Пересыщение растворов скорость кристаллизации

Как видно из этого уравнения, с возрастанием пересыщения раствора скорость кристаллизации увеличивается. Наибольшую скорость имеет кристаллизация из расплавов, при охлаждении которых достигается наибольшее пересыщение. [c.44]

Широкое распространение в промышленности получили разнообразные по конструкции объемные кристаллизаторы с псевдоожиженным слоем кристаллов. Интенсивное перемешивание при псевдоожижении увеличивает массоперенос, что приводит к ускорению роста кристаллов. Степень пересыщения раствора при этом достаточно быстро снижается. Если температуры и гидродинамические условия одинаковы, то в этом случае с уменьшением степени пересыщения раствора скорость роста кристаллов увеличивается быстрее, чем скорость образования зародышей. Поэтому метод псевдоожижения применяют для кристаллизации относительно слабо пересыщенных растворов вблизи границы метастабильной области. При этом необходимо регулировать степень пересыщения, температуру, время пребывания кристаллов в аппарате. Более крупные кристаллы быстрее осаждаются на дно, а кристаллы меньших размеров продолжают расти в псевдоожиженном слое. Тем самым в кристаллизаторах с псевдоожиженным слоем кристаллов возможно регулирование их размеров. [c.306]

Скорость, с которой органические вещества выкристаллизовываются из раствора, колеблется в очень широких пределах многие вещества способны образовать пересыщенные растворы. Ускорить кристаллизацию часто удается внесением в раствор нескольких кристаллов чистого вещества или потиранием стеклянной палочкой о стенку сосуда. [c.20]

Чтобы в пересыщенном растворе началась кристаллизация, с одной стороны, требуется присутствие или образование зародышей, с другой — скорость роста кристаллов должна быть достаточно большой. Хорошо известно, что ее можно снизить добавлением определенных веществ, особенно органических. Скорость кристаллизации [207] может повышаться до характеристического наивысшего значения, которое можно легко измерить при затвердевании расплава в капилляре. Это наивысшее значение, для которого вследствие поликристаллических свойств вещества не присуще точное физическое значение, получают, как правило, при переохлаждении на 20—30° [208] оно сохраняется также при более сильном переохлаждении. [c.220]

Изучено влияние пересыщения раствора, скорости его движе- ния, размера и массы вводимой затравки на скорость процесса кристаллизации сульфата аммония в псевдоожиженном слое кристаллов, Опыты проведены на лабораторной установке циркуляционного типа с проточным кристаллизатором диаметром 50 мм. Монодисперсную затравку известной массы вводили в кристаллизатор после пуска установки. Затем эту затравку выращивали в течение определенного промежутка времени. По окончании опыта отфильтрованные кристаллы сушили до постоянной массы и взвешивали. Поверхность затравки и полученных кристаллов определяли по методу фильтрования атмосферного воздуха через пористый слой. Прирост массы соли в течение опыта находили по разности масс полученных кристаллов и введенной в кристаллизатор затравки Все опыты проведены в интервале температур 36,0— 36,6° С при скоростях движения раствора 0,76 и 0,93 см/сек. Длительность каждого опыта составляла 40 мин. [c.158]

Интенсивное перемешивание в условиях псевдоожижения увеличивает скорость подачи материала путем диффузии его к граням растущих кристаллов, что ускоряет их рост. При этом быстро уменьшается степень пересыщения раствора. При больших скоростях раствора, как известно, увеличивается скорость образования зародышей это может привести к снижению размеров кристаллов. При одинаковых температурах и гидродинамических условиях с уменьшением степени пересыщения скорость роста кристаллов возрастает в большей степени, чем скорость образования зародышей. Обычно таким способом осуществляют кристаллизацию относительно слабо пересыщенных растворов вблизи нижней границы метастабильной области, регулируя степень пересыщения, температуру. [c.642]

Медленное охлаждение раствора без затравки показано на диаграмме б. В этом случае также кристаллизация не может начаться, пока не достигнута кривая пересыщения, но скорость кристаллизации меньше, чем в случае а, так как снижена скорость отвода тепла. При этом методе управление ростом кристаллов строгое и кристаллы резко различаются по размерам. [c.216]

