《溶液结晶过程研究进展》
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氯-硫酸盐体系下硫酸钙溶解度相图的研究进展赖富国;高国华;肖燕飞;徐志峰【摘要】硫酸钙在氯-硫酸盐体系中的结晶现象广泛存在于卤水制盐和油田开发等众多工业领域,这将导致管道堵塞和传热效率下降等问题.为此,总结归纳了硫酸钙在氯-硫酸盐混合体系中溶解度相图的研究进展,发现硫酸钙溶解度受溶液温度及其他组分浓度影响较大,因此在实际的生产过程中可根据溶解度规律调整适当的组分浓度及温度.本研究为解决工业生产过程中硫酸钙结晶难题提供了数据支撑,为进一步研究硫酸钙在氯-硫酸盐水溶液体系下的溶解度规律提出了方向.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2018(050)008【总页数】6页(P16-21)【关键词】氯-硫酸盐;硫酸钙;溶解度【作者】赖富国;高国华;肖燕飞;徐志峰【作者单位】江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000;江西理工大学冶金与化学工程学院,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TQ125.14硫酸钙通常以3种形态存在:二水硫酸钙(或称石膏,DH,CaSO4·2H2O)、半水硫酸钙(HH,CaSO4·0.5H2O)、无水硫酸钙(AH,CaSO4),其存在形态取决于温度、溶液酸碱度和溶液中组分浓度等条件。
硫酸钙在多组分水溶液中的溶解度随晶型、温度和其它组分浓度而改变,这使得硫酸钙在多组分水溶液中的溶解行为非常复杂,很难预测。
然而,钙大量存在于矿物资源以及天然水中,在物质提取过程中钙不可避免地会被带入水溶液中,很容易形成低溶解度的硫酸钙结晶,造成设备结垢、管道阻塞、产品纯度降低等问题[1],其症结就在于硫酸钙在氯化钠、氯化镁和氯化铵等氯-硫酸盐体系中的溶解度变化。
关于硫酸钙溶解度相图的研究在早期主要是通过实验来测定,而在当前,越来越多的模型被用来预测硫酸钙溶解度相图,如NRTL(Non-random Twoliquid)模型、Pitzer模型和MSE (The Mixed Solvent Electrolyte)模型,并且取得了较多可信的溶解度数据。
基于微流控技术的纳升级蛋白质结晶筛选方法的研究进展作者:高洁方群来源:《分析化学》2019年第02期摘;要;X射线晶体学技术是目前蛋白质结构测定中最主要的方法。
为了得到满足衍射要求的高質量蛋白质晶体,研究者通常耗费大量试剂和样品进行大规模结晶条件筛选。
微流控技术通过对超微量流体的操纵,可大幅降低在蛋白质结晶筛选中蛋白样品的消耗。
本文依据结晶方法,分别介绍了基于微批量法、蒸气扩散法、自由界面扩散法和透析法的微流控蛋白质结晶筛选方法的研究进展。
关键词;微流控技术; 蛋白质结晶筛选; 纳升级; 评述1;引言蛋白质作为一种生物大分子,其结构的测定对生命科学的发展具有重要意义。
生物系统内的作用机制和进化过程都与蛋白质结构息息相关。
蛋白质结构的测定有助于从原子层面理解生命活动,从而为疾病诊断和新药设计提供新的基础[1]。
目前,蛋白质结构主要通过3种方法测定:X射线晶体学技术(X-ray crystallography)、核磁共振波谱技术(Nuclear magnetic resonance, NMR)和电子显微镜技术(Electron microscopy)。
NMR技术可测定的蛋白质种类受限较大,要求测定对象须是中小分子量的可溶性蛋白,而且浓度为1 mmol/L时不聚集。
电子显微镜借助电子衍射技术和单颗粒技术解析蛋白质结构,但电子衍射技术需蛋白质的二维晶体,而单颗粒技术解析蛋白质结构的分辨率不佳。
近年来,冷冻电镜技术(Cyro-electron microscopy, cryo-EM)的快速发展基本解决了借助单颗粒技术解析结构的分辨率问题,显著提高了电镜技术在蛋白质结构测定中的地位[2,3]。
然而,X射线晶体学技术仍然是当前蛋白质结构测定中最主要的方法。
该技术对蛋白质的分子量和可溶性没有特殊要求,解析结构的分辨率能达到单个原子水平。
同时,同步辐射光源、微量和自动化液体操作等相关技术的发展都在持续有力地推动该技术的进一步发展[4]。
第蒹青荤:膂发酵科技通讯果葡糖浆的结晶性研究进展贾慧慧袁卫涛杨海军(保龄宝生物股份有限公司山东禹城251200)摘要:果葡糖浆在贮藏过程中出现的结晶现象,属于葡萄糖在过饱和溶液中的正常析出,本文综述了果葡糖浆结晶的特点并对延缓结晶的措施进行了简述。
关键词:果葡糖浆结晶过饱和果葡糖浆也称高果糖浆或异构糖浆,它是以酶法糖化淀粉所得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构作用,将其中一部分葡萄糖异构成果糖,由葡萄糖和果糖而组成的一种混合糖浆,因其优良的风味、甜性、溶解性、代谢性等,在乳饮料、发酵酸奶、乳制品等产品中的应用尽显优势…。
