结晶是一个传热传质过程，在不同的物理化学环境下会产生不同的结晶效果，任何一个参数或操作的变化都会对结晶产品的产生很大影响。

 

首先晶核形成的速率和晶体成长的速率这两个过程速率的大小，直接影响着结晶产品的质量。

 

若晶核形成速率远远大于晶体成长速率，溶液中含有的大量晶核还来不及成长，过程就结束了，导致产品颗粒小而多；

 

若晶核形成速率远远小于晶体成长速率，溶液中晶核数量较少，随后析出的溶质都供其长大，所得的产品颗粒大而均匀；

 

若两者速率相近，最初形成的晶核成长时间长，后来形成的晶核成长时间短，结果是产品的颗粒大小参差不齐。

 

晶体颗粒本身的质量也受到这两种速率的影响，若晶体成长速率过快，有可能导致若干晶体颗粒聚结，形成晶簇，将杂质包藏其中，严重影响产品的纯度。

 

因此，在结晶操作中，为了得到颗粒大而均匀、纯度又高的产品，必须考虑控制晶核形成速率和晶体生长速率。

 

其他影响结晶产品的因素有很多，但主要包括溶液的过饱和度、温度、密度、机械搅拌、黏度、结晶罐结构、体系空间和杂质等。

 

1、过饱和度的影响

 

不同的生长机理，过饱和度对晶体生长速率影响情况是不同的。过饱和度是晶体成长的根本动力，通常，过饱和度越大，晶体成长的速率越快。

 

对于蒸发结晶速率来说，过饱和度的提高有助于晶体生长，但是过饱和度也影响晶体的成核，尤其是在过高的过饱和度下，晶体很容易发生二次成核，导致结晶产品的粒度减小。这是因为在温度一定的条件下，结晶总质量只与进料的浓度有关（由于这时溶解度不变），晶核增多，每个晶核可以生长的幅度就减小了，也就是粒度减小了。

 

2、温度的影响

 

温度对结晶操作的影响是复杂的，它同时影响粒子的扩散速率以及相界面上的传质速率，还直接决定溶解度大小，同时，温度的提高常引起过饱和度的降低。

 

因此，晶体生长速率一方面由于粒子相互作用的过程加速而加快，另一方面则由于伴随着温度提高，过饱和度或过冷度降低而减慢。要综合考虑温度的影响。

 

3、密度的影响

 

晶体周围的溶液因为溶质不断地析出，使得局部密度下降，结晶放热作用使局部的温度较高，加剧了这种密度的下降。

 

在重力作用下，溶液的局部密度差会造成溶液的涡流，如果这种涡流在晶体周围分布不均，就会使晶体的溶质供应不均匀，晶体的各表面成长也不均匀，影响产品的质量。

 

4、机械搅拌的影响

 

机械搅拌是影响粒度分布的重要因素。搅拌剧烈会使介稳区变窄，二次成核的速率增快，晶体粒度变细。温和而又均匀地搅拌，则是获得大颗粒结晶的重要条件。但是，过于缓慢的搅拌会引起局部受热和局部结晶速率的加快，这也不利于最终晶体的纯度和产量。

 

因此，在工业实际操作过程中，往往通过试验及观察，选择合适的机械搅拌装置和搅拌速率，使最终的结晶产品质量和产量达到最优化。

 

5、黏度的影响

 

若溶液黏度大、流动性差，溶质向晶体表面的质量传递主要靠分子扩散作用。这时，由于晶体的顶角和棱边部位比晶面容易获得溶质，从而会出现晶体的棱边长得快、晶面长得慢的现象，使晶体长成特殊的形状。

 

6、杂质的影响

 

结晶体系中常常会存在一些杂质，杂质的存在对晶体的生长有非常大的影响。有些杂质能够完全抑制生长，有些则可以促进生长，有的杂质在浓度很低时，甚至含量小于百万分之一时，影响就很明显，而有的杂质在浓度很高时才有影响（微信公众号：有机合成大菜籽整理）。

 

杂质能以各种途径影响晶体的生长速率，它们可以改变溶液的性质或者改变平衡饱和浓度，也可以改变晶体-溶液吸附层的特性，影响晶体生长单元的集结。杂质对晶体形状的影响，对于工业结晶操作有重要意义。在结晶溶液中，杂质的存在或有意识地加入某些物质，就会起到改变晶型的效果。

 

7、晶种的影响

 

晶种加入可使晶核形成的速率加快，工业上更喜欢称这种作用为“勾引”，加入一定大小和数量的晶种，并使其均匀地悬浮于溶液中，溶液中溶质质点便会在晶种的各晶面上排列，使晶体长大。晶种粒子大，长出的结晶颗粒也大，所以，加入晶种是控制产品晶粒大小和均匀程度的重要手段，在结晶生产中是常用的。

 

 

来源：有机大菜籽

关键词： 重结晶