С точки зрения возможности появления твердой макрофазы важно не только количество образующейся дисперсной фазы, но и особенно размеры образующихся частиц. При кристаллизации размеры кристаллов определяются прежде всего скоростью образования центров кристаллизации. Статистическая вероятность возникновения центров кристаллизации, представляющих собой достаточно крупные группировки молекул, вблизи температуры насыщения очень мала. Кристаллические зародыши начинают появляться лишь по достижению в результате переохлаждения определенного пересыщения раствора. Связь между скоростью образования центров кристаллизации и переохлаждением системы выражается зависимостью /31/ [c.50]

По нашему мнению, основным принципом классификации промышленных кристаллизаторов является характер условий образования зародышей кристаллов. Как известно, последние могут образовываться либо в растворах, не содержащих кристаллической подкладки, либо в суспензии кристаллов. В первом случае происходит постепенное возрастание пересыщения раствора до уровня, при котором возможно образование новых центров на твердых активных примесях. Затем скорость образования зародышей возрастает вследствие генерирующего действия поверхности возникающих кристаллов и, по мере снятия начального пересыщения, начинает убывать, стабилизируясь на уровне, при котором скорость создания пересыщения равна скорости кристаллизации. Для этого случая характерно высокое и нестабильное начальное пересыщение раствора величина его крайне чувствительна к колебаниям температуры, содержания твердых примесей, темпу создания пересыщения. Поскольку подавляющее число новых центров в таких кристаллизаторах образуется в зоне снятия начального пересыщения, то регулирование скорости образования новых центров и, как следствие, — гранулометрического состава продукта, [c.3]

На скорость кристаллизации оказывает влияние ряд факторов степень пересыщения раствора, его температура, образование зародышей кристаллов, интенсивность перемешивания, наличие примесей и др. [c.634]

Выше было упомянуто, что скорость осаждения также влияет на чистоту осадка, но является фактором, подчиненным предыдущему, т. е. влиянию избытка одного из ионов. Так, например, известно, что при осаждении сульфат-иона хлористым барием происходит соосаждение ионов хлора, содержащихся в растворе ВаС - Если хлористый барий прибавить сразу в достаточном избытке, то значительная часть осадка сернокислого бария будет кристаллизоваться из пересыщенного раствора в среде, содержащей избыток катионов бария. Как было отмечено, такие условия способствуют более сильному поглощению анионов. Если же раствор хлористого бария медленно, по каплям, приливать к раствору серной кислоты, то создаются совершенно другие условия кристаллизации. Большая часть кристаллов [c.66]

При малом пересыщении раствора скорость образования кристаллических зародышей практически равна нулю, однако по мере увеличения пересыщения устойчивость системы резко падает, и скорость образования зародышей очень быстро возрастает. Это дало основание В. Оствальду [И] высказать предположение о существовании границы метастабильности, которая делит область пересыщения на две зоны метастабильную, где спонтанная кристаллизация невозможна, и лабильную, где она уже возможна. В своих работах Оствальд не дает какого-либо теоретического объяснения этому понятию. Говоря о реальности существования метастабильной границы , он делает оговорку, что метастабильное состояние отличается от лабильного, возможно, лишь временем начала кристаллизации. [c.55]

Основной характеристикой продукта, получаемого при массовой кристаллизации, являются размер кристаллов (их однородность), а также химическая чистота. Эти качества продукта определяются составом кристаллизуемого раствора и условиями проведения процесса (пересыщением раствора, скоростью его перемешивания и т. д.). [c.103]

Факторами, определяющими крупность кристаллов, в первую очередь следует считать пересыщение раствора, скорость его перемешивания, наличие в нем примесей и температурные условия. В предыдущей главе обсуждалось влияние этих факторов на скорость образования зародышей и роста кристаллов. В реальном процессе, как уже указывалось, образование зародышей и их рост протекают одновременно, поэтому необходимо рассмотреть влияние каждого из указанных факторов одновременно на обе стадии процесса кристаллизации, а следовательно, и на его конечный результат — размер кристаллов полученного продукта. 103 [c.103]

