磷酸二氢钾结晶介稳区性质研究

在磷酸二氢钾的生产中,为得到理想的晶体粒度及其分布,要求结晶在磷酸二氢钾水溶液的介稳区内进行,因此研究了不同温度、不同降温速率及不同搅拌速度下磷酸二氢钾水溶液的介稳区宽度,同时研究了铁离子杂质对磷酸二氢钾水溶液介稳区宽度的影响.结果表明:温度升高,介稳区宽度变窄;降温速率增大,介稳区宽度变宽;搅拌速度增大,介稳区宽度变窄,低温区变化幅度为2 ℃左右,高温区变化幅度小于1 ℃;铁离子的存在使介稳区宽度变宽,并得到介稳区宽度与铁离子质量分数的定量关系.     

磷酸二氢钾结晶的影响因素研究

采用间歇实验法研究了pH、降温速率等条件和铁(Ⅲ)、氟杂质对磷酸二氢钾结晶过程的影响.结果表明:在pH为3.0时,结晶析出温度和结晶析出量均最大,随着pH增加,颗粒聚集明显,表观粒径增大;随着降温速率的增大,结晶速度逐渐增大,晶体平均粒径减小,介稳区宽度逐渐增大,结晶的成核级数为4;杂质铁(Ⅲ)对结晶影响显著,随着铁(Ⅲ)质量分数的增加,晶体的长径比明显增大,晶形由棱柱状变为针状,介稳区明显变宽,结晶诱导期明显延长;杂质氟对结晶影响较小,随着氟质量分数的增加,介稳区宽度变宽,单晶长径比减小,晶形由长柱状变为方柱状,最后变为短粗状;在有氟存在时,比溶液中只掺杂铁(Ⅲ)时所得晶体的长径比减小,但结晶改善的效果并不理想.实验结果对磷酸二氢钾的生产过程有指导意义.     

磷酸二氢钾结晶过程特性研究

采用梅特勒-托利多在线结晶工作站系统地研究了磷酸二氢钾的溶解度、超溶解度、红外特性以及冷却结晶过程的影响因素。结果表明,磷酸二氢钾的介稳区在低温区较宽,高温区较窄,且在40.1 ℃下具有最宽的介稳区;磷酸二氢钾在红外光谱上具有较好的朗伯-比尔特性,其特征峰波数分布在2 152 cm-1和1 082 cm-1处;降温速率越大,其介稳区宽度也随之增大;搅拌速率越高,其介稳区宽度反而降低;pH=4.0时,结晶效果最好,粒度分布也最为均匀,晶体颗粒粒径大;Fe3+的含量增大,将会导致磷酸二氢钾的介稳区变宽,并且其含量越大,颗粒越不均匀,粒度分布较宽,因此应严格控制生产工艺中Fe3+的质量分数≤0.001%;SO42-含量的增大,会使介稳区变窄,将会导致工业上结晶不易控制,因此也需严格控制生产工艺中SO42-的含量。     

铁离子对磷酸氢二铵结晶过程的影响

首先,采用动态激光法测定了不同铁离子含量的磷酸氢二铵溶液结晶介稳区的宽度;其次,借助倒置显微镜,通过单晶生长法来研究铁离子对磷酸氢二铵晶体生长速率的影响;此外,还通过对产品粒度分布的分析,考察了掺杂铁离子对磷酸氢二铵颗粒大小的影响.实验结果发现:随着铁离子质量浓度百分数由0增加至0.007,结晶介稳区宽度由3.32 ℃增大到7.68 ℃.随着Fe3+质量浓度百分数的增大,单晶各个方向的生长速率都逐渐减小.当Fe3+质量浓度百分数X(Fe3+)=0.005时,在过饱和度(△)C=6 g·(100 g)-1的溶液中,磷酸氢二铵晶体x方向的生长速率Gx由未添加Fe3+时的 60.29 nm·s-1减小为28.35 nm·s-1;平均粒径D50由不加Fe3+时267.1 μm减小到137.6 μm;40～80目的晶体粒子体积分率,由未掺杂时的88.85％减小到48.75％.产品粒度分布的重复性下降.     

