杂质在晶面上或嵌入晶格，或覆盖于晶体表面时如何致使晶习发生变化？答：杂质嵌入晶格，使得原来的晶格排列发生变化，造成局部缺陷或不统一而使得表面形状发生变化，由于离子的电场作用，杂质覆盖于晶面之上，导致晶体表层性质的变化，最终致使晶习改变。

6.溶液中晶体成批生长的特点？

（1）晶体生长可能在很宽的过饱和度范围内进行；（2）大量晶体的同时生长导致细小粒子的生成，即生成的晶体粒度不大；（3）批粒子的同时生长也可能导致晶粒的互相碰撞，形成晶面缺陷或造成晶体破碎;(4)成批结晶的特征之一是易生成各种类型的连生体；（5）在实际结晶设备中各个晶体的生长条件并不相同7.什么是盐析法制备过饱和溶液？其优点是？

答：是向物系中加入某些物质（固体、液体或气体，叫稀释剂或沉淀剂），降低溶质在溶剂中的溶解度而产生过饱和度的一种方法。

优点：a可与冷却法结合，提高溶质在母液中的回收率；b可将结晶过程温度保持在较低水平，这对不耐热物质的结晶有利；c在有些情况下，杂质在溶剂与稀释剂的混合物中有较高溶解度，而保留在母液中，从而简化晶体提纯。

8.结晶与沉淀异同？

结晶是新相生成的过程，是利用溶质之间溶解度的差别进行分离纯化的一种扩散分离操作，这一点与沉淀的生成原理是一致的。两者的区别在于：结晶是内部结构的质点（原子、分子、离子）作三维有序规则排列、形状一定的固体粒子，而沉淀则是无规则排列的、无定形粒子。结晶的形成需在严密控制的操作条件下进行，因此，结晶的纯度远高于沉淀。

9.结晶分离的依据和优点：不同的熔化温度、溶解度、杂质在相间的分布规律；结晶过程装置相对比较简单可分离热稳定性差的混合物、沸点相近的混合物结晶法消耗能量小。

10.结晶器放大参数：常以Re及Fr两个特征数作为主要分析内容，需保持这两个参数不变Re=ρnd2/ηFr=n2d/g放大原则：a 溶液与固体的流动特性b 各对应部位的过饱和度c 晶种的原始粒径d 晶浆浓度e 过饱和溶液与生长结晶间接

11.形成过饱和溶液的方法：

改变温度（等溶剂结晶）：一般适用于溶解度随温度升高而变化较大的物质（氯化铵，碳酸锂）；增减溶剂：一般适用于溶解度随温度变化不大的体系；改变溶剂性质：增加溶质：加入全部或部分溶质，利用同离子效应实现盐析剂：加同离子盐，利用盐析效应使某溶质达到饱和而结晶析出化学反应产生低溶解度物质：加入反应剂产生新物质，当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出；

12.杂质影响晶形的可能过程：a. 杂质改变溶解度而导致晶习变化b. 杂质在晶面上，或嵌入晶格，或覆盖于晶体表面，致使晶习变化 c. 杂质在晶面上，或嵌入晶格，或覆盖于晶体表面，致使晶习变化

13.成核和晶体生长的比较：晶核：在溶液所处的条件下溶质分子形成的最微小尺寸的粒子形成过程成核机理结晶成核动力学晶体：溶液本体内溶质分子的不断汇聚下，晶核长大成为晶体形成过程晶体生长机理结晶生长动力学

名词解释

1.结晶：物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。

2.非均相初级成核：如果溶液中混入外来固体杂质粒子，如空气中的灰尘或其他人为引入的固体粒子，则这些杂质粒子对初级成核有诱导作用。这种在非均相过饱和溶液中自发产生晶核的过程称为非均相初级成核。

3.溶液的过饱和度：同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液间的浓度差。是结晶过程必不可少的推动力。