Как было показано в главе I, максимум скорости обус-лов.лен одновременным влиянием поверхности и пересыщения на скорость кристаллизации. Согласно уравнению (56), при значительных пересыщениях он должен быть близок к тому времени, когда концентрация в растворе достигнет Для того чтобы проверить, насколько [c.52]

Для кристаллических осадков, как уже отмечено, обычно наблюдается образование пересыщенных растворов, т. е. известное замедление процесса кристаллизации. Некоторые вещества, как щавелевокислый магний, кислый виннокислый калий, легко образуют довольно устойчивые пересыщенные растворы . Для этих веществ скорость прибавления реактива не имеет существенного значения. [c.56]

Опишем процесс массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы с учетом контактного вторичного зародышеобразования. Контактное зародышеобразование [30, 33, 38—41] осуществляется посредством маточных кристаллов, если они сталкиваются с другой поверхностью, которой может быть поверхность других кристаллов или стенок кристаллизатора и мешалки. Контактное зародышеобразование вызывает у исследователей значительный интерес, так как вклад его в образование кристаллов наибольший среди всех других видов зародышеобразования [35, 33, 39]. В опубликованных исследованиях для этого типа зародышеобразования контакт достигался или скольжением кристалла вдоль наклонной стеклянной поверхности, погруженной в пересыщенный раствор того же самого вещества [30], или столкновением с мешалкой, или же контрольным ударным контактом между кристаллической затравкой и прутком, сделанными из различных материалов [33, 40]. Существует непосредственная корреляция между числом образовавшихся зародышей и энергией удара при постоянной площади соприкосновения. Авторы работ [33, 42] отмечают сильную зависимость скорости контактного зародышеобразования от пересыщения и предлагают объяснение этого механизма новые центры образуются в жидкой фазе около кристалла или происходят из затравочного кристалла в результате истирания при соударении, при котором от поверхности кристалла откалываются маленькие кусочки, но выживают и получают право на дальнейший рост только те, размер которых больше критического для данного пересыщения. Изучению влияния на контактное зародышеобразование размеров затравочных кристаллов и интенсивности перемешивания посвящены работы [40, 43]. [c.47]

Когда сопротивление подводу кристаллизующегося вещества из раствора к поверхности растущей грани велико, а собственно кристаллизация происходит быстро, то пересыщение раствора у поверхности может быть близким к нулю (ДСа=0) [27]. В этом слу чае движущая разность концентраций диффузионного переноса равна пересыщению основной массы раствора, а скорость линейного роста кристалла сферической формы находится следующим образом [c.175]

Подобным же образом влияют эти эффекты и на образование пересыщенных растворов и переохлажденных жидкостей. Внесение затравки новой фазы или введение других частиц, которые могут служить центрами ее образования, всегда вызывает самопроизвольно протекающий переход в устойчивую форму (например, засахаривание сиропов и варенья). Самопроизвольное образование центров кристаллизации (и вообще центров выделения новой фазы) определяется вероятностью образования соответствующих сочетаний молекул или ионов и связано с явлениями флюктуации. (Кинетику этих процессов мы рассмотрим в 202). Работы 3. Я- Берестневой и В. А. Каргина показали, что и при образовании кристаллической фазы из раствора зародыши ее часто возникают первоначально в виде аморфных частиц, которые с большей или меньшей скоростью переходят в кристаллическое состояние. [c.361]

На рис. 167 представлена тип-ичная кривая изменения скорости со временем для процессов, в которых отсутствуют готовые зародыши новой фазы, и следовательно, возможно значительное пересыщение. Это может иметь место и прн кристаллизации из переохлажденной жидкости илн из пересыщенного раствора, и при конденсации жидкости из пересыщенного пара, и в химических реакциях, сопровождающихся выделением новой фазы. [c.491]

