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熔融结晶器

发布者:发表时间:2017-08-17 15:58:00

熔融结晶器根据晶体和熔融体之间的分布方式不同,可分为悬浮结晶器和固态层式熔融结晶器两大类。悬浮结晶过程是晶体以固体形式悬浮于熔融体中,在熔融结晶器内不同流场条件下呈现一定的粒度分布,熔融体连续分布,晶体分散分布,与常见的溶液结晶类似,通过冷却熔体产生过饱和度,冷却形式可以是直接冷却,也可以间接冷却,从工程应用来看直接冷却应用较多,但是从实验室摸索熔融结晶是否适宜时,间接冷却更容易实验和控制,所以在实验室内常常用间接冷却。这两种冷却方式各有其优缺点。直接冷却由于引入了新的冷却介质到分离体系内,容易产生残留,影响产品纯度,但换热效果好,而间接冷却正好相反;固态层式熔融结晶是晶体主要以固态形式生长在换热表面上,晶体和熔融体都连续分布。不管哪种结晶形式,将其归类于熔融结晶,是根据Ulrich教授提出的分类原则而分类的。即:传热是熔融结晶的控制因素,而传质是溶液结晶的控制因素。有时候溶液和熔融结晶器不是很好区分,不过这并不影响我们的实际应用。

采用悬浮熔融结晶器方式要想得到超纯的晶体,必须控制好晶体的生长,得到超纯晶体,但是这种方法不可避免的涉及到晶体和溶液(熔融体、母液)之间的分离。99%的晶体里仅仅含有1%的40%浓度的母液,则会使最终产品的纯度降到99.4%。所以必须在实验室里验证固液分离的可靠性和可行性。好在随着水洗塔技术的出现,固液可以达到有效分离,通过该种方式制备超纯的晶体是完全的可以实现的。一般来说,对于悬浮熔融结晶,过滤或离心分离以及水洗塔步骤是不可避免的。

对于悬浮熔融结晶器的生产速率主要取决于晶体的生长速率和晶体的表面积。在悬浮式结晶过程中,晶体的比表面积相当大,每立方米内晶体的表面积数量级可以达到一万平方米,晶体成长速率较慢,数量级约为10的负7次方到10的负8次方。虽然晶体生长速率慢,但是由于较大的比表面积,也可以获得满意的生产速率。
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