果葡糖浆的甜度接近于同浓度的白砂糖,风味类似天然果汁,具有清香、爽口的感觉12],同时果葡糖浆在40℃以下时具有冷甜特性,甜度随温度的降低而升高,F42果葡糖浆、F55果葡糖浆甜度分别相当于同等浓度白砂糖的90%和110%,可以完全替代白砂糖。
果葡糖浆中的果糖较蔗糖难于结晶,使果葡糖浆应用在某些产品上可表现出抗结晶性[31,果葡糖浆的最适贮存温度为28~32℃【4】,但是目前许多食品企业的仓储实际状况与该最佳贮藏温度相比,都存在阶段性不符(例如夏季最高温、冬季最低温阶段),当在低于最佳贮藏温度条件下贮藏一段时间后,果葡糖浆中葡萄糖晶体析出,出现白色浑浊或底部结晶,最终底部结块,这种现象属于葡萄糖在过饱和溶液的正常析出,理论上要完全消除这种结晶是不可能的,只能延缓结晶的产生。
1结晶的特点1.1结晶不影响产品品质果葡糖浆的结晶,其本质上是葡萄糖从糖浆中析出的现象,国家标准G B/T20882—2007果葡糖浆岬.3.3中指出,贮存过程中的晶体析出不影响产品质量,同时,韩利英等人对果葡糖浆的贮存实验表明[51,当F42果葡糖浆在一10℃条件下贮藏20d后,感官虽然表现为严重的白色结晶,但其他各项理化指标均在标准范围内,与贮藏初期相比无明显变化。
包志华嘲对F42果葡糖浆的贮藏研究也表明,在一10℃下贮一段时间后,葡萄糖晶体析出,感官指标不断变化,但当温度恢复到25-37℃之间后,结晶会消失,不影响使用。
药物晶型在药物研究中的应用进展张文君,李东辉,吕春艳,陈泳霖,李想(哈尔滨商业大学药学院,黑龙江哈尔滨150076)摘要:药物晶型决定药物的安全性、临床有效性和质量可控性,已经成为国内外药学研究领域的热点问题。
在药物晶型研究过程中,采用高效的晶型制备方法以获得理想的药物晶型,是药物研发的重要内容;采取适宜的晶型检测方法对晶型药物进行准确的检测评价,对于保证药物制剂质量至关重要;药物的多晶型在限制了药物在临床上的应用的同时,也使药物在临床上的应用更具有选择性。
本文针对药物多晶型的制备方法、评价方法及其在临床上的应用进行综述,为药物晶型的研发提供参考。
关键词:药物多晶型;制备;检测方法;临床应用中图分类号:R914文献标识码:A文章编号:2095-5375(2021)04-0266-006doi:10.13506/ki.jpr.2021.04.014Application progress of drug crystal forms in drug researchZH4NG肛e^/un Donghui Chunyan,CHEN Yonglin,Z/Xiang(School of Pharmacy,Harbin University of Commerce,Harbin150076,China)Abstract:Drug crystal determines the safety, clinical effectiveness and quality control of drugs,which has become a hot issue in the field of pharmaceutical research at home and abroad.In the research process of drug crystal form,the use of efficient crystal form preparation Methods to obtain the ideal drug crystal form is an important part of drug research and development.It is very important to take appropriate crystal form detection method to accurately detect and evaluate crystal form drug to ensure the quality of drug preparation.Although the polymorphism of the drug restricts the clinical application of the drug,it also makes the clinical application of the drug more selective.In this paper,the preparation methods,evaluation Methods and clinical application of drug polymorphic forms were reviewed,which can provide reference for the research and development of drug polymorphic forms.Key words:Polymorphic drugs;Preparation;Detection method;Clinical application多晶型的概念最早由McCrone在1965年提出[1]。