Температура кристаллизации в общем оказывает положительное влияние на скорость роста кристаллов. При более высокой температуре сни-жаетсй вязкость раствора и, следовательно, облегчается диффузия. Однако в большей степени влияние температуры отражается на увеличении числа зародышей, что, как известно, приводит к образованию более мелких кристаллов. При положительной растворимости с повышением температуры кристаллизации уменьшается степень пересыщения раствора, что, в свою очередь, вызывает снижение движущей силы процесса. [c.636]

Конденсация может протекать как химический и как физический процесс, И в том и в другом случае метод конденсации основан на образовании в гомогенной среде новой фазы, имеющей коллоидную дисперсность. Общим условием образования новой фазы является состояние пересыщения раствора или пара. При возникновении местных пересыщений в каких-то участках раствора образуются агрегаты из нескольких молекул, которые и становятся зародышами новой фазы. Роль зародышей могут выполнять имеющиеся или вносимые в систему центры кристаллизации — пылинки, небольшие добавки готового золя и др. Чем больше число центров кристаллизации и меньше скорость роста кристаллов, тем выше дисперсность получаемых золей. [c.410]

Размер кристаллов. Более крупные кристаллы получаются при медленном их росте и наибольших степенях пересыщения раствора. Существенное влияние на размер кристаллов оказывает перемешивание раствора. С одной стороны, интенсивное движение раствора облегчает диффузионный перенос вещества к граням кристаллов, способствуя их росту, с другой стороны, вызывает образование зародышей, т. е. накопление мелких кристаллов. Таким образом, перемешивание раствора порождает два противоположных явления. Нахождение оптимальной скорости движения раствора, определяющей желаемое соотношение между производительностью кристаллизатора и требуемыми размерами кристаллов, является одной из важнейших задач рациональной организации процесса массовой кристаллизации. Для ряда кристаллизуемых веществ эти соотношения найдены экспериментально. [c.636]

Способность веществ переохлаждаться и образовывать пересыщенные растворы обусловлена высокой энергией активации, низкой энтропией активации процесса образования центров кристаллизации и малой скоростью роста зародышей. [c.246]

В каждой такой системе протекает с той или иной скоростью односторонний процесс, в результате которого система стремится перейти из состояния ложного равновесия в истинное. Такой переход в более устойчивые состояния может быть вызван слабыми воздействиями. Так, кристаллизацию растворенного вещества из пересыщенного раствора можно вызвать, внеся небольшой кристаллик растворенного вещества. Нередко состояния, термодинамически мало устойчивые, практически длительно сохраняются во времени. Это обусловливается тем, что факторы кинетического характера затрудняют переход системы в более устойчивое состояние. [c.199]

Кристаллизация гидратных новообразований из пересыщенных растворов подчиняется закономерностям, описанным в работах Гиббса, Фольмера, Френкеля. Вероятность образования трехмерного зародыша кристаллизации и пропорциональная ей скорость возникновения зародышей кристаллизации в единице объема пересыщенного раствора за единицу времени описывается уравнением [c.354]

Растворы пербората натрия, как правило, пересыщены, что затрудняет его получение в виде крупных кристаллов. Поскольку растворимость пербората натрия в воде относительно невелика и при смешении концентрированных растворов реагирующих веществ образуются пересыщенные растворы, скорость зарождения кристаллов в них значительно превосходит скорость их росте. Определяющим при кристаллизации является процесс массопереноса, температура же ие имеет Сольи]ого значения. [c.94]

На рис. 60 представлено изменение со временем концентрации сульфата кальция в пересыщенном растворе, содержащем 45,6% Р2О5 при 60° (лабораторные условия). В этих условиях стабильная твердая фаза — ангидрит, первая метастабильная фаза — гипс, а вторая метастабильная фаза — полугидрат. Как видно, при переходе от первой метастабильной фазы ко второй наблюдается как бы вторичное пересыщение раствора (максимум на кривой). С увеличением содержания Р2О5 от 10 до 50% ВТ пере-сыщенных растворах скорость кристаллизации Са304 при 60° увеличивается. [c.124]

