试析五水硫酸铜冷却结晶过程研究

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1、天津大学硕士学位论文五水硫酸铜冷却结晶过程研究姓名：姜海洋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：王永莉20070101摘要五水硫酸铜是一种重要的无机化工产品，广泛应用于化学工业和电镀工业中，同时也作为动物饲料矿物添加剂和杀虫剂广泛的运用于农业。由于国内某厂家晶体的晶习、粒度分度比较差并且杂质含量偏高影响了五水硫酸铜的品质。为了解决这些问题，本文对五水硫酸铜的热力学、动力学、晶体形态及结晶工艺进行了较系统的理论分析与实验研究。采用平衡法测定了不同温度下五水硫酸铜在水中的溶解度，并通过固液平衡经验方程拟合出五水硫酸铜在不同温度下

2、溶解度方程：采用目测法测定分析纯五水硫酸铜和含杂质离子五水硫酸铜在不同温度下的介稳区宽度，为结晶工艺条件的优化提供依据。采用间歇动态法测定了五水硫酸铜结晶动力学，考察了杂质对五水硫酸铜动力学的影响，通过回归得出了结晶动力学方程；利用X射线单晶衍射仪测定了五水硫酸铜晶体的结构；利用materialstudio分子模拟软件对其晶体晶习进行了分析并实验研究了杂质对晶习的影响。通过考察结晶液起始浓度、降温速率、搅拌速率及晶种加入对五水硫酸铜的产品粒度及粒度分布的影响，初步确定出了优化的结晶工艺条件；实验得到的结晶产品质量符合国家电镀级五

3、水硫酸铜标准，且产品粒度、产品粒度分布均优于厂家产品。以上所有研究结果经查新尚未见到文献报道。关键词：五水硫酸铜；晶习；粒度分布；结晶热力学；介稳区；结晶动力学ABSTRACTCoppersulfatepentahydrateisallimportantinorganicchemicalswhichiswidelyusedmchemicalindustryandelectronicindustry,aswellasbeingusedinagriculture，asamineraladditivetOanimalfoodand觞a

4、pesticide．Duetothebadcrystalhabitandcrystalsizedistributionoftheproductfromthedomesticfactoryandthehighercontentofimpurities，thequalityofcoppersulfatepentahydratehasbeenaffectedbythesefactors．InordertOsolvetheseproblems，thisarticlestudiedthethcrmodynam／cs，kinetics，cr

5、ystalmorphologyandcrystallizationprocesssystemically．Thesolubilityofthecoppersulfatepentahydmteinthewateratdiffer．enttemperatureismeasuredbytheequilibriummethod，andtheequationofcoppersulfatepentalaydratealefittedviathesolid—liquidequilibriumexperientialequation．Atthe

6、differenttemperaturethemetastablezonewidth，whichisusedforoptimizingtheoperationalconditions，oftheanalyticcoppersulfatepentahydrateandthecoppersulfatepentahydratewithimpuritiesaremeaSuredbythenakedeyes．Thecrystallizationkineticsofcoppersulfatepentahydmteismeasuredbyba

7、tchtransientmethod，andtheeffectofimpuritiesoncrystallizationkineticsisstudied．Thekineticsequationisobtainedbyregressionmethod．ThecrystalstructurewasmeasuredbyXraysinglecrystaldiffractionanditscrystalhabitWasanalyzedbymaterialstudiosoftware．TheeffectofimpuritiesOilcry

8、stalhabitWasalsostudiedexperimentlly．Theoptimizedoperationalconditionsareconfirmedbystudyingtheeffectsoftheinitialconcentration，see