结晶技术的研究进展及应用
结晶技术的研究现状及应用
摘要：简要概述了目前工业结晶的技术现状，阐述了蒸馏一结晶祸合技术、离解萃取结晶技术、诱导沉淀结晶技术、膜蒸馏一结晶技术、鼓泡结晶技术及超临界流体结晶技术的原理与应用现状。提出了不同结晶技术目前存在的主要问题并对其研究动向进行了展望。
关键词：结晶研究现状应用
前言
结晶是化工分离单元中一个基本的工艺过程。结晶过程具有可以分离出高纯或超纯的晶体、能耗较低且操作安全等优点。随着人们对结晶技术的研究，结晶过程也越来越多地与其它工艺过程相结合，由此出现了结晶藕合技术，它可以解决简单单元操作—精馏、萃取、吸附等不能解决的问题，在分离新产品的过程中有着非常重要的作用。
1技术原理与应用
1.1蒸馏一结晶藕合技术
常用的蒸馏过程要求分离体系中组分间的挥发度相差较大，对于共沸体系，因为组分间的挥发度差别较小，很难用蒸馏方法进行分离。对于一些易结晶的共沸体系来说，组分间的沸点比较接近，但熔点相差很大，沸点接近增加了分离的难度，熔点高又会使易结晶物质难以控制。蒸馏一结晶藕合技术既可以解决操作过程中所遇到的问题，又可以利用熔点差大的特点加强分离。对于一些沸点接近、熔点相差较大的有机物质，单纯采用精馏的方法，不仅耗能，而且产品纯度也比较低，而单纯采用结晶工艺，需要多级结晶器，成本高、效率低。利用它们熔点差较大的特性，使用精馏一熔融结晶藕合工艺，不仅能够简化生产工艺，提高产品质量，而且还可以降低生产成本、减少环境污染，是分离有机产品的非常有发展前途的工艺。蒸馏一结晶藕合工艺在精茶等易结晶物质的提取分离中得到了成功的应用。耿斌[m 通过蒸馏和熔融结晶技术的结合来提高间苯氧基苯甲醛c}B}的含量，既解决了产品的品质问题，又提高了收率，而且节约了大量能源。叶青等口]运用减压精馏一熔融结晶藕合技术成功分离提纯了人造廖香，实验结果表明，该技术可以将人造廖香的纯度提高到98%、总收率可以达到54%，比原始工艺提高了13%。侯文杰口]利用精馏和溶剂重结晶藕合方法，从苯加氢装置的苯塔残液中提取了联苯，精馏后联苯的纯度达到95 %，进一步重结晶可以将纯度提高到99.5 % };
1.2离解萃取结晶技术
离解萃取结晶技术是一种新型的适用于分离物性相近的组分特别是有机物同分异构体与热敏物料的有效方法，它是一种双相分离技术，根据混合物组分间分配系数与离解常数的不同，可应用于有机酸或碱的分离。一个单级的离解萃取过程中的平衡混合物体系包括待分离组分的有机相与溶剂，其中溶剂是由水和与水不相溶的液体形成的混合溶剂，水相中含有一定量的中和试剂，恰好可以中和有机相中的强组分。待分离的有机组分按其分配系数的不同，在有机相和水相之间进行分配，水相中的中和试剂按照待分离组分离解常数的不同而优先与强组分反应，生成不溶于有机相的盐后保存于水相，则水相中富含强组分生成的盐，有机相中富含弱酸C}彭，这样就可以将待分离的离解常数与分配系数不同的组分加以分离。
Gaikar和Sharma在离解萃取的理论基础上提出了一种新型分离工艺—离解萃取结晶0-41。它是一种双相或三相分离技术，同时利用组分间离解常数与分配系数的不同，组分与外加萃取剂化学亲和力的不同以及生成的配合物在溶剂中溶解度的不同来分离上述物系。离解萃取结晶过程主要包括萃取、反应、沉淀结晶三个步骤，根据待分离组分离解常数和分配系数的不同，选择合适的溶剂、萃取剂即可实现高效分离。
曾凡礼等[5]利用离解萃取技术对含7O% }-BO%对甲酚的甲酚混合物原料液进行分离，最终收率大于90%，产品纯度大于99%。向待分离的甲酚混合物中加入一定量的萃取剂与
溶剂，无机相中的萃取剂有选择性地与对甲酚形成络合物，在较低的温度下该络合物从特定的溶剂中结晶出，将该络合物溶于溶剂中，加入分解剂，晶体溶解形成两相，萃取后可得对甲酚。萃取结晶的温度应该在一5 }-- 10℃之间，萃取剂的最佳用量为混合物的5%^-10%，溶剂用量应为混合物的2.5倍。
1.3诱导结晶沉淀技术
