结晶和膜分离课件

第十一章

结晶和膜分离

11.1结晶概述特点：(1)选择性高(2)纯度高(3)设备简单，操作方便(4)影响因素多11.1.1基本概念晶体的性状自范性：自发成长成为结晶多面体的可能性均匀性：宏观上物理和化学性质相各向同各向异性：晶体的几何特性及物理效益随方向不同而不同结晶过程：第一步：成核：产生微小晶粒（晶核）作为结晶的核心。第二步：成长：晶核变大，成为宏观意义上的晶体。两个概念晶浆：晶体＋剩余的饱和溶液母液：剩余的溶液结晶操作过程成核晶体成长固液分离洗涤重要的概念：相平衡：固体的溶解和析出达到动态平衡溶解度：相平衡时单位质量的溶剂所能溶解的固体的质量溶解度曲线：表示溶解度与温度的关系饱和溶液：溶质的浓度恰好等于溶解度过饱和溶液：溶质的浓度超过溶质的溶解度过饱和度：过饱和溶液与饱和溶液的浓度的差11.1.2结晶过程的相平衡11.1.2结晶过程的相平衡A稳定区：不饱和区B第一介稳区：加入晶种结晶会生长，但不产新晶核C第二介稳区：加入晶种结晶会生长，同时有新晶核产生D不稳区：瞬时出现大量微小晶核，发生晶核泛滥11.1.2结晶过程的动力学结晶成长过程（扩散学说）扩散过程：溶质达到晶体表面（浓度差，越大，速度越快）表面反应过程：溶质嵌入晶面（温度越高，速率越快）传热过程：结晶热传递到溶液中影响晶体纯度的影响因素母液在晶体表面的吸藏母液被包藏与晶簇中形成不同的晶习晶体的生存理论和育晶操作生存理论：小粒子具有较大的表面能，微小晶体的溶解度高于粒度较大的晶体，因而微小晶体能够与某一定浓度的过饱和溶液建立平衡关系。结果：微小晶粒溶解而大晶体长大。

育晶：微小颗粒变成较大颗粒结晶过程中过饱和度过大有何不妥？A：初级成核速度过快，形成过多的晶核，晶体粒度变小，容易出现严重的包藏现象。B：晶体生长速度过快，出现吸藏现象杂质或添加剂对结晶的影响浓度很低就起作用能够改变结晶质量膜分离技术的地位和影响美国官方文件曾说"18世纪电器改变了整个工业进程，而20世纪膜技术将改变整个面貌”，“目前没有一种技术，能像膜技术这么广泛地被应用”日本和欧洲则把膜技术作为21世纪的基盘技术进行研究和开发“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化学工业的未来”-NormanN.Li，美国科学院院士，著名华裔科学家膜分离已得到广泛应用。21世纪是工业生物技术的世纪，膜技术将扮演重要角色膜分离的特点①操作在常温下进行；②是物理过程，不需加入化学试剂；③不发生相变化（因而能耗较低）；④在很多情况下选择性较高；⑤浓缩和纯化可在一个步骤内完成；⑥设备易放大，可以分批或连续操作。因而在生物产品的处理中占有重要地位11.2膜分离概述电渗析分离原理示意图渗透蒸发它是利用膜与被分离有机液体混合物中各组分的亲合力不同，而有选择性地优先吸附溶液某一组分，及各组分在膜中扩散速度不同，来达到分离的目的。它不存在蒸馏法中的共沸点的限制，可连续分离、浓缩，直至得到纯有机物。分离过程是用一张渗透蒸发膜,将进料液相和透过气相分隔开,并在气相侧抽真空或通以惰性气流,把渗透组分的蒸气压控制到接近零,液相中产生的化学位梯度作为传质推动力的膜分