ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности кристаллизации труднорастворимых веществ из "Кристаллизация в химической промышленности" При очистке природных и сточных вод чаще всего проводят кристаллизацию карбонатов, сульфатов и гидроокисей металлов, обладающих незначительной растворимостью. Использование при очистке кристаллизации труднорастворимых соединений обусловлено главным образом одной причиной — полнотой осаждения. Следует однако отметить, что в определенных условиях остаточные пересыщения при кристаллизации труднорастворимых соединений могут быть значительными. Наблюдаемая картина связана с особой способностью таких веществ образовывать устойчивые пересыщенные растворы. Труднорастворимые карбонаты и другие соединения подобного типа проявляют при кристаллизации ряд специфических свойств. Знание этих свойств и характера кристаллообразования в подобных системах весьма существенно при практическом их использовании. Поэтому рассмотрим процесс кристаллизации труднорастворимых (точнее — малорастворимых) веществ подробнее. [c.314] Так как пересыщенные растворы веществ с малой растворимостью как правило образуются в результате химических реакций, в принципе можно добиться очень большого исходного пересыщения. Следовательно, одной из отличительных черт осаждения труднорастворимых соединений является то, что они кристаллизуются в широком диапазоне пересыщений, а это дает возможность проводить процесс фазообразования в самых разнообразных вариантах. Создавая различные исходные пересыщения, можно вести осаждение и очень быстро, и очень медленно, получая при этом осадки разнообразного гранулометрического состава. От скорости кристаллизации в свою очередь зависят конечные размеры и форма кристаллов. [c.314] При коэффициентах пересыщения порядка нескольких сотен или тысяч кристаллизация карбоната кальция протекает исключительно быстро, заканчиваясь в пределах нескольких минут. Естественно, следить за ходом такой кристаллизации можно, лишь автоматически регулируя изменения параметра, отражающие изменения соответствующего физического свойства. При больших пересыщениях конечные размеры получаемых кристаллов мало зависят от исходного пересыщения. Об этом свидетельствуют экспериментальные данные, полученные в ходе исследований кристаллизации различных труднорастворимых соединений [11 — 12]. В основном получаются кристаллы размером 10—30 мкм. Слабая зависимость размеров от исходного пересыщения объясняется тем, что с повышением пересыщения примерно в равной степени увеличиваются и число центров кристаллизации, и избыточная масса вещества, которое должно перейти из раствора в твердую фазу. [c.315] Размеры кристаллов, если они остаются в маточном растворе, изменяются в процессе перекристаллизации. Кристаллы становятся более крупными. Однако перекристаллизация протекает сравнительно медленно. Следует отметить, что полнота снятия пересыщения раствора зависит от исходного пересыщения и, как следствие, от скорости фазового превращения. В условиях быстрой кристаллизации снятие пересыщения происходит полнее. Перекристаллизация же идет несколько быстрее при более значительных остаточных пересыщениях. Она может быть также ускорена повышением температуры раствора и увеличением общей поверхности находящихся в контакте с жидкой фазой кристаллов. [c.315] Изучение медленной кристаллизации карбоната кальция показало [13], что для начальной стадии осаждения характерен гетерогенный механизм зародышеобразования. Подобная картина наблюдается при низких пересыщениях. При увеличении s, начиная с некоторого критического значения коэффициента пересыщения, становится возможным гомогенное зародышеобразова-ние. Степень пересыщения, при которой начинается фазовое превращение, регулируется скоростью сливания реагентов. При гетерогенном зародышеобразовании, протекающем при медленном сливании взаимодействующих друг с другом растворов, как число образующихся кристаллов, так и их конечные размеры возрастают пропорционально скорости смешения, взятой в некоторой степени п. Причем для числа кристаллов п 0,9, а для их размеров п = 0,3. В случае гомогенного зародышеобразования сохраняются те же зависимости, но гг = 1,8 и 0,6 соответственно. [c.316] В процессах обессоливания воды, идущих при умеренных пересыщениях по углекислому кальцию, большое значение имеет снятие остаточного пересыщения Ас и форма роста кристаллов. Поэтому особый интерес представляют исследования по росту кристаллов СаСОз и кинетике осаждения в области стабильных пересыщенных растворов. [c.316] В одной из работ [14] кристаллизация карбоната кальция изучалась следующим образом. В стабильные пересыщенные растворы кальцита вносили заранее приготовленные затравочные кристаллы СаСОд. (Надо сказать, что карбонат кальция может находиться в различных полиморфных модификациях, но в условиях опыта устойчивым был именно кальцит.) Затравочные кристаллы готовили медленным сливанием 0,2 М растворов СаС1 и Nag Og при 25 °С. Полученные таким образом кристаллы на короткое время помещали в 0,2 М раствор NaH Og. В результате получались хорошо ограненные кристаллы кальцита ромбической форны размером 10 мкм. [c.316] При изучении кинетики кристаллизации в присутствии затравочных кристаллов учитывались константы диссоциации карбоната кальция, угольной кислоты и гидрата окиси кальция. Изменение концентрации ионов кальция в растворе определяли радиометрическим методом или методом адсорбционной спектрометрии. [c.316] Примерно такие же данные получены и для других труднорастворимых соединений [7]. Основываясь на них, можно полагать, что ускорение кристаллизации соединений типа СаСОд, Са504, Ag l в условиях очистки и регенерации вод может быть осуществлено в основном за счет эф( кта высаливания, каталитического действия примесей, действия затравочных кристаллов и под влиянием различного рода излучений. К последним, в частности, относятся ультразвук и электрические поля [16—17]. Особо следует отметить роль поверхности затравочных кристаллов в ускорении снятия пересыщения. Влияние уже готовой поверхности на скорость кристаллизации особенно важно при небольших степенях пересыщения. Причем, чем больше поверхность, приходящаяся на единицу объема раствора, тем больше ее влияние. В пределе снятие пересыщения может осуществляться в ходе фильтрования раствора через слой кристаллов осаждаемого вещества. [c.317] Серебряков Ю. А., Хамский Е. В. — ЖПХ, 1973, т, 46, 8, с. 1834—1836. [c.317] Вернуться к основной статье