诱导结晶沉淀技术是指在沉淀反应体系中加入有诱导作用的固体杂质以促使沉淀结晶、沉降迅速进行，加入的固相物质称为诱晶材料。诱导沉淀结晶技术的主要方式有流化床结晶诱垢载体沉积式除垢和结晶沉淀一膜滤技术。其中，流化床结晶技术主要使用三种结晶器，分别为流化床结晶器(CFBC)、粒丸反应器(Pellet reactor)、流化床反应器(FBI，技术核心是在反应器底部填充适当的粒状诱晶材料(通常为0.3 }-1.0~的砂粒)，用泵将水或废水通入反应器底部并使诱晶材料处于流化态，加入化学试剂使目标组分在诱晶材料上沉淀结晶，随着沉淀结晶、诱晶材料不断增长、变重，逐渐沉降到反应器底部，定期放出一定大颗粒的诱晶材料，其含水率低，无需脱水或干化处理。诱垢载体沉积式除垢技术已用于防止地热水系统的CaCO}结垢，其特征是在容器内部放置一些条状物质作为诱晶材料，当有结垢趋势的地热水流经该装置时，其中含有的成垢物质大部分会沉积在诱垢载体材料上，出水不再结垢或只有少许结垢。结晶沉淀一膜滤技术使用0.1 }-50 N.,m的诱晶材料，通过搅拌混合物料使目标物沉淀结晶，然后通过孔径为30 nm^-25 },m的膜滤装置实现固液分离，诱晶材料为膨润土、石英砂、硅酸盐、硅藻等。
诱导结晶沉淀技术主要用于除去废水中的重金属、磷酸盐和氟离子等。Alison等阶」采用250 -500N.,m的石英砂为诱晶材料对废水中的铜进行脱除，铜的去除率最高为92% }; Wilms等n]采用0.2 ^-0.3 mm的纯石英砂为诱晶材料对废水中的银离子进行脱除，沉淀剂为NaZC03，结晶产物是AgZC03，结晶的最佳条件为进水CT/[Ag]=3 mol/mol} Trentelman等用圆柱状流化床反应器处理磷含量为20 mg}L的水，当用NaOH调节pH值、以CaZ'作沉淀剂、以0.2 }-0.6~的水洗滤砂作为诱晶材料时，出水磷含量可降至0.5 m岁L} P. Battistoni 等[A」以0.21 }-0.35~的石英砂为诱晶材料，用小型圆柱状流化床反应器脱除城市污水厂厌氧上清液中的磷，调节流入液pH值为8.0-8.5，不加沉淀剂即可使磷酸盐结晶脱除，总脱除率为61.7%^-89.6%。有专利介绍了柱状流化床结晶器脱除废水中氟的方法。Krisrel Van den Broeck等[9]利用Crystalactor流化床反应器处理半导体工业的HF废水，CaFZ在反应器内的砂粒上结晶，为了避免局部过饱和，含钙溶液宜采用多点进入，单点进入时氟的最大负荷为3.5 kg}(mz } h)，而多点进入时氟负荷可达7 kg}(mz } h) } Min Yang}`o}认为，在用沉淀法处理低浓度(50 mg/L;)含F废水时，加入4 mg}L新形成的CaFZ沉淀作为晶种可大大增强对F 的去除效果。
1.4膜蒸馏一结晶技术
膜蒸馏是一种用疏水性微孔膜将两种不同温度的溶液分开，利用膜孔两侧气相中组分的分压差为传质驱动力，从而完成传质的膜分离技术。在普通的结晶过程中，溶剂的蒸发与溶质的结晶出现在同一位置，由于料液表面与料液主体存在温差，难以得到均一性很好的晶体。膜蒸馏一结晶中溶剂蒸发和溶质结晶可以分别进行，溶剂蒸发在膜蒸馏器内进行，通过控制条件可以使膜蒸馏器内不发生结晶，溶质结晶过程在单独的结晶器中进行，由于进入结晶器的料液具有适当的过饱和度，因此可以得到具有很好的粒度分布和很高纯度的晶体，避免了常规结晶所需要的晶体后续处理。膜蒸馏一结晶技术可以灵活控制溶液的过饱和度;可以利用低热值的废热，节约能耗;可以避免液滴夹带造成的蒸汽污染。膜蒸馏一结晶操作条件温和，易于操作、管理，规模大小也可以随时调整。
Curcio等「“]完整地提出了膜蒸馏一结晶的工艺，并进行了实验研究。配制28.30 g NaCI/100 g HZO的水溶液，两侧流速均为100 L/h，热冷侧温度分别为29℃和9 0C，运行