Постепенное равномерное охлаждение раствора в процессе кристаллизации ЫаНСОз необходимо и для правильного роста образовавшихся кристаллов, которые в конечном результате должны иметь форму коротких цилиндров — бочек . При резком охлаждении, а следовательно, при резком увеличении пересыщения и скорости кристаллизации правильный рост кристаллов нарушается. Образуются мелкие игольчатые кристаллы, которые неправильно срастаются, образуя так называемые друзы . Такие кристаллы при фильтрации удерживают много влаги. Практикой установлено, что в карбонизационных колоннах получаются достаточно хорошие кристаллы, [c.150]

Формирование структуры смазки проходит в две стадии образование первичных мицелл (центров кристаллизации), их рост и развитие до макроассоциатов определенных размеров и взаимодействие образующихся дисперсных частиц друг с другом. Рост частиц протекает самопроизвольно и регулируется степенью пересыщения раствора. Скорости образования и роста мицелл пропорциональны скорости диффузии молекул мыла при кристаллизации и степени их пересыщения в растворе и обратно пропорциональны свободной поверхностной энергии мицелл [13]. Преобладание скорости образования зародышей или скорости их роста в зависимости от этих условий определяет конечные размеры частиц. На скорость диффузии кристаллизуемого вещества к поверхности зародыша влияет вязкость дисперсионной среды, роль которой ослабевает с повышением температуры начала формирования структуры мыльной смазки. [c.13]

Рассмотрим модель кристаллизатора [27]. Изучается процесс кристаллизации в периодическом кристаллизаторе идеального смешения. Полагается, что выделение теплоты кристаллизации не изменяет температуры раствора и пересыщение раствора пропорцио-нально его концентрации Ас с— , t). Скорость роста т] считается зависящей от пересыщения раствора и размера кристалла, а скорость образования зародышей / — от пересыщения. Рост линейного размера кристаллической затравки при изменяющемся пересыщении описывается следующим образом [c.173]

Построим математическую модель процесса массовой кристаллизации в аппарате типа SPR с принудительной циркуляцией. Полагаем, что основная масса зародыщей возникает в нижней части аппарата. Такое предположение наиболее вероятно, так как в нижней части пересыщение раствора и объемная концентрация твердой фазы больше чем во всех остальных участках аппарата. Тогда для моделирования процесса кристаллизации в данном аппарате (при установившемся режиме работы) рассмотрим трехскоростную однотемпературную среду. Первая фаза—раствор, поднимающийся вверх со скоростью v , вторая фаза — кристаллы, опускающиеся вниз под действием силы тяжести со скоростью v , и третья фаза — кристаллы, увлекаемые потоком жидкости и поднимающиеся вверх со скоростью до тех пор, пока сила гидродинамического давления не уравновесится силой тяжести кристаллов. Функцией распределения кристаллов по размерам будем пренебрегать (так как для аппаратов этого класса коэффициент вариации мал). Полагаем, что в поперечном сечении аппарата кристаллы, принадлежащие /-й фазе (/ = 2, 3), являются сферами одного диаметра зависимость равновесной концентрации от температуры раствора в узком диапазоне температур можно представить в виде линейной ,=aiT- -bi. Система (1.62) при принятых допущениях принимает вид [c.212]

Оценим кинетические константы. Для каждого падающего кристалла можно построить зависимость v=v i) и определить величину dvldt с точностью до малых первого порядка dvldt Lv—Подставив dvldt в уравнения (3.185), (3.186), можно разрешить их относительно диаметра сферы, масса которой совпадает с массой падающего кристалла. Подставив найденные значе- ния а в уравнения (3.185), (3.186), легко получить значения для скоростей роста кристаллов в соответствующих временных точках. Однако в нашу задачу входит не только определение скоростей роста по длине трубы, но и определение влияния на скорость роста кристалла пересыщения, температуры раствора, скорости обтекания кристалла раствором, вязкости и плотности среды, окружающей его. Если кристаллизация идет во внешней области (диффузионной), то массовую и линейную скорости роста кристалла можно представить в виде [c.295]