Keggin结构杂多酸盐结晶方法的探究李晓菲【摘要】Keggin结构杂多酸盐的结晶方法:应用冷冻浓缩法,是将稀溶液中的水冻结并分离冰晶从而使溶质增浓的操作。
应用不同浓度的氯化钠盐溶液凝点的不同,以控制冷冻浓缩过程的温度。
探究对Keggin结构杂多酸盐浓度的设定,从而根据实验过程得到随温度降低的浓度变化曲线。
分析各曲线,绘制非饱和溶液与饱和溶液浓度变化曲线图,最终得到最低温度相交点为此Keggin结构杂多酸盐的低共熔点,即结晶点。
%Crystallization method of heteropoly salt on Keggin-type structure was proposed.Freeze concentration method was applied to dilute solution of water and separate ice to freeze so that the solute concentrated by the operation.Application of different concentrations of sodium chloride salt solution of different gel point,the temperature of the process of freeze concentration was controlled.The structure of Keggin heteropoly salt concentration setting was studied,which was the basis of the experiment with the temperature curve to lowerconcentrations.Analysis of the curve,rendering non-saturated solution with the saturated solution concentration curve,the intersection point of the lowest temperature for the Keggin structure heteropoly salt eutectic of melting point was got,that was,the crystallization point.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2011(039)020【总页数】5页(P80-84)【关键词】Keggin结构;杂多酸盐;结晶;冷冻浓缩;温度【作者】李晓菲【作者单位】黑河学院理化系,黑龙江黑河164300【正文语种】中文【中图分类】TQ465多酸化合物是一类含有氧桥的多酸配位化合物,是由不同含氧酸之间配聚形成的;杂多酸盐则是金属离子或有机胺类化合物取代杂多酸分子中的氢离子所生成的[1]。
几种结晶方法介绍及其应用进展陈建樑; 张林锋; 郭嘉【期刊名称】《《广州化工》》【年(卷),期】2019(047)017【总页数】4页(P49-51,80)【关键词】结晶; 自然挥发结晶; 反溶剂结晶; 撞击流结晶【作者】陈建樑; 张林锋; 郭嘉【作者单位】武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室湖北武汉 430205【正文语种】中文【中图分类】TQ202结晶(Crystallization)是一种拥有悠长历史的技术,可从一定的饱和溶液中获得一定形状大小的晶体[1]。
溶液的结晶技术是一个重要的化工单元操作,近几十年来这种技术在国际上取得了一定的进展。
控制溶液中晶体的生长受到了广泛的关注,因为它代表了许多化工、制药等工业领域中多种物质的主要纯化/分离技术。
结晶的原理是从溶液(过饱和状态)中析出晶体的过程,过程可分为晶核的生成/成核和晶体生长这两个阶段,导致这两个阶段的推动力就是溶液的过饱和度。
通常晶核生成有3种表现形式:①初级均相成核;②初级非均相成核;③二次成核[2]。
它们的结晶区域我们一般分为3类:不稳定区、介稳区和稳定区。
在工业结晶器内结晶,一般把过饱和度控制在介稳区内,因为这样结晶器才有高效的结晶能力,从而得到一定大小、完整的晶体产品。
近年来,在生产具有特定性能的高价值产品和建立有效的结晶工艺方面作出了重大改进。
本文综述了几种结晶方法方面的研究进展。
1 传统结晶方式1.1 蒸发结晶蒸发结晶指过饱和溶液蒸发溶剂,析晶的过程。
如在工业上的溶液开采中,对原卤水(饱和氯化钠溶液)进行提纯,蒸发结晶得到高纯度固体氯化钠产品。
1.2 降温结晶降温结晶指加热溶液,再蒸发溶剂或者加入溶质配成饱和/过饱和溶液,此时降温就能析出晶体的过程。
如析晶KNO3。
2 自然挥发结晶自然挥发结晶[3]是药物结晶方法之一。
在常温的条件下,把配置的过饱和溶液置放至西林瓶中,通过溶剂的缓慢挥发从而得到晶体。
此结晶法不同于冷却重结晶法和蒸发溶剂结晶法。
