生物物质分离工程第二版课件 教学课件 作者 严希康 主编第21章结晶.ppt

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1、结晶的基本原理2结晶的类型3概述121结晶结晶过程的计算4结晶过程的预测与改善6结晶技术的进展7重结晶521.1概述结晶是人们所知的最古老的化学工艺过程之一。很多化学工业过程，在生产的某些阶段，要利用这一单元操作来生产、纯化或回收固体物质。如抗生素工业中，青霉素、红霉素的生产，一般都包含有结晶过程。同样，在其他生物技术领域中结晶的重要性也在与日俱增，如蛋白质的纯化和生产都离不开结晶技术。21.2结晶的基本原理12溶液的饱和和过饱和度过饱和溶液的形成34晶核的形成晶体的生长21.2.1溶液的饱和和过饱和度（１）溶液的饱和浓度（２）溶液的过饱和度（３）结晶过程1.对于单组分体系

2、，公式中使用过冷度比（或过冷系数），它可以用式表示：2.实验证明，一个物质的溶解度与它的颗粒的大小有关系。21.2.1溶液的饱和和过饱和度21.2.2过饱和溶液的形成过饱和可经许多途径形成，其中最常用的有四种：①冷却②溶剂的蒸发③解析④化学反应产生一个更低可溶性的产品21.2.2过饱和溶液的形成21.2.3晶核的形成晶核的形成可以简单地定义为一个新的晶粒的形成，其过程可分为两种现象，见图21.3。21.2.3晶核的形成（１）初级成核（２）二次成核1.能与溶液建立热力学平衡的晶簇称为晶核，其成核速率Bｐ可用阿伦尼乌斯方程式表示：2.在实际生产中，常可用下述经验公式来具体描述二

3、次成核速率：21.2.4晶体的生长（１）晶体生长理论（２）晶体生长的动力学晶体生长速率公式，已表明与原始晶粒的初始粒度无关；21.3结晶的类型12分类方法分批（间歇）结晶3连续结晶第一种分类：结晶方法分为一次结晶、重结晶、分级结晶。一次结晶又包括冷却结晶、蒸发结晶、真空结晶、反应和盐析结晶。第二种分类：结晶方法分为分批操作和连续操作两种。21.3.1分类方法分批结晶过程的操作可以分为下列几个独立的操作步骤：①结晶器的清洁；②加入固料或液料到结晶器中；③用任何合适的方法产生过饱和度；④成核和晶体生长；⑤晶体的排除。21.3.2分批（间歇）结晶21.3.2分批（间歇）结晶21.

4、3.2分批（间歇）结晶21.3.3连续结晶21.3.3连续结晶21.3.3连续结晶21.3.3连续结晶21.4结晶过程的计算12晶粒大小分布溶液结晶过程的数学模型1.曲线的切线即斜率称为粒子数密度，用狀来表示：2.粒子数密度狀的用途，可通过利用各种分布矩分数来说明，这些矩被定义为：21.4结晶过程的计算21.4.1结晶过程的计算（１）连续结晶过程的计算（２）分批结晶过程的计算（３）分批结晶的放大21.4.2溶液结晶过程的数学模型输入速率－输出速率＝积累速率＋生长速率＋晶体产生速率－晶体消失速率其数学式为：21.4.2溶液结晶过程的数学模型21.4.2溶液结晶过程的数学模型2

5、1.4.2溶液结晶过程的数学模型21.5重结晶（１）重结晶的概念（２）重结晶方法①简单重结晶②分级重结晶21.5重结晶21.6结晶过程的预测与改善（１）产率（２）纯度（３）晶习（４）晶体大小分布（５）过滤速率（６）结垢（７）多晶形现象21.7结晶技术的进展12理论方面的研究新技术的推广21.7.1理论方面的研究多年来在结晶热力学、结晶成核晶体生长动力学及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究，并提出了描述结晶过程的理论。21.7.2新技术的推广（１）膜结晶技术（２）物理场强化溶液结晶①声纳结晶②磁场结晶③超临界结晶④加压结晶21.7.2新技术的推广Thankyou