ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рекристаллизация при постоянном содержании твердой фазы из "Переконденсация в дисперсных системах" Из уравнения (3.4) видно, что по мере уменьшения концентрации подкачиваемого раствора количество выкристаллизовавшегося вещества уменьшается и при концентрации, равной нулю, выкристаллизовывание вещества из подкачиваемого раствора прекратится, но изогидрические условия кипения сохранятся, так как в любой момент времени количество испаренной воды равно количеству подкачанной в реакционный сосуд. Следовательно, отделить процесс рекристаллизации от сопутствующих процессов выкри-сталлизовывания вещества из подкачиваемого раствора можно, если процесс выкристаллизовывания вещества и процесс испарения воды из подкачиваемого раствора разделить. Это можно сделать двумя способами. В первом случае в кипящий, насыщенный при данных температуре и давлении раствор всыпаются кристаллы растворенного вещества в определенном количестве и определенной дисперсности. Для поддержания кипящего раствора в насыщенном состоянии и создания изогидрических условий кипения при помощи специальных устройств поддерживают равенство между массовой скоростью испарения воды и расходом воды, поступающей в систему за тот же промежуток времени. Во втором случае аналогично поддерживают изогидрические условия кипения, но кристаллическое вещество непрерывно (или порциями) с определенной скоростью вводят в кипящий насыщенный раствор. Первый способ проще, и он в большей степени соответствует задаче установления принципиальной возможности рекристаллизации. Поэтому мы и начали исследование процесса рекристаллизации с данного случая. [c.57] Схема экспериментальной установки для исследования процесса рекристаллизации в изотермически-изобарических условиях кипения суспензии при давлении ниже ат.мосферного. [c.58] Установка состоит из реакционного сосуда /, выполненного в виде цилиндра диаметром 100 мм. Верхняя часть сосуда переходит в поверхностный конденсатор 2. внутренний диаметр которого совпадает с внутренним диаметром сосуда 1. Сосуд 1 обогревается электроп п1Ткой 6 или газовой горелкой. Для измерения силы тока, напряжения и расхода электроэнергии в схему нагревателя включены ампе()метр, вольтметр и счетчик электроэнергии. Для измерения температуры кипения суспензии, температуры стенки сосуда /, температуры вторичного пара и температуры подкачиваемого раствора были использованы медь-константановые термопары 11 с записью на самопишущем потенциометре 12 типа ЭПП-09М. [c.59] Опыты по описанной выше методике были проведены с алюмо-аммониевыми квасцами и сахарозой различной начальной дисперсности кристаллов, при разных температуре кипения, количестве суспензии и содержании твердой фазы в суспензии и т. д. [288—290]. [c.61] На рис. П представлены результаты одного из опытов по рекристаллизации кристаллов алюмо-аммониевых квасцов. Исходные данные были таковы. Размер кристаллов 5—7 мм (а) и 2—3 мм (б), их количество — 400, общий вес — 47,3 г, начальное количество межкристального насыщенного при 70° С раствора — 62,4 г, температура кипения 70° С. Как видно из рис. П, после некоторого времени (то) количество кристаллов резко уменьшается вследствие рекристаллизации, затем уменьшение замедляется, что свидетельствует о снижении интенсивности рекристаллизации с увеличением размера кристалла. По результатам того же опыта на рис. 12 представлены графики вариационных рядов кристаллов, расположенных по убывающим значениям их массы. [c.61] В опытах по выяснению влияния температуры воды, подкачиваемой в вакуум-кристаллизатор, на интенсивность рекристлл.