Пересыщение растворов способы создания

Для проведения процесса кристаллизации пользуются следующими способами создания пересыщенных растворов [c.513]

Существует много методов выращивания кристаллов из жидких растворов, отличающихся друг от друга по способу создания пересыщения в растворе. Наиболее часто для выращивания тугоплавких веществ используют гидротермальный синтез и выращивание из растворов в расплавах солей. [c.369]

Современные теории образования зародышей основаны на взглядах Д. Гиббса, развитых в дальнейшем М. Фольмером. В СССР этот вопрос плодотворно разрабатывался Я- И. Френкелем. Теория Гиббса сводится к следующему. Образование кристаллических зародышей происходит при переходе системы из метастабильного состояния в устойчивое. Примерами метастабильного состояния являются состояния пересыщенного пара, пересыщенного раствора, переохлажденной или перегретой жидкости. В метастабильном состоянии данная фаза может существовать неопределенно долгое время без всяких изменений, пока в этой фазе не появится зародыш другой фазы, например капелька жидкости в пересыщенном паре, центр кристаллизации в переохлажденной жидкости или пересыщенном растворе. Такое состояние может быть названо относительно устойчивым. Переход метастабильной фазы в стабильную всегда сопровождается уменьшением свободной энергии, всегда является самопроизвольным за исключением стадии образования зародышей. Возникновение зародышей связано с затратой свободной энергии на создание новой поверхности раздела фаз стабильной и метастабильной. Так как процесс перехода метастабильной фазы в стабильную на стадии образования зародыша сопровождается увеличением свободной энергии, то он не может происходить самопроизвольно до тех пор, пока зародыш не достигнет определенной величины. После этого переход совершается сам собой. Таким образом, для того чтобы вывести метастабильную фазу из относительно устойчивого состояния, необходимо затратить некоторую работу. Гиббс нашел способы для вычисления такой работы. [c.231]

Используемые в промышленности методы кристаллизации и применяемая для их осуществления аппаратура весьма разнообразны. Они различаются главным образом приемами создания пересыщения. Однако некоторые аппараты пригодны для кристаллизации при любых способах создания пересыщения. Образующаяся суспензия кристаллов отводится на разделение с помощью отстойников, гидроциклонов, фильтров или центрифуг, где кристаллическая масса отделяется от маточного раствора и при необходимости промывается и направляется на сушку. [c.251]

Чистый (не содержащий кристаллов растворенного вещества или инородных твердых примесей, пылинок и т. п.) раствор устойчив до избыточной концентрации Скр — Ср, зависящей от химического состава раствора, внешних воздействий (механические, звуковые и другие импульсы, скорость и способ создания пересыщения, наличие растворенных газов и т. д.). В растворах, содержащих мелкие кристаллики или примеси, кристаллизация начинается при значительно меньшем пересыщении (Скр — Ср)< (С р — Ср), где Скр, Скр — критические концентрации гомогенной и гетерогенной нуклеации (зародышеобразования). Для всех технологических про- [c.325]

Несмотря на различные способы создания пересыщения, больщинство аппаратов, предназначенных для кристаллизации из растворов, является кристаллизаторами со стационарным или циркулирующим по замкнутому контуру псевдоожиженным слоем. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать лишь кристаллизацию в псевдоожиженном слое. [c.312]

В зависимости от способа создания пересыщения, можно различать химическую и физическую конденсации. Физическим методом, например, является сильное охлаждение насыщенного раствора это приводит к пересыщению. Охлаждение паров при пропускании их через охлажденную жидкость также приводит к образованию коллоидных частиц — так получают золь ртути в воде. Аналогичен по природе и метод одновременного охлаждения паров двух веществ на холодной поверхности. При этом одно вещество образует частицы золя, а другое — дисперсионную среду. Таким способом получают золи щелочных металлов в бензоле и других органических жидкостях. [c.125]