氯化铵结晶过程实验研究

在混合悬浮结晶器中研究了氯化铵结晶热力学和动力学特性。以硝酸锰为添加剂,配制了质量分数为0.23%的硝酸锰水溶液,测定了氯化铵在该溶液中的溶解度及超溶解度。研究了硝酸锰对氯化铵晶体粒度分布的影响,得到了晶体变异系数。考察了过饱和度对氯化铵结晶线性生长速率和成核速率的影响,得到了成核-生长动力学方程。结果表明：介稳区宽度随温度升高而减小;添加晶种,介稳区宽度变窄。随硝酸锰溶液浓度增大,晶体变异系数逐渐降低并趋于平缓。当硝酸锰的质量分数逐渐增大到0.307%时,晶体变异系数几乎不再降低。线性生长速率和成核速率随溶液过饱和度的增大而增加,得到的动力学方程与实验数据吻合较好,有一定的工业参考价值。     

降温速率对过硫酸铵结晶介稳区影响的研究

用电阻法测定过硫酸铵溶液的结晶介稳区宽度;采用不同的降温速率进行了过硫酸铵结晶热力学数据的测定,得到了过硫酸铵各个降温速率下的过饱和浓度曲线,从而得到了过硫酸铵结晶的介稳区宽度。结果表明:在相同的降温速率下,过硫酸铵的过饱和浓度随温度的升高而增大,在温度为40~50℃的范围内,过硫酸铵介稳区宽度明显增大;在不同的降温速率下,介稳区宽度总体最大的是降温速率为40℃/h。这为过硫酸铵工业结晶的生产提供了理论依据。     

磷酸二氢钾结晶介稳区宽度的研究

用激光散射法测定了磷酸二氢钾纯溶液和含有杂质或添加剂的磷酸二氢钾溶液在不同饱和温度下的结晶介稳区宽度，并用多元线性回归拟合得出磷酸二氢钾介稳区宽度与饱和温度及添加剂用量的回归方程，同时还考察了不同添加剂对结晶形状的影响。结果表明：磷酸二氢钾溶液的介稳区宽度随溶液饱和温度的升高而线性下降；添加剂硫酸钾和草酸钠用量的增加能使磷酸二氢钾溶液的介稳区宽度变窄；柠檬酸钠则能使磷酸二氢钾溶液的介稳区变宽。     

旋流流化床中磷酸二氢钾结晶影响因素研究

研究了磷酸二氢钾在新型旋流流化床中的结晶过程,分别考察了过饱和度和铁离子浓度对磷酸二氢钾结晶速率及晶体形态的影响。研究结果表明:过饱和度的增加可提高晶体的结晶速率,增大晶体平均粒径;随着铁离子浓度的增大,结晶速率明显下降,且结晶料液中含有铁离子时,晶体形态有显著变化,由棱柱状变为针状。     

硝基胍结晶过程介稳区宽度研究

为了测试硝基胍在硝酸溶液中的介稳区宽度,采用重结晶仪测试溶液的浊度和温度,经计算得到溶解度,分析了硝酸含量、降温速率、饱和温度和搅拌速率对介稳区宽度的影响。结果表明,在硝基胍结晶过程中,介稳区宽度随降温速率的增加和硝酸含量的升高而变宽;随搅拌速率的增加,介稳区宽度变窄;不同饱和温度下,温度越高,介稳区宽度越窄。在实际操作过程中,硝酸质量分数为45%,搅拌速率为150r/min,饱和温度为0℃,降温速率为0.8℃/min时,结晶较宜。用经典成核理论推导了介稳区宽度的模型方程,结果与实验值符合较好,成核级数为0.56。     

杂质对于磷酸二氢钾结晶的影响研究

初步净化后湿法磷酸生产的磷酸二氢钾常含有多种杂质.采用间歇结晶法研究了Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、F-、SO42-杂质对磷酸二氢钾结晶介稳区宽度、结晶晶形、诱导时间、结晶生长速度等的影响.实验结果表明:各种杂质离子均导致结晶介稳区增大,其中高价金属离子Fe3+、Al3+的影响最为显著,随着Fe3+、Al3+浓度的增加,晶体的长径比显著增大,晶体由棱柱状变为针状,诱导时间延长,晶体生长速度变小,Al3+的影响比Fe3+略大.F-浓度增大,晶体的长径比反而变小.SO42-浓度增大,平均粒径先减小后由于生成聚晶而增大,晶形仍为棱柱状,单晶长径比先缓慢增大而后略有减小.掺杂Ca2+、Mg2+对晶形影响很小.研究结果对于磷酸二氢钾的结晶生长条件选择有重要的参考价值.     

