生物分离工程之结晶法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

结晶结晶概述概述特点：特点：(1)(1)选择性高选择性高(2)(2)纯度高纯度高(3)(3)设备简单，设备简单，操作方便操作方便(4)(4)影响原因多影响原因多23 23 结晶结晶第1页结晶基本原理结晶基本原理结晶结晶溶液饱和与过饱和度溶液饱和与过饱和度溶解度溶解度饱和溶液饱和溶液过饱和溶液过饱和溶液第2页饱和曲线与过饱和曲线饱和曲线与过饱和曲线结晶结晶A A 稳定区：稳定区：不饱和区不饱和区B B 第一介稳区：加入晶种结晶会生长，但不产第一介稳区：加入晶种结晶会生长，但不产 新晶核新晶核C C 第二介稳区：加入晶种结晶会生长，同时有第二介稳区：加入晶种结晶会生长，同时有 新晶核产生新晶核产生D D 不稳区：瞬时出现大量微小晶核，发生晶核不稳区：瞬时出现大量微小晶核，发生晶核 泛滥泛滥溶解度与颗粒大小关系溶解度与颗粒大小关系第3页结晶结晶第4页S=C/C*结晶结晶第5页结晶过程：结晶过程：结晶结晶(1)(1)过饱和溶液形成过饱和溶液形成 (2)(2)晶核生成晶核生成 (3)(3)晶体生长晶体生长第6页 过饱和溶液形成方法过饱和溶液形成方法结晶结晶(1)(1)冷却冷却(2)(2)溶剂蒸发溶剂蒸发(3)(3)改变溶剂性质改变溶剂性质(4)(4)化学反应产生低溶解度物质化学反应产生低溶解度物质第7页晶核形成晶核形成结晶结晶(1)(1)初级成核初级成核:过饱和溶液中自发成核现象过饱和溶液中自发成核现象a a 均相成核：没有外来表面均相溶液中均相成核：没有外来表面均相溶液中b b 非均相成核：外来表面溶液中非均相成核：外来表面溶液中(2)(2)二二次次成成核核：向向介介稳稳态态过过饱饱和和溶溶液液中中加加入入晶晶种种，会会有有新晶核产生新晶核产生机理机理:附着在晶体表面微小晶体受到剪切作用，附着在晶体表面微小晶体受到剪切作用，或碰撞而脱离晶体，形成新晶核。或碰撞而脱离晶体，形成新晶核。第8页结晶结晶第9页结晶结晶第10页结晶结晶第11页晶体生长晶体生长结晶结晶是是以以浓浓度度差差推推进进力力扩扩散散传传质质和和晶晶体体表表面面反反应应（晶晶格格排列）两步串连过程排列）两步串连过程第12页结晶结晶第13页结晶类型结晶类型结晶结晶分类方法分类方法分批结晶分批结晶步骤：步骤：(1)(1)结晶器清洁结晶器清洁(2)(2)加料到结晶器中加料到结晶器中(3)(3)产生过饱和度产生过饱和度(4)(4)成核与晶体生长成核与晶体生长(5)(5)晶体排除晶体排除优点：优点：a a生产出指定纯度，粒度分布及晶形产品生产出指定纯度，粒度分布及晶形产品缺点：缺点：成本高，成本高，操作和产品质量稳定性差。操作和产品质量稳定性差。第14页连续结晶连续结晶结晶结晶特点：特点：(1)(1)很好地使用劳动力很好地使用劳动力(2)(2)设备寿命长设备寿命长(3)(3)多变生产能力多变生产能力(4)(4)晶体粒度及分布可控晶体粒度及分布可控(5)(5)很好冷却与加热装置很好冷却与加热装置(6)(6)产品稳定并使损耗降低到最小产品稳定并使损耗降低到最小第15页结晶过程预测与改进结晶过程预测与改进结晶结晶产率：提升起始浓度，降低溶解度产率：提升起始浓度，降低溶解度,提升纯度提升纯度 杂质存在原因：杂质存在原因：a a 母液带入母液带入;b;b 杂质包埋杂质包埋;c;c 单晶中包含母液单晶中包含母液;d d 杂质取代晶格分子杂质取代晶格分子晶习：晶习：一定环境中，结晶外部形态。一定环境中，结晶外部形态。晶体大小分布：改变成核和生长速度，控制过饱和度进程晶体大小分布：改变成核和生长速度，控制过饱和度进程过滤速度：大晶体与窄粒径分布过滤效果好过滤速度：大晶体与窄粒径分布过滤效果好结垢：晶体沉积在容器中进行结垢：晶体沉积在容器中进行多晶形现象：多晶形现象：第16页 结晶技术进展结晶技术进展 结晶结晶理论方面：动力学，热力学，分子模拟理论方面：动力学，热力学，分子模拟新技术推广新技术推广a a 超临界结晶超临界结晶b b 超超声声结结晶晶：诱诱导导成成核核，代代替替晶晶种种，二二次次成成核核，提提升升晶体纯度。晶体纯度。第17页超声结晶超声结晶结晶结晶第18页思索题：思索题：结晶结晶1 1 了了解解概概念念：晶晶种种，晶晶核核，晶晶型型,饱饱和和溶溶液液，过过饱和溶液，饱和度饱和溶液，饱和度2 2 粒子大小与溶解度有何关系？粒子大小与溶解度有何关系？3 3 有哪些方法造成溶液过饱和？有哪些方法造成溶液过饱和？4 4 初级成核与次级成核是怎样形成？初级成核与次级成核是怎样形成？第19页