В работе [2] приводится наиболее полная классификация емкостных кристаллизаторов, которая базируется на следующих соображениях. Одной из наиболее важных характеристик рассматриваемых кристаллизационных аппаратов является способ контакта кристаллов с пересыщенным раствором. В соответствии с этим все емкостные кристаллизаторы могут быть разделены на аппараты с циркулирующим раствором и с циркулирующей суспензией. В кристаллизаторах с циркулирующим раствором пересыщение создается в одной части аппарата, а затем пересыщенный раствор поступает во вторую, где и происходит контакт с кристаллами. К аппаратам с циркулирующей суспензией следует отнести кристаллизаторы, в которых кристаллы подаются в зону создания пересыщения. Пересыщение раствора в обоих случаях создают или охлаждая его в теплообменнике, или удаляя часть растворителя (выпариванием при постоянной температуре либо одновременным испарением и адиабатическим охлаждением). Следствием каждого из этих процессов является создание пересыщения вне зависимости от того, работает аппарат с циркуляцией раствора или суспензии. С этой точки зрения в каждой из групп кристаллизаторов можно выделить охладительные, вакуумные и испарительные аппараты. [c.11]

Поиск способов интенсификации процесса кристаллизации привел к созданию отдельного класса аппаратов, в основу работы которых заложен принцип непосредственного контакта пересыщенного раствора или расплава с хладагентом. Для данного способа, по сравнению с охлаждением через стенку, характерно значительное увеличение скорости процесса и простота аппаратурного оформления. [c.117]

Первый предполагает, что предельное пересыщение не является характеристикой состояния системы в широком смысле этого слова [31, 74, 132]. Он основывается на многочисленных фактах, говорящих о зависимости предельного пересыщения от перемешивания раствора, наличия в нем нерастворимых примесей, скорости охлаждения при термическом способе создания пересыщений и многих других параметров. Иными словами, а р и Оцр зависят от условий ведения эксперимента. Все это приводит к заключению, что в реальных условиях предельное пересыщение характеризует переход данной системы от состояния, когда образование центров кристаллизации происходит за какое-то время, к состоянию, когда это время становится близким к нулю, т. е. предельное пересыщение ставится в зависимость от скорости образования зародышей. [c.13]

Данный метод имеет одну особенность, о которой следует упомянуть особо. В большинстве случаев при создании пересыщения за счет химического взаимодействия одновременно в конечном растворе появляется фон. Этим фоном является какая-нибудь соль или другое соединение, образующиеся в результате соответствующей обменной реакции. В вышеприведенном примере таким фоном служат хлориды калия или натрия. Поэтому при определении степени пересыщения раствора нужно учитывать изменение растворимости кристаллизуемого вещества в присутствии создающих фон соединений. Сказанное в известной мере относится и к способу получения пересыщенных растворов, основанному на эффекте высаливания, потому что и в том, и в другом случае, как правило, происходит изменение химического состава жидкой фазы. [c.21]

Зависимость устойчивости пересыщенных растворов от условий кристаллизации предполагает также наличие связи между устойчивостью и способом создания пересыщения. Если оно образуется в результате химического взаимодействия двух или нескольких компонентов, время, в течение которого раствор не [c.75]

Способы создания пересыщенных растворов [c.76]

Пересыщенные растворы можно получить различными способами [6, 13—17], для каждого из которых методика исследования кинетики зародышеобразования должна учитывать изменение со временем не только пересыщения, но и других параметров системы. Поэтому рассмотрим вначале с указанной точки зрения способы создания пересыщенного состояния растворов. [c.76]

Движущей силой процесса кристаллизации является пересыщение (с — с ) —разность между концентрациями пересыщенного и насыщенного растворов. Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой при данной температуре, называют насыщенным. Пересыщенный раствор имеет концентрацию больше равновесной и способен самопроизвольно выделять твердую кристаллическую фазу до тех пор, пока не станет насыщенным. По способу создания пересыщения в аппаратах различают изо-гидрическую и изотермическую кристаллизацию. В первом случае при охлаждении раствора понижается его равновесная концентрация с, раствор становится насыщенным, а при дальнейшем охлаждении — пересыщенным, при постоянной исходной концентрации с. Во втором случае процесс ведут при постоянной температуре, поэтому равновесная концентрация с не изменяется (изотермический процесс). Пересыщение при изотермической кристаллизации создают испарением части растворителя — таким образом повышается исходная концентрация раствора и он становится пересыщенным. [c.220]