磷酸二氢钾结晶性质研究

采用间歇结晶实验方法,研究了结晶器型式、搅拌速度、降温方式与降温速率、pH值及晶种对磷酸二氢钾结晶影响规律.结晶器挡板数为4,搅拌速度为400r/min时,料浆悬浮均匀,所得粒径最大;线性降温方式所得晶体粒度分布较窄,随着降温速率的增加,析晶温度及平均粒径逐渐减小;pH值等于3.0时,介稳区宽度最小,结晶量最大,晶体规则,流动性和分散性好;随着晶种加入量的增大,产品粒度分布趋于集中,加入晶种的温度在56℃时可得到较好的粒度分布.     

烟酸在水中的溶解度及介稳性质的研究

介稳区宽度(MSZW)是结晶过程设计的重要参数,为了得到高纯度大颗粒的烟酸晶体,应将结晶条件控制在介稳区内。测定烟酸在293.15—323.15 K下的溶解度,并用Apelblet经验方程关联,与实验值相比有较好的拟合效果,相对偏差在0.66%以下,平均偏差为0.27%;以溶解度数据为基础,计算了烟酸的溶解热力学参数。另外,通过聚焦光速反射测量(FBRM)技术测定烟酸的介稳区宽度,研究了降温速率、搅拌速率和晶种加入量对介稳区宽度的影响,研究发现,较小的降温速率、较大的搅拌速率以及加入晶种都会使介稳区宽度变窄;适当增大晶种数目,可以有效调节介稳区。溶解度及介稳区的测定,为生产过程工艺放大以及结晶器的设计提供数据支撑。     

红霉素溶析结晶过程的介稳特性

在工业生产中,红霉素采用溶析结晶的方法制备,红霉素溶析结晶过程的介稳特性直接影响红霉素晶体的粒径和粒度分布.本研究采用差重法测定丙酮水溶液中红霉素的溶解度,采用激光散射法测定红霉素的超溶解度,由此获得红霉素-丙酮-水结晶体系的介稳区宽度.红霉素在丙酮水溶液中的溶解度随着丙酮浓度的降低而减小,32℃以下的各溶解度曲线有逐渐趋于一点的趋势.50℃时,介稳区的宽度随着丙酮浓度的降低而变窄,并于质量比Mwater/MAcetone约为1.7时趋于最小值;红霉素的超溶解度随着反溶剂水导入速率的增大而减小,导致介稳区宽度变窄;搅拌速率的增加使红霉素的超溶解度先减小再增大,介稳区宽度于转速约为340r·min-1时达最小值.基于以上研究结果形成的变温、变搅拌强度的红霉素动态溶析结晶方法制备的红霉素晶体的粒度增大且分布集中,其生物效价也有明显提高.     

微尺度流动体系的介稳区测定方法及影响

针对之前团队提出的微尺度下流动体系介稳区宽度的测定方法提出了两点改进,测定了微尺度下磷酸二氢钾流动体系的介稳区宽度,探讨了介稳区宽度对微通道结晶过程的指导作用。研究结果表明,经过对搜索方式和调整进料温度的改进后,可提高测量的效率和准确性。磷酸二氢钾的介稳区宽度随体系流速和温度的增加而减小。当流速为0.026 m/s时,40 ℃和50 ℃磷酸二氢钾饱和溶液的介稳区宽度分别为1.8 ℃和0.4 ℃,介稳区宽度显著变窄。这一发现,对微通道反萃-结晶技术的操作调节具有重要的指导意义。此外,研究发现微通道中制备的硫酸钡和普鲁士蓝颗粒的粒径更小,这是由于介稳区宽度变小利于晶体成核而导致。     

磷酸二氢铵结晶介稳区的研究

研究了不同温度、不同降温速率及不同搅拌速度下磷酸二氢铵（MAP）水溶液介稳区宽度,同时研究了杂质离子Mg^2＋,Fe^3＋,Al^3＋对MAP水溶液介稳区宽度的影响。介稳区宽度随温度升高和搅拌速度增大而变窄;随降温速率增大而变宽,且溶液结晶成核级数与饱和温度无关。Mg^2＋,Fe^3＋,Al^3＋等杂质离子的存在均使介稳区宽度变宽,Fe^3＋和Al^3＋对介稳区的影响都很大,Mg^2＋对其影响较小。在饱和温度为50℃、杂质质量分数为0.005%时,Fe^3＋使介稳区变宽2.3℃,Al^3＋使介稳区变宽1.1℃;Al^3＋质量分数为0.1%时,使介稳区变宽9.3℃。并得到介稳区宽度与铝离子质量分数的定量关系,为MAP工业结晶过程的控制提供理论依据。     

