Расчет вакуум-кристаллизатора для раствора MgSO
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
афических форм, или сингонии(кубическая, тригональная, тетрагональная, гексагональная, ромбическая, моноклинная, ттриклинная), и 3 категории - высокую (к которой относится первая форма), среднюю (три следующих формы) и низкую (три последующих формы).
Ряд веществ, чаще всего химически однотипных, имеющих подобную кристаллическую решетку и при кристаллизации из растворов выделяющихся совместно, образуют смешанные кристаллы. Такие вещества называют изоморфными.
В зависимости от условий кристаллизации (температуры, давления и др.), одно и то же вещество может образовывать разные по симметрии и форме кристаллы, называемые полиморфными разновидностями или модификация. Кристаллизацию можно осуществить различными способами:
путем охлаждения растворов, расплавов и паров (при кристаллизации из водных растворов этот способ называют изогидрической кристаллизацией);
путем удаления из растворов части растворителя;
высаливанием;
в результате химической реакции.
В промышленности применяют в основном первые два способа. Процессы, кристаллизации, осуществляемые этими двумя способами, изображены на диаграмме растворимости.
Исходный раствор определяется точкой А. Линия АВС изображает процесс изогидрической кристаллизации охлаждением, а линия АНI- методом удаления части растворителя. В первом случае движущая сила процесса определяется отрезком D`С, во втором- HI. В случае кристаллизации комбинированным способом рабочая линия процесса изображается отрезком ADE, а движущая сила - отрезком D`E.
При кристаллизации высаливанием пересыщение в растворе может создаваться путем добавления в систему какого либо вещества, снижающего растворимость основного вещества в растворителе. Добавляемое вещество называют высаливанием.
В качестве примера можно привести процесс кристаллизации хлороксида циркония. В результате химической реакции получают раствор хлороксида циркония в воде. К полученному раствору добавляют соляную кислоту, при этом растворимость хлороксида циркония снижается, и он выпадает из раствора в виду кристаллов.
Иногда в результате химической реакции исходный раствор становится пересыщенным по отношению к продукту реакции.
Примером может служить процесс извлечения аммиака из коксовых газов путем перевода его в сульфат аммония в результате взаимодействия коксовых газов с серной кислотой. При этом сульфат аммония выпадает в виде кристаллов. Этот способ называют кристаллизацией в результате химической реакции.
Процесс кристаллизации состоит из двух последовательных стадий: образование зародышей кристаллов и рост кристаллов. Образование зародышей кристаллов происходит в пересыщенных растворах, когда пересыщение достигает определенной величины. Разность между концентрацией раствора, при которой начинают образовываться зародыши, и концентрацией насыщенного раствора называют максимальным пересыщением.
Механизм образования зародышей можно представить следующим образом. Молекулы растворенного вещества непрерывно сталкиваются между собой, образуя ассоциаты. Вероятность образования ассоциатов из определенного числа молекул уменьшается с увеличением числа молекул. Растворимость кристаллов увеличивается с уменьшением их размера. Очень мелкие кристаллы растворяются даже в пересыщенных растворах. Таким образом, для каждого пересыщения существует минимальный размер кристалла, обеспечивающий устойчивость его при данном пересыщении и равновесие с раствором. Кристаллы, имеющие размер меньше этого минимального, или критического, будут растворяться, а кристаллы, имеющие размер больше критического, будут расти.
После возникновения в пересыщенном растворе зародышей кристаллов с размерами, большими критических, на их поверхности начинает отлагаться кристаллизуемое вещество. Линейная скорость роста кристалла в направлении нормали к грани кристалла, является основной характеристикой этой второй стадии процесса кристаллизации.
В настоящее время наибольшее распространение получила диффузионная теория роста кристаллов. Эта теория основана на предположении, что вещество осаждается на кристаллической грани со скоростью, пропорциональной разности концентраций кристаллизуемого вещества непосредственно у грани кристалла и в основной массе раствора. Процесс роста кристаллов в этом случае считают состоящим из двух стадий: переноса молекул кристаллизуемого вещества к поверхности кристаллов и встраивания молекул в кристаллическую решетку. При этом возможны при варианта протекания процесса.
Диффузионная теория не объясняет всех особенностей роста кристаллов, в частности, их огранку плоскостями.
Кроме того, экспериментально доказано, что зависимость между скоростью роста и пересыщением в большинстве случаев не линейна.
На кинетику процесса кристаллизации влияет большое число факторов, из которых основными являются: пересыщение, температура, интенсивность перемешивания. Количественный эффект воздействия того или иного фактора определяется экспериментально для конкретной системы.
На гранях кристалла происходит одновременное образование и разрастание нескольких плоских зародышей. При этом новые слои возникают раньше, чем предыдущие полностью покроют всю грань. В результате появляются полости, включающие маточный раствор. Чем больше размер кристалла и чем больше пересыщение, тем больше вероятность несовершенного роста. Кроме того, при высоких пересыщениях возможен ?/p>