В соответствии с изложенным все промышленные кристаллизаторы могут быть разделены на два класса, независимо от способа создания пересыщения 1) кристаллизаторы с постепенным возрастанием пересыщения раствора и преимущественным образованием зародышей кристаллов в зоне высокого начального пересыщения, 2) кристаллизаторы с образованием зародышей в суспензии кристаллов. [c.4]

Основной причиной возникновения пересыщения раствора воздуха является резкое снижение давления в жидкости. Для создания пересыщенного раствора воздуха необходимо, чтобы смесь воды с диспергированным в ней воздухом была выдержана некоторое время под повышенным давлением с последующим снижением его до атмосферного или подвергнута достаточно глубокому вакууму. Однако первый способ создания пересыщенного раствора воздуха имеет существенные преимущества перед вторым. Он позволяет в широких пределах регулировать степень пересыщения, подбирая ее в соответствии с требуемым эффектом флотации. [c.158]

Для проведения процесса кристаллизации применяют следующие способы создания пересыщения раствора [c.372]

Если в качестве охлаждающей среды используется холодный воздух, находящийся в непосредственном соприкосновении с раствором, происходит испарение части растворителя. Однако, как правило, количество выделяющегося кристаллического осадка при прямом охлаждении больше количества, образующегося только вследствие испарения. Поэтому воздушное охлаждение по способу создания пересыщения можно сравнивать с вакуум-охлаждением. [c.19]

Кристаллизатор с циркулирующим раствором наиболее пригоден для веществ, кристаллы которых осаждаются в насыщенном растворе со скоростью более 20 мм сек. Указанный предел обусловлен тем, что при меньших скоростях осаждения трудно избежать совместной циркуляции кристаллов с маточным раствором и аппарат фактически становится кристаллизатором с циркулирующей суспензией (рис. 10). Принцип действия кристаллизатора с циркулирующим раствором можно использовать в любом случае, независимо от способа создания пересыщения. [c.37]

Кристаллизация возможна только в пересыщенном растворе, поэтому методы ее осуществления различают в зависимости от способа создания пересыщения. [c.16]

Наиболее распространенным и простым способом создания пересыщения в растворе с прямой растворимостью является охлаждение. При охлаждении такого раствора понижается растворимость содержащегося в нем вещества, раствор становится пересыщенным и в нем начинается процесс кристаллизации. [c.16]

Очень часто в промышленности используют комбинированные способы создания пересыщения. Например, при вакуум-кристаллизации одновременно с охлаждением раствора осуществляется и его упаривание. [c.18]

Далее, отдельные конструкции кристаллизаторов, входящих в первую группу, будем различать по способу создания в них пересыщения. Кристаллизаторы, включенные во вторую группу будем подразделять в зависимости от следующих условий 1) как создается пересыщение 2) как осуществляется вывод суспензии из аппарата (одним потоком или раздельно в виде осветленной и сгущенной суспензии) 3) циркулирует ли в аппарате суспензия или маточный раствор, а кристаллы находятся во взвешенном слое. [c.21]

Выбор конструкции кристаллизатора в каждом конкретном случае требует учета целого ряда факторов физико-химических свойств продукта, его чистоты, способа создания пересыщения в растворе, масштабов производства и т. д. В последние годы в отечественной химической промышленности вошли в строй новые крупные предприятия, оборудованные современной кристаллизационной аппаратурой. Однако какой бы степенью совершенства, каким бы уровнем автоматизации не обладала такая аппаратура, эффективная ее эксплуатация возможна только в том случае, если она осуществляется специалистами, овладевшими основными знаниями, которыми располагает современная наука в области кристаллизации. Этим целям и посвящена данная брошюра. [c.4]

Методы выращивания пленок из жидкой фазы могут быть классифицированы по способам создания пересыщения в растворе и по температурным условиям кристаллизации. Пересыщение в растворе может создаваться понижением температуры раствора, испарением растворителя в изотермических условиях, подпиткой из твердой фазы (при наличии градиента температуры), наложением электрического поля, создающего поток кристаллизующихся компонентов к фронту кристаллизации. [c.171]

Для осуществления процесса кристаллизации в растворе необходимо создать пересыщение. По способам его создания различают два основных метода кристаллизации 1) охлаждение горячих насыщенных растворов (изогидрическая кристаллизация) и 2) удаление части растворителя путем выпаривания (изотермическая кристаллизация). [c.143]

Наконец, продолл<ая нашу классификацию по способу создания пересыщения в растворе, следовало бы также выделить аппараты, в которых пересыщение создается в результате химической реакции или высаливания. 15 [c.153]

При барботажной кристаллизации гранулометрический состав выделяемого продукта может быть различным в зависимости от конкретных условий ведения процесса. Для описания кристаллизаторов, чаще всего применяющихся в химической промышленности, удобно воспользоваться их классификацией в зависимости от способа создания пересыщения в растворе. Это позволяет не только рассмотреть конструкции кристаллизаторов, но и проследить пути их усовершенствования. [c.82]

Для кристаллизации солей из водных растворов применяются различные способы создания условий пересыщения раствора. Соли, растворимость которых при повышенных температурах заметно превышает их растворимость при более низких температурах, кристаллизуются путем охлаждения насыщенных растворов политермическая или изогидрическая кристаллизация). Соли, мало изменяющие свою растворимость при изменении температуры, обычно кристаллизуются путем испарения воды при постоянной температуре изотермическая кристаллизация). Испарение воды может производиться интенсивным способом при кипении раствора в выпарном аппарате и экстенсивным путем при медленном поверхностном испарении. [c.117]

В настоящем разделе на основе синтеза функционального оператора процесса массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы получим как частные случаи уравнения моделей кристаллизаторов различных конструкций. Подробный анализ конструкций кристаллизаторов приводится в работах [1—9]. Для того чтобы не описывать математическую модель каждого кристаллизатора в отдельности, рассмотрим ряд попыток классификации промышленных кристаллизаторов. Они выполняются по-разному в зависимости от поставленной задачи. Особого внимания заслуживает классификация, данная в работе [4], которая охватывает конструкции, наиболее широко используемые в мировой практике промышленной кристаллизации из растворов. Все типы кристаллизаторов классифицировались по следующим признакам- по способу создания пересыщения (охладительные, вакуум-кристаллизаторы, выиарные и т.д.), по способу организации процесса (периодические и непрерывные), по виду циркуляции рабочего потока (с циркулирующей суспензией или с циркулирующим раствором). В отличие от работы [4] в работе [1] объединены вакуум-кристаллизаторы и охладительные кристаллизаторы в одну группу и дарю название аппараты для изогидрической кристаллизации , поскольку выделение кристаллов в них осуществляется охлаждением горячих концентрированных растворов при постоянстве растворителя. В дальнейшем была предложена классификация кристаллизаторов на базе моделей движений жидкой и твердой фаз [10]. В соответствии с такой классификацией рассматриваются четыре типа кристаллизаторов [11] кристаллизатор с перемешиванием суспензии и отбором смешанного продукта (MSMPR) кристаллизатор с перемешиванием суспензии и отбором классифицированного продукта (MS PR) кристаллизатор с классификацией суспензии и отбором классифицированного продукта ( SPR) аппараты периодического действия. В данной работе будем придерживаться этой последней классификации. [c.155]

Этот способ применяют для очистки сточных вод, которые содержат очень мелкие частицы загрязнений. Сущность способа заключается в создании пересыщенного раствора воздуха в сточной жидкости. При уменьщении давления из раствора выделяются пузырьки воздуха, которые флотирутот загрязнения. В зависимости от способа создания пересыщенного раствора воздуха в воде различают вакуумную, напорную и эрлифтную флотацию. [c.76]

Создание пересыщения химическим способом имеет еще одну существенную особенность. Обусловливающая его появление химическая реакция может протекать с различной скоростью. Если при образовании сульфатов щелочноземельных элементов эта скорость велика и образование пересыщения происходит за короткий промежуток времени, то в ряде случаев дело обстоит иначе. Так, например, при получении кобальтинитритов цезия и калия химическая реакция протекает сравнительно медленно. Кристаллизация начинается, когда химическое взаимодействие реагентов еще не завершено, поэтому химическая реакция и образование новой фазы протекают одновременно. Величина пересыщения, при которой начинается кристаллизация, зависит от условий проведения химической реакции (перемешивания раствора, температуры, порядка сливания реагентов, скорости их сливания и т. п.). Необходимо также иметь в виду, что химическое взаимодействие, как правило, сопровождается термическими эффектами. Следовательно, чтобы образование пересыщенного раствора протекало в изотермических или близких к ним условиях, нулшо учитывать это обстоятельство и использовать соответствующие термостатирующие устройства. Необходимо также пользоваться устройствами и способами, облегчающими теплопередачу в растворе. [c.21]