蛋白质结晶方法的研究进展刘四化;王倩倩;肖良;张黎明【摘要】蛋白质结晶是蛋白质分子从过饱和溶液中析出形成晶体的过程,结晶是蛋白质结构生物学研究的基础,也是主要的技术难点.本丈总结了常用的蛋白质结晶方法,介绍了近年来蛋白质结晶相关的新技术和新策略.【期刊名称】《中国生化药物杂志》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】3页(P405-407)【关键词】蛋白质结晶;蒸汽扩散;籽晶技术;多孔材料;化学修饰【作者】刘四化;王倩倩;肖良;张黎明【作者单位】第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433;第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433;第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433;第二军医大学,海医系防化医学教研室,上海,200433【正文语种】中文【中图分类】TQ464.7蛋白质结晶即蛋白质分子从过饱和的溶液中析出形成晶体。
结晶的过程是蛋白质分子相变的过程,分为晶核形成和晶体生长两个阶段。
伴随着晶核的形成,溶液中蛋白质的浓度逐渐降低,推动体系向相对稳定的区域转变,该区域晶体长大而晶核数量不再增加[1]。
晶核可以由均相成核或非均相成核两种过程形成[2-3],同时晶体的生长过程首先是处于过饱和临界点的溶液体系中溶质分子聚集在一起,其次是这些溶质分子从无序集群到有序结构的重组过程。
大部分蛋白分子的结晶过程都遵循这一规律[4]。
蛋白质结晶是结构生物学研究的主要难点。
尽管高通量结构基因组学的出现简化了目标蛋白质的表达、纯化、结晶以及数据的收集过程,但仍然只有少量蛋白质能生成满足衍射要求的单晶[5],这从侧面反映了获取蛋白质优质单晶的困难程度。
迄今为止,除已有大量经验积累外,还没有发现蛋白质的结晶条件与其结构之间有明显的相关性,也没有任何一套实验系统或理论能保证优良蛋白质晶体的产生和生长。
本文总结了传统的结晶方法,同时介绍了蛋白质结晶相关的新技术和新策略,相信对蛋白质药物的应用研究会有一定启发。
磁场影响溶液结晶过程研究进展工业结晶技术是跨学科的分离与生产技术,20年来在国际上取得了突出的进展。
不仅传统工业结晶操作技术与设备在不断更新,而且新兴行业,如生物工程与生命科学、材料工业、催化剂制造、能源与环境、信息与通讯、电子行业也都离不开结晶技术。
工业结晶作为跨世纪发展的化工技术,已成为21世纪高新技术发展的基础手段之一。
影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等。
在工业结晶器中,追求高的晶体生长速率是为了提高设备的生产能力,但实际上晶体生长速率通常受到所要求的晶体产品质量或设备结垢等问题的限制,不允许采用提高过饱和度来提高生长速率,要在适当的过饱和度下,寻求其他方法去推动晶体生长过程。
应用磁场强化处理可望推动晶体生长过程,缩短结晶时间,提高设备的生产能力和产品质量。
但磁场处理也可抑制溶液的结晶。
本文就磁场影响溶液结晶的研究进展情况进行论述。
1结晶的基本原理[1]溶液结晶过程是物质从液态转变为结晶态的过程,要经历2个步骤:结晶成核和晶体生长。
结晶成核是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核,在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。
结晶成核的速率公式为J N=Kexp[-A/(ln)2]。
式中J N——单位时间单位体积形成晶核的数量,可以用过饱和比的函数表示;K——动力学系数;A——能量项能级。
过饱和比定义为实际溶液浓度c与平衡浓度c s比值。
K值与溶解性有关。
对一个给定的过饱和比,溶解度越大,成核速率越大。
根据扩散理论晶体生长速率为J C=k(c-c s)nk——传质系数;n值在1~2之间。
由此可知,成核速率和结晶生长速率都依赖于溶液的浓度,因此物质的结晶受浓度控制。
当浓度低于c s,溶液未饱和,不可能结晶;浓度在c s和c s*(溶液中晶体出现时的有效浓度)之间,体系为亚稳定状态,除非过饱和比大于1,否则成核速率太低,而不能形成晶体。
但是如果在溶液中加入晶种,它即会生长。
工业结晶技术前沿王静康(天津大学化工系,300072) 摘要 综述了近20年来国内外工业结晶发展概况,特别介绍了有关熔融结晶、溶液结晶及反应沉淀结晶的技术发展,并针对我国工业结晶领域现状提出了几点建议与对策。
