结晶技术的发展及应用现状*

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感, 则选 择 变温 结 晶法 分离 ; 若 溶 解度 随 温度 变化 缓慢 , 则 选 择蒸 发 结 晶工 艺 。工业 结 晶过 程 要 尽 量控 制在 介 稳 区 内结 晶 , 以保 证 得 到平 均 粒 度 大 的结 晶产 品 。 介稳 区 指 的是 溶 解 度 与 超 溶 解 度 之 间 的 区 域 。超溶 解 度定 义 为某 一 温 度 下 , 物 质 在 一 定 溶 剂组 成下 能 自发 成核 时 的浓度 。溶解 度 曲线 与超 溶解 度 曲线 将 溶 液 浓 度一 温 度 相 图分 割 为 3个 区 域, 分 别 为稳 定 区 、 介 稳 区和不 稳 区 , 见图 1 。 现有 的测 量溶 解 度 和结 晶介稳 区的方 法 主要 有静 态法 和 动 态 法 。静 态 法 指 恒 定 温 度 、 组 成 等
结 晶是 物 质 以 晶体 状 态 从 蒸 汽 、 溶 液 或 熔 融
物 中析 出 的过程 , 化 学 工 业 中最 常采 用 的结 晶技 术 为溶 液结 晶和熔融 结 晶。 溶 液结 晶根 据待 分 离物 质之 间溶 解 度 的不 同

而 实现 物 质 结 晶分 离 。若 溶 解 度 随温 度 变 化 敏
化工分离是化学工 程的重要组成部分 , 包含
很 多种 传统 分 离方 法 和新 型分 离方 法 。结 晶作 为

条 件下 将溶剂 和 过 量 溶质 搅 拌 混 合 , 经 长 时 间 溶 解趋 于平 衡后 , 通 过 各 种 方 法 测定 清 液 中溶 质 浓 度, 或是 测定 未溶 固体 质 量 反 求饱 和溶 液 中溶 质
运动 。 并在 其表 面有 序 堆积 , 使 晶核 或 晶种 成后 , 晶 体 的 生 长速 度
综 述 专 论
S C I E N C E & T E C H N O L O G Y 化 I N 工 科 C H 技 E , M 2 0 I C 1 3 A , L 2 1 I ( N 5 D ) U : 5 S 3 T  ̄ R 5 Y 8
结 晶技 术 的发 展 及 应 用 现 状 *
刘文婷 , 顾丽莉一 , 万红 焱 , 代文阳, 郭 晓涛
( 昆 明 理工 大 学 化 学 工 程 学 院 , 云南 昆明 6 5 O 5 O O )

要: 作 者 以 2种 重要 的 结 晶 方 法 及 工 艺 流 程 为 主 线 , 综 述 了近 几年 来 结 晶技 术 的 发 展 和 应 用 现
备 简单 , 容易 操作 。动 态法 是逐渐 改 变条件 ( 如 温
度, 溶剂量) 使原来的固体溶解 , 测定从 固液两相 转 变为单 一液 相 相变 时刻 的物性 变化来 确 定溶解 度, 比如 差热分 析法 、 激 光法 等 。动态法 测 量速度
快, 样 品耗量少 。
1 结 晶 过 程 原 理

t r c
图 1 介 稳 区 示 意 图
熔 融结 晶是 根据 待分 离物 质之 间凝 固点 不 同 而实 现物 质结 晶分离 的过程 。采用 冷却 的方 法产 生 过饱 和度 。熔 融结 晶通 常是 为 了分离 与纯 化某

物质, 特 别是 提取 超 纯 物 质 。在 采 用熔 融 结 晶
分离时, 由于受 到 固液 相平 衡 的限制 , 使得 工 艺更 为复 杂 , 一 般应 采用 多级 分离设 备进 行分 离 。 1 . 1 影 响结 晶的主 要 因素[ 1
影 响结 晶和生长 动力 学 的最关 键 的热力 学 因 素 是过 饱 和度 和界面 张力 。结 晶过 程通 常 包 括 2
个结 晶机理 : 均 相成 核 和非均 相成 核 , 后者 占主导 地 位 。而界 面 张力 的存在 则表 明 了不 同 的 晶体 表
实现废 水 零排 放 和循 环利 用 。 盐 析 结 晶 指 向带 结 晶 的溶 液 中加 入 某 些 物
面可 以有不 同的生 长速 率 , 甚 至 生成非 球 面 晶体 。 影 响结 晶过 程 的最关 键 因素 为成 核速 率 和生 长 速率 。溶 剂 、 杂 质 以及 添 加剂 的作 用 仍 需 要 进
状; 通过具体 实例 的比较 , 呈现 了各技 术的相 对优势及存在的 问题 ; 并探 讨 了该领域的发展趋势 。
关键词 : 结晶; 发展 ; 应 用 中 图分 类 号 : TQ 0 2 8 . 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 8 — 0 5 1 1 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 5 3 — 0 6
浓度 。静 态法 耗 时长 , 样 品和 试 剂用 量 大 。但 设
种传 统 的分 离方 法 , 具有 低能 耗 、 高选 择性 等优
势, 一 些 新 型 结 晶 方 法 在 此 基 础 上 得 到 了发 展 。
作 者着 眼 于探 讨 结 晶过 程 的基 本 原 理 , 比较 传统
和 新 型方法 各 自的 优 势 , 通 过 具 体 实 例 说 明结 晶 技 术未 来 的发展 趋 势 。
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 6 1 6 作者简介 : 刘文婷 ( 1 9 9 0 一) , 女, 天津 人 , 昆 明理工 大学在 读 硕士 , 主要从 事天然产物 的分离 与提纯 。 * *通 讯 联 系 人 。 *基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 2 0 9 6 6 0 0 4 ) 。

步研 究 。
1 2 晶核及 晶体 成长
当介质 达 到过 饱 和 状 态 后 , 溶 液 中便 产 生 细 小 晶粒 ( 称 为 晶核 ) 。晶核 的形 成 是 晶体生 长过 程
必 不可 少 的核 心 。在 过 饱 和溶 液 中 , 溶 质 质 点 在 过 饱 和度 推动 力 的作 用 下 , 向晶核 或 加 人 的 晶种