Ко второй группе способов создания пересыщений относятся те, которые связаны с изменением температуры. Политермические методы основаны на использовании зависимости растворимости от температуры. Они применяются при получении пересыщенных растворов лишь достаточно растворимых соединений, таких как нитраты калия и цезия, сульфаты калия и натрия и т. д. Суть их сводится к тому, что раствор какого-нибудь соединения указанного типа охлаждается до температуры, при которой он становится пересыщенным. Вначале раствор может быть как насыщенным, так и ненасыщенным. Все методы цолитермического создания пересыщения, по сути дела, очень близки друг к другу, так как в их основе лежит один и тот же принцип. Существуют лишь модификации, отличающиеся режимом и способом охлаждения. Выбор режима и конструкции кристаллизатора предопределяется природой кристаллизуемого вещества и задачами, связанными с получением осадка того или иного гранулометрического состава. [c.22]

Этот способ применяют для осветления жидкостей, которые содержат очень мелкие частицы, например, в процессах очистки сточных вод от тонкодисперсных твердых или жидких включений (эмульгированных нефтепродуктов). Анализируя различные способы аэрации жидкостей, Класссн [1] теоретически обосновал возможность улучшения процесса флотации межо-диснерсных частиц при выделении газа из жидкости, т. к. в этом случае пузырьки образуются непосредственно на поверхности частиц. Достигается это, согласно закону Генри, уменьшением растворимости газа в жидкости при понижении давления. Сущность способа заключается в создании пересыщенного раствора газа [c.169]

Рост пленок Б зависимости от способа создания и поддержания пересыщения может происходить в изотермических условиях, при понижении температуры и при наличии температурного градиента. Наиболее широко в настоящее время выращивание пленок феррогранатов осуществляется из растворов при понижении температуры и в изотермических условиях, [c.171]

Способ качающейся лодочкп состоит в том, что подложка и раствор расположены в одной лодочке, но отделены друг от друга благодаря наклону лодочки. После расплавления растворителя, гомогенизации раствора и создания пересыщения путем охлаждения до температуры ниже температуры насыщения наклон лодочки изменяется и раствор покрывает подложку. В процессе выдержки в этом положении происходит наращивание пленки на подложку. Затем лодочка возвращается [c.171]

Применяемые в технике кристаллизационные процессы, в зависимости от способа создания пересыщения раствора, можно подразделить [2—14] на кристаллизацию охлаждением, выпаркой при постоянном подводе тепла, адиабатическим испарением растворителя, высаливанием, добавлением растворителя, уменьшающего растворимость крнсталливующегося вещества, и кристаллизацию в результате химической реакции. [c.81]

Наиболее часто используются первые три способа создания пересыщения. Кристаллизация охлаждением применяется в тех случаях, когда растворимость вещества значительно уменьшается при понижении температуры (например, KNOg или карбамид). Выпарку растворителя чаще всего применяют для выделения веществ со слабо выраженной или отрицательной зависимостью растворимости от температуры, а адиабатическое испарение — для получения веществ с умеренно изменяющейся концентрацией насыщения и прежде всего для выделения веществ с небольшой растворимостью, растворы которых характеризуются сравнительно невысокой температурной депрессией [3]. [c.81]

Как у/иб указывалось, способ создания пересыщения е растворе зав юит от фнзико-хишческих свойств вещества и определяется, в первую очередь., характером изменения его растворимости в зависимости от тешературы при определеннее давлении. Для веществ, растворимость которых резко уменьшается с понижением температуры (прямая растворимость), целесообразно применять изогидрическую кристаллизацию, а для веществ с обратной растворимостью или веществ, ра-створигуюсть которых с изменением температуры изменяется незначительно, -изотермическую. [c.18]

В зависимости от способа создания пересыщения раствора аппаратуру для проведения этиг процессов можно разделить на две аналогичные группы [c.18]