В промышленных масштабах га-ксилол, как уже указывалось, выделяют простой кристаллизацией. п-Ксилол кристаллизуется в виде гексагональных призм. При получении из раствора кристаллов следует различать две стадии юбразование и рост кристаллов. Образование кристалла и его последующий рост имеют общую движущую силу — пересыщение раствора. Пересыщение раствора достигается охлаждением его до температуры ниже температуры начала кристаллизации. В промышленных кристаллизаторах непрерывного действия кристаллы образуются и растут одновременно. Относительные скорости образования и роста кристаллов определяют распределение получаемых кристаллов по размерам. Данные об этих скоростях, пригодные для расчетов оборудования при получении п-ксилола, отсутствуют, однако изучение работы промышленных кристаллизаторов позволяет сделать некоторые выводы. [c.100]

Давно известно, что смолистые вещества препятствуют кристаллизации парафинов, так как в присутствии смол при рассмотрении в микроскоп обнаруживается значительно меньшее количество кристаллов парафина, чем при охлаждении в аналогичных условиях раствора парафина в масле, не содержащем смол. До сего времени это объяснялось двояко во-первых, в присутствии смол парафины (церезины) образуют пересыщенные растворы. Однако по исследованиям ГрозНИИ парафины не дают пересыщенных растворов, что ставит под сомнение указанное объяснение. Во-вторых, как показали опыты, кристаллы парафина (церезина) явно извлекали из раствора асфальтово-смолистые вещества. При этом, чем выше был молекулярный вес парафинов, тем интенсивнее шло это извлечение. На основе этого считалось, что асфальтово-смолистые вещества, адсорбируясь на поверхности кристаллов парафина, препятствуют их росту и удерживают таким образом кристаллы в зародышевом состоянии. Асфальтовосмолистые вещества как полярные способны ориентироваться в адсорбционном слое на границе раздела твердой и жидкой фаз. Однако то объяснение, что эти вещества могут адсорбироваться поверхностью кристаллов неполярного вещества — парафина, вряд ли теоретически обосновано. Повидимому более правильно принять, что асфальтово-смолистые вещества, находящиеся в диспергированном состоянии, представляют собой центры кристаллизации, вокруг которых образуются скопления кристаллов церезинов и парафинов в виде друз. Это явление выражается тем ярче, чем меньше скорость охлаждения раствора. [c.58]

Скорость кристаллизации не является постоянной. Она изменяется во времени в зависимости от условий кристализации в широких пределах. Вначале скорость равна нулю (период индукции), потом достигает кратковременного максимума и снова уменьшается до нуля (рис. ХУ1-3). При сравнительно большой степени пересыщения раствора наблюдается резкий максимум скорости (кривая /). При малой степени пересыщения или наличии тормозящих кристаллизацию примесей период индукции достаточно велик и на кривой 2 наблюдается горизонтальный участок Та—т. т. е. максимальная скорость в течение некоторого времени имеет постоянное значение. [c.635]

Иногда пересыщенные растворы очень устойчивы. Это ха-, рактерно для хорощорастворимых веществ, например квасцов, нитрата хрома(III) и др. (как следует из уравнения (259) при большом значении L скорость w мала). В этих случаях кристаллизацию вызывают внесением в раствор затравки — маленького кристаллика осаждаемого соединения. [c.201]

Все конденсационные методы связаны с образованием новой фазы. В пересыщенном растворе, возникающем в результате той или иной химической реакции, образуются зародыши или центры кристаллизации. Если условия таковы, что скорость образования зародышей велика, а скорость роста кристаллов мала, то в этом случае образуется множество кристаллов, достигающих размеров коллоидных частиц. В итоге получаются сравнительно монодисперсные золи. Наоборот, если скорость образования зародышей будет мала, а скорость их роста велика,растет небольшое число крупных кристаллов. Тогда небольшое число зародышей, возникших в начале процесса образования золя, вырастет к его концу до кристаллов больших размеров, между тем как кристаллы, растущие на зародышах, появившихся к концу процесса, останутся маленькими. В результате получается цол идисперсный золь . [c.305]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология