ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппаратурное оформление из "Основы техники кристаллизации расплавов" Направленная кристаллизация является сравнительно универсальным методом очистки небольших количеств как высокоплавких, так и низкоплавких веществ. Аппаратурное оформление этого процесса отличается большим разнообразием, обусловленным, видимо, аначительными различиями физико-химических свойств очищаемых веществ. Чаще всего процесс направленной кристаллизации осуществляется в удлиненных контейнерах постоянного сечения [9, 10]. [c.235] Если при очистке вещества методом направленной кристаллизации не предусматриваются специальные меры, то структура образующихся образцов обычно получается поликриста л лической. В случае использования монокристаллических затравок или же контейнеров специальной конструкции очищаемое вещество можно получить в виде монокристаллов. Подробнее об использовании направленной кристаллизации для выращивания монокристаллов изложено в гл. XV. [c.235] Направленная кристаллизация может осуществляться в двух вариантах горизонтальном и вертикальном. [c.235] При горизонтальном варианте (рис. 1Х-12, а) разделение производится в открытых или закрытых контейнерах в форме лодочек . При очистке веществ с не очень высокой температурой плавления контейнер 1 с расплавом помещается в стеклянную или кварцевую трубу 2, которая проходит через нагревательную и охлаждающую секции. Конструкции нагревательной и охлаждающей секций весьма разнообразны. [c.236] Охлаждающая секция 4, с помощью которой производится отвод тепла при кристаллизации, может быть выполнена в виде рубапши. В некоторых случаях охлаждение производится путем обдува холодным воздухом или же за счет потерь тепла контейнером в окружающую среду. [c.236] Форма поперечного сечения горизонтальных контейнеров выбирается, исходя из удобства работы, формы и типа нагревателя, а также требуемой производительности [9, 11]. [c.236] В вертикальном варианте (рис. 1Х-12, б) контейнер с расплавом обычно опускается сверху вниз и кристаллизация начинается в ивжвеш части контейнера. Форма контейнера в данном случае чаще всего цилиндрическая. [c.236] Для создания градиента температур в обеих фазах применяют иногда две несменшвающиеся жидкости [311], из коих верхняя нагрета, а нижняя охлаждена. Так как конвекция происходит только внутри каждой жидкости, а не через поверхность расслаивания, то различие в температзфах этих жидкостей может достигать нескольких десятков градусов. [c.237] Выбор варианта зависит от физических свойств очищаемого вещества. Так, если фазовые превращения сопровождаются значительным изменением объема, то при кристаллизации в вертикальных контейнерах возможно их разрушение. Если при очистке вещества из расплава выделяются газообразные примеси, то предпочтительны горизонтальные открытые контейнеры в потоке инертного газа. Однако следует отметить, что установки с вертикальным контейнером удобнее в работе и более компактны. [c.237] Выбор конструкционного материала для контейнера зависит от температуры плавления, химических и физических свойств вещества. Материал должен быть инертным к очища1вмому веществу и, по возможности, не смачиваться расплавом очищаемого вещества (для облегчения извлечения образца из контейнера). При очистке веществ с невысокими температурами плавления используются чаще всего контейнеры, изготовленные иа стекла, пластических материалов (полиэтилена, фторопласта и др.). Для очистки более тугоплавких веществ используются контейнеры, изготовленные из кварца, различных металлов, графита, керамики и т. д. [c.237] Перемещение контейнеров вдоль нагревателя чаще всего производится с использованием механического привода. Скорость перемещения должна обеспечить эффективную очистку, т. е. условия, при которых эффективный коэффициент распределения приближается к равновесному. Однако следует учитывать, что при этом производительность установки довольно сильно понижается. Обычно выбор оптимальной скорости перемещения производится опытным путем при очистке органических соединений она находится в пределах от 0,5 до 10 см/ч. Для повышения эффективности разделения иногда прибегают к неремещиванию жидкой фазы механическими мешалками или путем бар-ботажа инертного газа [11, 312. [c.237] Часто направленная кристаллизация используется для очистки веществ с низкими температурами плавления (органических веществ). Например, этим методом в вертикальном стеклянном контейнере произведена очистка технической бензойной кислоты до чистоты 99,997 мольн. % [312]. В этом случае процесс кристаллизации повторялся трижды, а после каяадой операции последняя четверть образца отделялась. Выход чистого вещества составлял 40%. [c.237] Метод направленной кристаллизации обеспечивает высокую степень очистки бензола, п-бромтолуола, нитрометана, пиридина [313] и др. [c.237] Метод направленной кристаллизации используется также для концентрирования вещества в разбавленных растворах. Этим методом достигнуто концентрирование водных растворов резорцина, гидрохинона и пирогаллола, а также водного раствора казеина [314, 315]. [c.237] Вернуться к основной статье