4.单核生长机理：晶面上先出现一个晶核，该晶核一边长大一边将整个晶面单层的覆盖起来，接着在长好的晶面上再次成核、单层覆盖晶面，不断重复。

5.结晶成核动力学：在溶液所处的条件下溶质分子形成的最微小尺寸的粒子，其形成过程称为成核，其形成过程机理可称为结晶成核动力学。

6. 晶体：内部质点（原子、离子、离子团和分子等）在三维空间周期性重复排列所构成的固体称为晶体。

7. 结块性：物质从松散状态转为团块或整体的一种性质。

8. 结晶生长动力学：溶液本体内溶质分子的不断汇聚下，晶核长大称为晶体，其过程称为晶体生长，其成长机理称为结晶生长动力学。

9.均相初级成核：结晶体系中没有其他相的杂质或相当于均相的体系，由这类过饱和溶液中自发产生晶核的过程称为均相初级成核。

10.二次成核：在有晶体存在的过饱和溶液中进行成核过程称为二次成核。

11.成核速率影响：过饱和度、温度、机械作用、搅拌、电场磁场、超声波、辐射、

12.溶液结晶类型:冷却结晶法、蒸发结晶法、真空冷却结晶法、盐析(溶析)结晶法、反应结晶法。

13.溶液结晶:晶体从过饱和的溶液中析出的过程

14.介稳状态下系统的稳定性用诱导期和介稳宽度表达

1 溶解度、饱和曲线(溶解度曲线、溶解速率=沉积速率)

2 过饱和溶液：浓度超过平衡浓度（溶解度）的溶液

过饱和曲线（超溶解度曲线）

3 稳定区：溶液不饱和、不发生结晶。

溶解速率＞沉积速率

4 不稳区（Labile Region）：过饱和溶液，瞬间析出较多晶核

5 介（亚）稳区（Metastable Region）：溶液过饱和，无加晶种等外界扰动作用下，不发生晶核的自发形成)

区间M1----第一介稳区

（基本上不可能发生均相成核的过饱和区间）

区间M2----第二介稳区（可自发成核的浓度区间，但不会马上形核，需要经过一定的时间间隔后

1．固体物质以晶体状态从气相、溶液或（熔融）的物质中析出的过程。是获得（纯净）固态物质的重要方法之一。

2.过饱和度是在（同一温度）下，过饱和溶液与饱和溶液间的（浓度差）。

3.均相物系指不含其它相的（杂质），或者对于结晶生成来说，可当作是（均相）的物系。

4.在有转为（固相）的物质的晶体存在下的成核，成为二次成核。二次成核是一种（多相）成核。

5.在溶液所处的条件下溶质分子形成的（最微小尺寸的粒子），其形成过程称为成核，其形成过程机理可称为（结晶成核动力学）。

6.结晶过程的阶段之一是潜伏转变期，这时直接看不到（新相）生成。这一时期称为（诱导期）。

7.对于连续过程的结晶，（诱导期）的存在并非其代表性特征，因过程涉及的是晶体与（过饱和溶液）共存的多相物系。

8.杂质对结晶物质某些物理特性的影响，通过（盐溶效应）、（盐析效应）等作用而实现。

9.堆密度以（产品质量）与所占（溶剂）之比表示。

10.结晶分离的优点有结晶过程装置（相对比较简单）、可分离（热稳定性差）的混合物和沸点相近的混合物、结晶法消耗（能量小）。

1.结晶过程是由（过饱和溶液或过冷熔体的形成）、晶核的出现、（晶体生长）、再结晶四个阶段组成。

2.结晶产品一般用（平均粒度）和（粒度）组成来表示。

3.大批结晶时的相形成是在很宽的（温度）和（溶液过饱和度）范围内进行的。

4.造成过饱和的方法可分为（等温法）和（多温法）。

5.结晶器的放大必须遵从溶液与固体的流动特性、各对应部位的过饱和度、（晶种的原始粒径）、（晶浆浓度）、过饱和溶液与生长结晶间接触的时间。

6.结晶器一般有冷却结晶器、（蒸发结晶器）、真空结晶器、（盐析结晶器）以及其他类型结晶器。

7.溶液结晶可分为冷却结晶、（蒸发结晶）、真空绝热冷却结晶、（盐析结晶）和反应结晶。

8.杂质对分解动力学的影响是（分解速度）在很大程度上取决于杂质的（性质）和含量。

9.根据粒度组成可以评定晶体的（平均粒径）和（产品的均一程度）。

10.结晶基本总是在（多组分体系中）进行的，因为（绝对的纯物质）的化合物是不存在的。