ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Кристаллизация веществ из растворов

Для выделения веществ из концентрированных растворов использу­ют методы кристаллизации и сушки.

Кристаллизация - это процесс выделения твердой фазы в виде кри­сталлов из насыщенных растворов, расплавов или паров.

Создание необходимого для кристаллизации пересыщения раствора обеспечивают охлаждением горячих насыщенных растворов (изогидриче - ская кристаллизация) и удалением частиц растворителя путем выпарива­ния (изотермическая кристаллизация) или комбинацией этих методов (ва­куум-кристаллизация, фракционированная кристаллизация, кристаллиза­ция с испарением растворителя в токе воздуха или другого газа - носителя) Вещества, растворимость которых существенно возрастает с повы­шением температуры (положительная растворимость), кристаллизуют при охлаждении их насыщенных растворов - это политермическая или изогид - рическая кристаллизация, идущая при неизменном содержании воды в системе. Если с ростом температуры растворимость вещества уменьшает­ся, то кристаллизацию проводят при нагревании раствора. Вещества, мало изменяющие растворимость при изменении температуры, кристаллизуют путем испарения воды при постоянной температуре - изотермическая кристаллизация.

Положительной растворимостью обладают растворы MgCl2, MgSO4, NaCl; отрицательной растворы - CaSO4, СаSiO3, и др.

В практике кристаллизации из растворов иногда используют кри­сталлизацию высаливанием (введение в раствор веществ, понижающих растворимость соли), вымораживанием (охлаждением растворов до отри­цательных температур с выделением кристаллов соли или их концентри­рование удалением частиц растворителя в виде льда) или за счет химиче­ской реакции, обеспечивающей пересыщение раствора, а также высоко­температурную (автоклавную) кристаллизацию, обеспечивающую полу­чение кристаллогидратов с минимальным содержанием влаги.

Кристаллизацию соли высаливанием проводят введением в концен­трированный раствор веществ, уменьшающих ее растворимость. Это веще­ства, содержащие одинаковый ион с данной солью или связывающие воду.

Распространенным видом кристаллизации является химическое оса­ждение вещества из растворов с применением реагентов. Например, примеси ионов металлов осаждают в виде гидроксидов, добавляя в раствор щелочи.

Выделение кристаллов происходит только из пересыщенных раство­ров. Пересыщенные растворы характеризуют разностью между концентра­циями пересыщенного Сп и насыщенного С* растворов, относительным пересыщением (Сп - С*)/С* или коэффициентом пересыщения Сп/С*.

Образование кристаллов состоит из двух последовательных стадий:

1) возникновение в пересыщенном растворе центров кристаллизации - зародышей кристаллов;

2) рост кристаллов на базе этих двух зародышей.

Для зародыша сферической формы работа образования равна: А = 4/3 я-Ло, (4.108)

Где r - размер зародыша; о - коэффициент поверхностного натяжения.

Размер зародыша, находящегося в равновесии с пересыщенным рас­твором, обратно пропорционален логарифму степени пересыщения: r = 2 оМ/[рДТ1и(Сп/С*)], (4.109)

Где М - молярная масса твердой фазы; р - плотность вещества; R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура.

Вероятность образования зародышей возрастет с повышением тем­пературы. Этому процессу способствует механическая вибрация, переме­шивание, воздействие акустического и магнитных полей.

Рост кристаллов происходит в результате диффузии вещества из ос­новной массы раствора к поверхности растворенного кристалла с после­дующей в кристаллическую решетку.

Скорость диффузии частиц к поверхности кристалла определяется по уравнению

DM/dT = р^(Сп - Скр), (4.110)

А скорость роста кристалла

DM/dT = Ркр^(Скр - С*). (4.111)

Общее уравнение скорости кристаллизации имеет вид

DM/dT = 1/(1/р + 1/Ркр)^(Сп - С*) = КкрДСп - С*), (4.112) где Мт - количество диффундирующего вещества; т - время; в и вкр - ко­эффициент массоотдачи и процесса кристаллизации; F - площадь поверх­ности кристалла; Скр - концентрация вещества у поверхности кристалла; Ккр - коэффициент скорости кристаллизации.

Некоторые примеси в растворе увеличивают скорость кристаллиза­ции, другие уменьшают.

Для оценки поведения растворов при их кристаллизации и рацио­нального выбора способа проведения этого процесса используют диаграм­мы состояния растворов, выражающие зависимость растворимости солей от температуры. Скорость процесса кристаллизации зависит от степени пересыщения раствора, температуры, интенсивности перемешивания, со­держания примесей и др., она изменяется во времени, проходя через мак­симум.

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Ветошкин А. Г. Цель курса «Процессы инженерной защиты окружающей среды (тео­ретические основы)» состоит в получении необходимых знаний об основ­ных методах и закономерностях физико-химических процессов защиты окружающей среды, основах технологий очистки …

Отстаивание сточных вод

Основным параметром, который используют при расчете осаждения, является скорость осаждения частиц (гидравлическая крупность). При падении частицы под действием силы тяжести сила, движущая частицу диаметром d, выражается разностью между ее весом …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.