化工原理分离技术

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1、其他传质分离的方法学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺班级：学号：姓名：locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame结晶分离技术结晶（沉淀）分离技术是化工生产中从溶液中分离化学固体物质的一种单元操作，在湿法冶金过程

2、占有十分重要地位。从湿法冶金溶液中以固体形式分离、回收有价组分常采用结晶、沉淀等操作过程，而又以反应结晶过程居多。　　世界上有数百家铀水冶厂，用离子交换法或萃取法从庞大的矿石浸出液中浓集提取铀，得到了浓度较高的含铀的纯化溶液—合格淋洗液或反萃取液。从这种纯化溶液中沉淀（结晶）铀的浓缩物送纯化工厂进一步精炼，得到核能纯的铀产品。沉淀铀浓缩物的过程就是一个化学结晶（沉淀）过程。当向纯化溶液（硫酸铀酰、硝酸铀酰等）中添加沉淀剂：NaOH、NH3H2O、MgO等的溶液时，立即沉淀（结晶）出重铀酸盐浓缩物（131，黄饼等）中间产品。铀由水溶液中转化成了固态形式，品位和纯度大大的

3、提高，体积大大减少，给下一步工序的加工带来许多方便，生产设备、规模大大减少。　　反应沉淀（结晶）过程一般分为三个步骤：（1）溶液形成过饱和溶液，（2）晶核生成和晶粒生长，（3）沉淀（结晶）的生成和陈化。图1示出了结晶的三个步骤。　　在一定的条件下，沉淀（结晶）能否生成或生成的沉淀是否溶解，取决于该沉淀的溶度积。当沉淀剂加入溶液中时，mAn++nBm-=AmBn（固）↓，形成的离子浓度的乘积Q=[An+]m[Bm-]n大于沉淀物的溶度积（Ksp），即Q＞Ksp时，形成了过饱和溶液，离子通过互相碰撞形成微小的晶核——成核过程；晶核形成后溶液中的构晶离子向晶核表面扩散，并沉

4、积在晶核上——晶核生长；晶核就逐渐长大成晶粒；晶粒进一步聚集、定向排列成晶体，如果来不及定向排列则成为非晶粒沉淀。　　工业生产中一般情况下希望生成粗大的结晶产品，有利于下一步的固液分离操作。影响结晶的因素很多，如过饱和度、浓度、PH值、同离子效应、络合效应、搅拌强度、沉淀剂的加入速度，甚至两种溶液加入先后顺序都有影响。　　要使晶体能够生成，必须首先形成过饱和溶液，但过饱和度太大，易产生大量的晶核，形成细小的晶粒或非晶形沉淀，甚至形成胶体，所以过饱和度必须恰当；为了减少沉淀的溶解损失，应加入过量的沉淀剂，利用共同离子效应来降低沉淀的溶解度，但不可加入太多，过量太多的沉淀

5、剂可能引发络合效应，反而使沉淀物的溶解度增大，甚至造成反溶；沉淀过程中要严格控制酸碱度，一般控制在PH1-14的范围内，酸碱度太高或太低时，要么沉淀的不完全，要么沉淀物重新溶解。　　生产结晶的方法有以下几种：　　1、将溶液蒸发浓缩使溶液达到饱和而结晶。常用于溶解度变化不大的物质。例如盐田晒盐（氯化钠）。将海水或盐卤引入盐田，经风吹、日晒使水分蒸发、浓缩而结晶出食盐。“天工开物”中就记载了我们的祖先采取此法生产食盐的事实。　　2、冷冻结晶法。使溶液冷却（冷冻）而达到饱和产生结晶。此法用于溶解度随温度下降而减少的物质，例如：硝酸铵、硝酸钾、氯化铵、磷酸钠、芒硝等，这些物质

6、的溶解度温度系数变化很大，当温度下降后，这些物质的溶解度下降，形成了过饱和溶液，处于热力学不稳定状态，溶质就会自溶液中结晶析出。这些化学物质特别适合于用冷冻结晶法分离之（见图2）。核工业的铀水冶厂用硫酸提取矿石中的铀时，得到了含铀的反萃取液，从其中沉淀铀后产生了含大量Na2SO4的Na2CO3locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(Wuzhensaidinformationis

7、Carpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame+NaOH溶液，为了回收这种碱液必须除去其中的Na2SO4，铀工厂就是采用冷冻结晶法。在大约0℃结晶出十水芒硝，过滤分离后，得到的碱液再返回到生产中使用，该过程即回收了碱液降低了工厂生产成本，又回收了有用的副产物芒硝。　　3、盐析法。此法主要是利用共同离子效应，降低被分离物质的溶解度而使其结晶析出。例如：侯德榜法生产纯碱工艺中需要分离氯化铵就采用了此法。由图2中氯化钠和氯化铵的溶解度曲线可见，当溶液温度＜10℃后，氯化铵的溶解度低于