关键词 工业结晶,熔融结晶,溶液结晶,沉淀结晶,进展Advanced technolog ies of i ndustr i a l crysta ll iza tionW ang J ing kang(Chem ical Engineering D epartm ent,T ianjin U niversity,300072) Abstract In th is papers recent advance at hom e and abroad in industrial crystallizati on tech2 no logy,such as m elt crystallizati on,so luti on crystallizati on and reacti on p reci p itati on crystalliza2 ti on,are briefly described.Som e i m po rtant strategies fo r develop ing industrial crystallizati on in Ch ina are p ropo sed.Key words industrial crystallizati on,m elt crystallizati on,so luti on crystallizati on,p reci p ita2 ti on crystallizati on,developm ent1 前言 新型工业结晶技术是跨学科的分离与生产技术,20年来在国际上取得了突出的进展。
不仅传统工业结晶操作技术与设备在不断更新,而且新兴行业,如生物工程与生命科学、材料工业、催化剂制造、能源与环境、信息与通讯、电子行业也都离不开新型的结晶技术。
溶液中钒铬分离方法的研究进展摘要:钒和铬是现阶段我国工业生产和发展中比较重要的战略资源,而这两者本身的性质存在很大的相似性,在钒钛磁铁矿中这两者一般都是出于一种共生关系,在对钒钛磁铁矿进行高炉冶炼、转炉提钒等环节之后就能够得出相应的含铬钒渣。
一般来说,在对一些低铬型钒渣也就是其中的铬含量相对较低的钒渣,需要不断对其提取及分离工艺进行分析和研究。
关键词:溶液;钒铬分离;方法1导言含钒铬原料经焙烧等方法处理后,后续一般需经湿法浸取、溶液钒铬分离后制备钒铬产品。
如现行钒渣提钒的主要工业生产方法为钒渣钠化焙烧,其流程为将钒渣钠化焙烧的熟料水浸,经除杂后进行铵盐沉钒,获得偏钒酸铵或多钒酸铵产品,再进一步转化成其他钒产品。
现行主要铬盐生产方法为铬铁矿钠化焙烧(按添加与不添加钙质填料,又分为有钙焙烧和无钙焙烧),焙烧熟料经水浸,加硫酸中和除杂后,再进一步酸化制得重铬酸钠产品,最后转化为其他铬盐产品。
在湿法浸取过程中,钒、铬会一同进入溶液,溶液中钒铬分离对于获得合格的钒、铬产品极为重要。
目前,溶液中钒铬分离常用方法有化学沉淀、溶剂萃取、离子交换、结晶分离、吸附分离等,其中化学沉淀和溶剂萃取已实现了工业化应用,其他方法尚处于研究或中试阶段。
2研究现状钒和铬皆是重要的战略资源,广泛应用于航空、航天、冶金、材料、电镀、制革、印染、颜料、木材防腐和超导体等领域。
钒和铬物理化学性质相似,在许多矿物中常伴生共存,如钒钛磁铁矿、铬铁矿。
攀西地区有丰富的钒钛磁铁矿资源,钒、钛资源分别占全国储量的50%和90%以上,占世界储量的18%和35%以上,是中国第二大铁矿区,被称为“富甲天下的聚宝盆”。
其中,某矿储量36亿吨,是攀西四大矿区中最大的一个。
某原矿中Cr2O3品位为0.25%,为其他矿区的8~10倍,是最大的铬资源矿床。
钒钛磁铁矿在高炉冶炼提钒的过程中,钒和铬一起被氧化进入到钒渣中,某矿冶炼得到钒渣中铬含量较高,被称为高铬型钒渣,该钒渣含8%~12%的V2O5和10%~20%的Cr2O3。
结晶技术的研究现状及应用摘要:简要概述了目前工业结晶的技术现状,阐述了蒸馏一结晶祸合技术、离解萃取结晶技术、诱导沉淀结晶技术、膜蒸馏一结晶技术、鼓泡结晶技术及超临界流体结晶技术的原理与应用现状。
提出了不同结晶技术目前存在的主要问题并对其研究动向进行了展望。
关键词:结晶研究现状应用前言结晶是化工分离单元中一个基本的工艺过程。
结晶过程具有可以分离出高纯或超纯的晶体、能耗较低且操作安全等优点。
随着人们对结晶技术的研究,结晶过程也越来越多地与其它工艺过程相结合,由此出现了结晶藕合技术,它可以解决简单单元操作—精馏、萃取、吸附等不能解决的问题,在分离新产品的过程中有着非常重要的作用。
1技术原理与应用1.1蒸馏一结晶藕合技术常用的蒸馏过程要求分离体系中组分间的挥发度相差较大,对于共沸体系,因为组分间的挥发度差别较小,很难用蒸馏方法进行分离。
对于一些易结晶的共沸体系来说,组分间的沸点比较接近,但熔点相差很大,沸点接近增加了分离的难度,熔点高又会使易结晶物质难以控制。
蒸馏一结晶藕合技术既可以解决操作过程中所遇到的问题,又可以利用熔点差大的特点加强分离。
对于一些沸点接近、熔点相差较大的有机物质,单纯采用精馏的方法,不仅耗能,而且产品纯度也比较低,而单纯采用结晶工艺,需要多级结晶器,成本高、效率低。
利用它们熔点差较大的特性,使用精馏一熔融结晶藕合工艺,不仅能够简化生产工艺,提高产品质量,而且还可以降低生产成本、减少环境污染,是分离有机产品的非常有发展前途的工艺。
蒸馏一结晶藕合工艺在精茶等易结晶物质的提取分离中得到了成功的应用。
耿斌[m 通过蒸馏和熔融结晶技术的结合来提高间苯氧基苯甲醛c}B}的含量,既解决了产品的品质问题,又提高了收率,而且节约了大量能源。