磷酸二氢铵结晶影响因素研究

采用间歇结晶法研究了pH值、降温速度、搅拌速度对磷酸二氢铵(MAP)结晶过程的影响。实验结果表明,MAP的溶解度随pH值变化明显,当pH值为3.2时溶解度最小。在pH值为3.2时,结晶速度、晶体析出温度、单晶长径比和平均粒径均为最大,且随着pH值增大,均显著减小;降温速率对于晶形及长径比没有影响,随着降温速度增大,晶体平均粒径减小,介稳区宽度增大,MAP的成核级数约为1.1;搅拌速度加快,结晶诱导时间显著缩短,介稳区宽度变窄。     

不同有机物对氯化钠溶解度和介稳区的影响

在实施废水零排放工程中,有机物的存在给无机盐结晶过程带来不利影响,因而有必要考察有机物添加剂对盐结晶的影响规律。本文测定了氯化钠在水以及添加蛋白胨、苯酚和庚二酸的水溶液中的溶解度和超溶解度,考察了介稳区的变化规律。结果表明,3种有机物均使氯化钠溶解度降低,且溶解度随有机物含量的增大而减小,其中庚二酸的影响最大。3种有机物的存在也同时降低了介稳区的宽度,且随有机物含量增大而减小,影响大小顺序为苯酚庚二酸蛋白胨。在饱和温度为343.15K、COD为20000mg/L的苯酚溶液中,氯化钠介稳区宽度较纯水中相比可减小65.3%,影响效果明显。介稳区随搅拌速率的增大、降温速率的减小而变窄。搅拌速率在不同有机物存在下对介稳区影响大小顺序为庚二酸蛋白胨苯酚,降温速率在不同有机物存在下对介稳区影响大小顺序为蛋白胨苯酚庚二酸。     

L-酒石酸水溶液结晶介稳区和诱导期的测定

在20~60℃温度范围内,采用激光法测定L-酒石酸在水中的结晶介稳区宽度和诱导期,分别研究了饱和温度、冷却速率和搅拌速率对L-酒石酸结晶介稳区宽度的影响以及过饱和度对L-酒石酸诱导期的影响。结果表明:结晶介稳区宽度随着饱和温度、搅拌速率的增大和冷却速率的降低而变窄,并推算出表观成核级数m,给出了成核速率方程,此外实验测定结晶诱导期随过饱和度S增大而变短,基于经典成核理论和诱导期数据,计算出L-酒石酸在水中20℃和25℃下的固液界面张力。     

硼酸水溶液介稳区性质的研究

研究了硼酸水溶液的结晶特性。利用激光测量装置测定了硼酸水溶液在不同降温速率下的超溶解度和不同升温速率下的溶解度，拟合出硼酸的溶解度方程，得到了硼酸水溶液的介稳区宽度，推算出硼酸的成核幂级数m。实验结果表明：硼酸水溶液介稳区宽度在高温区狭窄而在低温区较宽，将结晶操作控制在介稳区之内，有助于硼酸的结晶生成；在中等浓度下，硼酸成核幂级数小，有利于晶体的生长，在该区域可获得较大粒度的晶粒。     

L-酒石酸水溶液结晶介稳区和诱导期的测定

在20~60℃温度范围内,采用激光法测定L-酒石酸在水中的结晶介稳区宽度和诱导期,分别研究了饱和温度、冷却速率和搅拌速率对L-酒石酸结晶介稳区宽度的影响以及过饱和度对L-酒石酸诱导期的影响。结果表明:结晶介稳区宽度随着饱和温度、搅拌速率的增大和冷却速率的降低而变窄,并推算出表观成核级数m,给出了成核速率方程,此外实验测定结晶诱导期随过饱和度S增大而变短,基于经典成核理论和诱导期数据,计算出L-酒石酸在水中20℃和25℃下的固液界面张力。