ли-зации в интервале 20—70° С не обнаружено такой зависимости. По-видимому, количество тепла, расходуемое в вакуум-кристаллизаторе на нагрев подкачанной воды до температуры кипения, значительно меньше количества тепла, необходимого для ее испарения [29 . [c.63] Изменяя. температуру перегрева суспензии у поверхности нагрева в пределах 7—14°, нам не удалось установить зависимость интенсивности рекристаллизации от температуры перегрева. Это, очевидно, объясняется кратковременным контактом раствора с поверхностью нагрева, благодаря чему концентрация раствора не успевает сильно измениться. [c.63] Проанализируем полученные результаты с точки зрения возможности объяснения рекристаллизации механизмом оствальдова созревания, воспользовавшись для этого кинетическим уравнением Тодеса (2.32). [c.63] На рис. 13 представлены данные нашего опыта по рекристаллизации кристаллов алюмо-аммониевых квасцов размером 5—7 мм при температуре кипения 70° С в координатах уравнения (2.32). Как видно из рисунка, при значительном времени экспериментальные данные удовлетворительно укладываются на прямой, проходящей через начало координат. Однако при малом времени экспериментальные точки отклоняются от нее. Это как раз соответствует выводам Тодеса, поскольку его уравнение справедливо только для больших времен процесса укрупнения частиц. Таким образом, формально, в первом приближении наши данные описываются уравнением Тодеса. [c.63] Наиболее полно характеризует процесс константа скорости укрупнения, которая изменяется в результате изменения условий процесса. Поэтому проанализируем наши данные по рекристаллизации в различных условиях опыта на основе определения в пичины константы скорости укрупнения. [c.63] Константа скорости упрупнения по Тодесу при увеличении количества дисперсной системы должна оставаться постоянной. Рассмотрим, как изменяется эта величина в наших условиях на основе полученных экспериментальных данных. [c.63] Размер кристалла (по Тодесу) после некоторого времени т также не должен влиять на величину константы укрупнения. Опыт показал, что в пределах ошибки опыта константа укрупнения одинакова при рекристаллизации кристаллов алюмо-аммониевых квасцов размером 3—5 5—7 и 7—10 мм. [c.64] При увеличении количества дисперсионной среды в два, три, пять и т. д. раз константа укрупнения (по Тодесу) должна увеличиваться в соответствующее количество раз. Однако, как показали наши опыты по рекристаллизации кристаллов алюмо-аммониевых квасцов размером 5—7 мм (О р = 47,3 г, = 62,4 г, 400 г) в условиях кипения при увеличении количества дисперсионной среды в два, три и пять раз, константа укрупнения увеличивалась соответственно в 1,6 1,7 и 2 раза. [c.64] Что касается влияния температуры на константу скорости укрупнения (по Тодесу), то, хотя температура стоит в знаменателе уравнения (2.32), общую тенденцию влияния температуры трудно определить, так как входящие в уравнение (2.32) константы (О, а, Хо, V) также зависят от температуры, и эта зависимость не всегда точно известна. [c.64] По данным опытов рекристаллизации кристаллов алюмо-аммониевых квасцов размером 5—7 мм, /С = 2,3 10 см 1сек, Т = = 343° К, Хо = 0,9 г/с.ад , Хл/ = 2,6 г/см . Принимая О — = 0,01 см сек [308], подставляем все известные величины в уравнение (3.16). В результате расчета получаем а= 225 000 эрг/см , что примерно на три порядка выше значения величины а, обычно принимаемой в настоящее время для неорганических солей. [c.64] Механизм рекристаллизации, обусловленный эффектом Гиббса — Кюри — Вульфа, здесь также отпадает, поскольку при кипении наблюдается явное уменьшение количества частиц, что несовместимо с указанным механизмом. [c.65] Поверхностно-активные вещества (ПАВ), изменяющие межфаз-ное поверхностное натяжение, должны влиять и на интенсивность рекристаллизации, если она связана с поверхностными явлениями. [c.66] Учитывая недостаточную изученность ПАВ, трудно сделать их выбор. Тем более, что огромная трудоемкость в эксперименте не позволяет провести достаточное количество опытов по эмпирическому их подбору. Поэтому выбирали ПАВ в значительной степени произвольно. Были взяты три вещества диспергатор НФ, кар-боксиметилцеллюлоза и смачиватель ОП-10, различные по строению и свойствам. [c.66] Вернуться к основной статье