叶青等口]运用减压精馏一熔融结晶藕合技术成功分离提纯了人造廖香,实验结果表明,该技术可以将人造廖香的纯度提高到98%、总收率可以达到54%,比原始工艺提高了13%。
结晶助剂在铝酸钠溶液种分过程中的作用机理刘战伟;陈文汨;李旺兴【摘要】为了了解结晶助剂(CGM)在铝酸钠溶液种分过程中的作用机理,研究CGM对二次成核和附聚过程的影响.通过对粒度分布及扫描电镜(SEM)照片的对比,探讨CGM对分解过程的影响.研究结果表明:在二次成核过程中,添加微量CGM的溶液中一开始会形成大量的二次成核,但是,这些二次成核细粒子会被立即吸附到晶种表面或者快速附聚而形成大孔隙的聚合体,从而使得二次成核的细粒子数量减少;在附聚过程中,添加微量CGM有助于提高附聚阶段的黏结过程,形成结实的块状六角几何形状的附聚体;添加CGM可以有效地减少磨损时颗粒的破裂,从而形成完全黏结的附聚物.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(041)005【总页数】5页(P1709-1713)【关键词】结晶助剂;铝酸钠溶液;种分;二次成核;附聚【作者】刘战伟;陈文汨;李旺兴【作者单位】中南大学,冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中国铝业股份有限公司,郑州研究院,河南,郑州,450041;中南大学,冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中南大学,冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083;中国铝业股份有限公司,郑州研究院,河南,郑州,450041【正文语种】中文【中图分类】TF111对铝酸钠溶液强化分解进行研究一直是铝酸钠溶液种分过程研究的热点方向之一[1−3]。
添加剂强化铝酸钠溶液分解具有操作简单、成本低等优点,是一种值得深入研究、具有工业应用前景的强化方法。
国外生产砂状氧化铝的厂家很流行采用结晶助剂(CGM),使得超细颗粒减少,颗粒强度增加[4−5],但是,由于我国的铝土矿多为一水硬铝石型铝土矿,与国外铝土矿不同,这些CGM对强化我国铝酸钠溶液分解效果不是那么明显。
国内有些研究者[6−12]也开发出一些添加剂来强化铝酸钠溶液,但这些添加剂主要侧重于提高溶液分解率,而且添加量也较大。
知识介绍聚合物流动诱导结晶研究进展张晓黎1,2,陈静波1,2*,邱碧薇1,谢英2(11郑州大学材料科学与工程学院,郑州450001;21郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,郑州450002)摘要:在外力作用下,半结晶聚合物的结晶形态、结晶动力学等与静态条件下相比,均发生了较大的变化,并继而影响到成型制品的性能。
自上世纪六十年代人们从溶液中发现外力诱导结晶现象以来,相继开展了大量相关的理论和实验研究,提出了一些模型,随着测试手段的改进,流动诱导结晶研究取得了较大的进展,但仍存在许多争议。
本文回顾了围绕聚合物流动诱导结晶所开展的工作,重点综述了流动诱导结晶形态变化、分子量及其分布、剪切速率、温度等因素对聚合物结晶动力学的影响,并指出了今后的研究方向。
关键词:流动诱导结晶;晶体形态;剪切速率;过冷度;结晶动力学概述具有结晶能力的聚合物熔体冷却时会发生从非晶态到晶态的聚集态结构转变,但与低分子化合物不同的是,绝大多数聚合物材料在固态时既非完全结晶也非完全无定形,而是部分结晶。
半结晶型聚合物的结晶行为除与材料的组分特性密切相关外,还主要受到加工条件的影响,其晶体形态决定了制品的最终性能,因此对半结晶聚合物的结晶行为进行研究,有助于我们了解其加工历史2形态2性能的演变机理。
聚合物采用现有的注射、挤出、吹塑、压延等成型方法加工时,往往会受到拉伸或剪切等作用,其结晶行为与静态时相比发生了很大变化,由于可能通过控制流动诱导结晶来实现和预测半结晶聚合物制品的最终形态和性能,因此该方面的研究具有重要的理论和实际意义[1,2]。
近些年来研究人员对半结晶聚合物的流动诱导结晶行为进行了有益的探索和实验,提出了一些热力学和动力学相关模型[3~7],下面就流动诱导结晶相关实验方法、晶体形态变化和动力学影响因素等内容进行总结。
1流动诱导结晶的主要实验方法目前围绕聚合物流动诱导结晶所采用的实验方法主要集中在以下几个方面。
111纤维拉出(伸)实验重点考察拉伸应力对样品局部结晶的影响[8~10],一般是将玻璃或PE T纤维埋入聚合物熔体中,熔融状态下将纤维以一定速度在聚合物熔体基体中拉动,用偏光显微镜或X射线原位观察熔体的结晶情况,考察纤维拉动方式、拉动速度、样品分子量及温度等条件对纤维周围局部晶体形态及相转变、结晶诱导时间、成核密度和晶体生长速度的影响。
