Кинетика процесса

Образования центров кристаллов

Рост кристаллов

Кристаллизация идет с достаточной скоростью лишь в пересыщенных растворах. В подобных растворах на начальном этапе образуются «зародыши» кристаллов.

Начало и скорость образования кристаллов зависит:

– от степени пересыщения;

– при проды растворенного вещества и растворителя;

– наличие нерастворимой твердой фазы;

– наличие электрического поля.

Причина появления «зародышей» – флуктуация концентраций, в результате которой образуются «дозародыши» кристаллов, представляющие собой скопления молекул или ионов растворенного вещества. При достижении некоторого критического размера «дозародышей» образуются зародыши кристаллов. Начиная с некоторого критического размера r_кр = 0,5-5нм, начинается быстрый рост зародышей и образование большого числа полидисперсных кристаллов. Чем меньше критический размер кристалла, тем больше должна бють степень пересыщения раствора.

Эта закономерность выражается следующим выражением

где с – действительная концентрация

с^* – равновесная концентрация;

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

М – молекулярная масса кристаллов;

ρ_т – плотность кристаллов.

Величина – называется степенью пересыщения.

На стадии роста кристаллов происходит образование крупных кристаллов за счет массообмена с жидкой фазой.

Скорость обоих стадий можно повысить:

– увеличивая степень пересыщения;

– увеличивая температуры;

– используя интенсивное перемешивание;

– добавляя нерастворимые твердые частицы.

Рост самого кристалла протекает в две стадии:

1. Диффузионная – подвод растворенного вещества к поверхности зародыша;

Скорость этой стадии определиться по уравнению:

где G – масса кристаллической фазы, кг;

β_с – коэффициент массоотдачи в жидкой фазе;

с – концентрация вещества в объеме раствора, кг/м³;

с_п – концентрация вещества у поверхности кристалла, кг/м³.

2. Роста кристалла

Скорость этой стадии определиться:

β_т – коэффициент массоотдачи в твердой фазе;

с^* – концентрация насыщения.

Если скорость одной из стадий будет велика, следовательно вторая стадия будет лимитировать процесс.

В случае соизмеримых скоростей процессов в сплошной и дисперсной фазах общая скорость процесса определиться по уравнению массопередачи:

где – коэффициент массопередачи при кристаллизации.

Дата добавления: 2014-01-04