聚乳酸(PLA)结晶过程影响因素研究进展刘广军【摘要】Poly lactic acid ( PLA) is a non-petroleum-based biodegradable environment-friendly material, with certain mechanical strength and physical properties, is widely used in packaging, bio-pharmaceutical and textile industry and other fields. PLA is a crystalline polymer, and it can crystallize in the process, which can be controlled in crystallization rate by structural conditions, molding conditions, and nucleating agents, to improve its macroeconomic performance. Since PLA has better material properties and does not pollute the environment, it is now widely used in various fields, and has broad prospects in the future.%聚乳酸( Poly lactic acid,简称为PLA)是一种非石油基可生物降解的环境友好型材料,具备一定的机械强度与物理性能,被广泛应用于包装、生物医药以及纺织工业等领域。
PLA是结晶性聚合物,在加工过程中会出现结晶现象,可以通过控制结构条件、成型条件以及选择结晶成核剂,控制其结晶速率,改善PLA的宏观性能。
溶液结晶过程研究进展
摘要:结晶过程是化工过程中重要的操作单元之一,在介绍结晶过程分类的基础之上,提出影响溶液结晶过程的一系列因素,最后总结了如何合理把握好影响结晶过程中的因素,将会使结晶技术更加成熟与完善。
关键词:溶液结晶;结晶过程;强化
引言
结晶是一种历史悠久的分离技术,是化工制药、轻工等工业生产常用的精制技术,可从均质液相中获得一定形状和大小的晶状固体。
结晶过程是化工过程中重要的操作单元之一,为数众多的化工产品及中间产品都是以晶体形态出现的,如一些无机盐晶体、蛋白质晶体、糖、食盐等。
许多现代制备技术,例如外延生长、有机模板调制下的结晶、生物矿化、分子和纳米粒子的形成及自组装、大分子结晶等,都基于对结晶过程的有效控制[1]。
不仅传统工业结晶操作技术与设备在不断更新,而且新兴行业,如生物工程与生命科学、材料工业、催化剂制造、能源与环境、信息与通讯、电子行业也都离不开结晶技术。
工业结晶作为跨世纪发展的化工技术,将成为21世纪高新技术发展的基础手段之一。
溶液结晶过程通过改变操作条件或添加晶种物质使体系中关键组分的溶解度(或过饱度)发生变化,体系由平衡稳定状态转变为非稳定状态,促使新相产生,从而达到结晶物质与体系中其它混合物分离的目的。
溶液结晶过程是物质从液态转变为结晶态的过程,要经历两个步骤:结晶成核和晶体生长。
结晶成核是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核;而在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。
1 结晶过程分类
结晶过程可以根据不同的方式进行分类,一般根据过饱和度的产生方式进行分类,如冷却结晶蒸发结晶、超声波结晶和高压结晶等[2]。
冷却结晶主要是使溶液冷却而变得饱和的结晶方法,适用于溶解度随温度的降低而显著下降的物质[3]。
冷却结晶有自然冷却结晶、夹套冷却结晶、蛇管冷却结晶、喷雾冷却结晶、自冷冷却结晶、长槽搅拌冷却结晶、真空冷却结晶和外部循环冷却结晶等。
蒸发结晶是通过加热溶液,使溶剂蒸发,改变溶液的浓度,溶液由非饱和状态变为饱和状态,再进入过饱和状态进行结晶操作的过程。
蒸发结晶可以分为真空蒸发结晶和恒温蒸发结晶。
功率超声是利用超声振动能量,在介质中产生强大的剪切力和高温,以改变物质的组织结构状态、功能或加速这些改变过程,引发或强化机械、物理、化学、生物等过程,提高这些过程的质量和效率,得到理想效果的技术。
功率超声与结晶过程的耦合的研究也由来已久,适宜的功率超声能通过影响结晶过程的热力学和动力学过程,从而控制结晶过程,获得不同需求的晶体。
关于超声波结晶的作用机理,目前得到普遍认同的具有3种作用机制[4],即热学机制、机械力学机制和空化机制。
高压结晶是利用加压使物系的液、固相发生相变的一种新型分离精制技术。
其优点是生产效率高、处理周期短,可从低浓度物系中分离得到高纯度产品而不受其他操作条件的限制,高压结晶可以提高目的组分回收率。
高压结晶对提纯物质的生产率、纯度和收率均有大幅度的提高。
虽然高压结晶具有以上优点,但由于高压结晶需要高压设备,导致了设备投资增加,系统维护复杂,且高压相平衡数据难以获得,使高压结晶的工业化应用受到限制。
2 结晶过程影响因素
影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等[5]。
超声强化溶液结晶的研究在国内外不是非常多,但已越来越受到一些科研机构和研究人
员的重视,逐渐成为人们关注的一个热点。
到目前为止,研究的重点主要集中超声影响溶液结晶过程的应用和机理研究。
根据胡爱军和丘泰球研究表明[5],超声可以强化溶液结晶过程并已显示出优越性,超声波不仅能促进普通溶液的结晶,而且也加速超临界流体溶液溶质的结晶过程,在一些特定情况下,又可表现为促进溶质的简单聚集,即为沉淀。
超声强化溶液结晶过程的效果与超声参数和处理对象有关。
超声应用于溶液的催化成核结晶已有很多实践并取得了很好的效果,其作用的机理大多认为是基于超声的空化效应,但并未得到一致的认同。
根据胡爱军和郑捷研究表明[6],磁场是具有一种特殊能量的场。
这种能量作用在物质上可以改变其微观结构,从而影响物质的物理化学性质。
而流体的宏观性质与分子的势垒、分子内聚力(即吸引力)等性质有很大关系。
溶液经磁场处理后,分子势垒、分子内聚力发生变化,必然引起流体的宏观性质变化,从而影响溶液的结晶过程。
磁场可以强化溶液的结晶过程,促进结晶;磁场还可以抑制溶液的结晶过程,降低结晶速率。
根据罗登林和丘泰球研究表明[7],超声强化溶液结晶,可以控制晶体粒径的大小,使粒径分布均匀,在一些领域已显示出优越性。
微波对溶液结晶的作用表现在一方面能促使结晶速率加快,结晶沉积物生成速度增大,化学反应速率增加;另一方面,也加快了结晶向挂片的沉积,增加了挂片覆盖层的厚度。
电场具有一些特殊性质,它对物质可产生各种作用,如热作用、极化作用、电化学作用等。
静电场强化溶液结晶过程是世界近年来研究和开发的热点,是一项新的高效分离技术,也是静电技术与化工分离交叉的学科前沿,目前对其机理的研究还不清楚。
场是具有一种特殊能量的场。
这种能量作用在物质上可以改变其微观结构,从而影响物质的物理化学性质。
而流体的宏观性质与分子的势垒、分子内聚力(即吸引力)等性质有很大关系。
溶液经磁场处理后,分子势垒、分子内聚力发生变化,必然引起流体的宏观性质变化,从而影响溶液的结晶过程。
由于晶体生长过程中杂质的存在不可避免,杂质或来自上游操作过程,或是为改善结晶过程而人为加入[8],而且杂质对晶体成核、生长、团聚等都有影响,进而影响到晶体习性、粒径及粒度分布等,因此,探寻结晶过程中杂质的作用及作用机理,对于探索控制晶体粒径及粒度分布的方法具有重要意义。
宫海燕和李彩虹等人[9]研究了杂质在结晶过程中对溶液状态、晶体成核、晶体生长、团聚过程以及晶体表面台阶生长速率的影响,并对其作用机理进行了分析。
研究表明,杂质对溶液状态的影响主要表现在对溶液的过饱和度及溶液稳定性的影响两方面。
在一定条件下,杂质种类及其含量对溶液过饱和度有影响,而且,有些杂质对溶液的超溶解度也有影响。
当杂质存在时,溶质的溶解度会发生变化,导致溶液过饱和度发生变化。
杂质对溶液稳定性的影响不可忽视。
杂质的存在可使系统的稳定性提高,也可使系统的稳定性下降,主要取决于杂质的性质、杂质粒子大小以及晶体表面状态。
3 结语
结晶是固体制造的关键的步骤,随着对结晶机理认识的不断深入和结晶技术的工业化应用,溶液结晶技术日益受到关注,且人们对所需固体产品提出了更高的标准。
由于磁场处理溶液结晶过程影响的因素较多,再加上磁场处理的效果与被处理的对象密切相关,若操作参数选择不当,不但不利于溶质的结晶过程和产品的质量,而且还会有相反的作用。
由于超声场、微波场、电场、磁场的性质各不相同,因此弄清各种物理场及其参数对结晶过程中晶核的生成和晶体的成长的影响机理十分重要,目前这方面的工作只是处于各种假设和探讨阶段。
目前,杂质对结晶过程影响的研究多停留在宏观水平,包括特定杂质对晶体的数目、生长形态、生长速率、质量等的影响,而对于微观水平,如晶体表面形貌、台阶生长速率、缺陷及杂质分配系数等的研究较为鲜见。
参考文献
[1]Liu X Y.Interfacial effect of molecules on nucleation kinetics[J].JPhys Chem B,2001,105(47):11550-11558.
[2]米彦,刘景圣. 溶液结晶方法的研究进展[J]. 农产品加工. 2011, 244(5), 4-6.
[3]徐季亮. 结晶方法与设备[J].化工装备技术. 1991(2):37-40.
[4]冯若.声化学及应用[M].合肥,安徽科学技术出版社,1992.
[5]胡爱军, 丘泰球. 超声场强化溶液结晶研究进展[J]. 应用声学.2001,21(4), 44-48.
[6]胡爱军, 郑捷. 磁场影响溶液结晶过程研究进展[J]. 江苏化工.2002,30(2), 30-32.
[7]罗登林, 丘泰球. 物理场强化溶液结晶应用研究进展[J]. 江苏化工.2005,33(2), 26-29.
[8]郭敏,叶秀深,刘海宁,等.表面活性物质对无机盐结晶行为影响的机理[J].无机盐工业,2008,40(8):11-14.
[9]宫海燕, 李彩虹, 王佩佩. 杂质对溶液结晶过程影响的研究进展[J]. 化学与生物工程.2010, 3, 9-12.。