约40 h后，溶液达到预定的过饱和度，停止间歇运行，开始连续的膜蒸馏一结晶操作，在第一阶段的膜蒸馏过程中，随着运行时间的增加，溶液从最初的浓度升高到预定的过饱和度后，膜通量下降了20%，而在膜蒸馏一结晶的连续运行过程中，膜通量基本保持不变。Gryta}`zy}废盐水的膜蒸馏浓缩和盐水的结晶相藕合，净化盐水并制得盐的晶体。实验发现，在浓缩过程中，当透过液的温度低于308 K时，料液侧膜表面有晶体析出，膜的通量下降;当透过液温度升高至328 K时，膜表面的结晶现象随之消失，膜通量在浓缩过程中保持相对稳定。Curcio等「m采用膜蒸馏一结晶方法回收L一苹果酸生产过程中未反应完全的反丁烯二酸。实验中采用平均孔径为0.2 N.,m、有效面积为0.1 mz的中空纤维PP膜组件，两侧温度分别为32℃和14 0C，得到了反丁烯二酸晶体。在料液中过饱和度为1.05 -1.40的条件下，采用过滤装置和一定的循环流速可以有效地防止晶体在膜表面上沉积，而且在运行的lOh内，膜蒸馏通量基本稳定，膜未发生润湿，疏水性能完好。
1.5鼓泡结晶技术
基于精馏塔分离一硝基甲苯过程中存在塔的高度大、填料造价高、分离能力受塔的直径制约、维修难度大、能源消耗多、工艺操作要求严格等问题，辽宁北方锦化聚氨醋有限公司的王志伟「l4]对现有技术进行改造并提出了鼓泡结晶技术。鼓泡结晶技术集中体现在鼓泡结晶器这台设备上，该设备的结构分三个部分，第一部分即是设备的上部，为集气分配腔，第二部分为气体收集排除腔，第三部分为鼓泡结晶工作部分。鼓泡结晶技术的优点主要包括三方面:C1)鼓泡结晶器是在气体鼓泡作用的同时完成结晶过程的，增强了传质、传热的效果，加速结晶过程，缩短结晶作业周期。C2)用折流杆代替折流板，液体在流动过程中基本上没有层流现象，这样既增强了传热，又减少流体污垢在换热管表面沉积，增强换热管传热效果，液体经过每层折流杆都是一样，使得结晶器的换热面积得以最大限度地发挥作用。C3)冷却水采用等阻力降分配，鼓泡结晶器的冷却水进口和出口均采用了等阻力降分配的原理，使得冷却水在列管周围均匀分布，有效地提高了换热面积的利用
率。
改造后的运行实践证明，鼓泡结晶技术在一硝基甲苯生产中的应用是成功的，既节省了大量的改造资金，简便了工人的操作，又大量降低了能源消耗，降低了维修难度，提高了生产能力。对同样的4万t/a的生产能力，采用原有精馏塔分离工艺流程的总投资额是鼓泡结晶器的5 }-6倍左右，能耗上需使用巧t的中压蒸汽，采用鼓泡结晶技术可以利用热水代替中压蒸汽，同时水又能循环使用。这样通过结晶器的应用，优化了原有的生产工艺，充分发挥和挖掘了原有装置的潜力，使其综合能力得到了较大的提高。
1.6超临界流体结晶技术
超临界流体(SCF)是指物质处于临界温度和临界压力以上时的特殊状态，是一种非凝聚性的高密度流体，具有独特的物理化学性质。利用SCF结晶可以得到粒度分布均匀且纯度高的晶体，可用于制备特殊材料和结晶分离热敏性物质等。SCF结晶技术作为一种崭新的结晶分离技术，根据分离方法的不同，可分为超临界溶液快速膨胀结晶法(RESS) ,超临界流体抗溶剂结晶法(SAS)以及超临界流体梯度结晶分离法等。
RESS是指将溶质溶解于SCF中形成溶液，在极短的时间内快速膨胀到低压或常压体系，SCF很J决变成气体，溶质在极高的饱和度下形成超细晶体。此过程可以控制晶体的粒度及粒度分布，是传统结晶过程较难实现的。陈鸿雁等「叫各RESS技术应用于药物的微粉化，获得了1 N.,m左右的灰黄霉素晶体微粒。陈兴权等「16呼巴RESS用于中草药有效成分的细化，得到了平均粒径较小的。一细辛醚的微粒，细化后的。一细辛醚微粒可做成注射针剂或缓释胶囊。1Vfishima等「u]在RESS的研究中，用乙醇等非溶剂作为共溶剂增加聚合物在SCF中的溶解度，制备了聚合物微粒，并且避免了聚合物的团聚。
SAS又称气体抗溶剂结晶法(GAS)和压缩气体结晶法(CPCA)，是指以SCF为抗溶剂与
溶液相混合，使溶液膨胀形成微滴，在较短的时间内形成较高的过饱和度，溶质结晶析出，得到粒度分布均匀的晶体颗粒。SAS可应用于药物的微粉化，将氮甲基毗咯烷酮CNNIP)或二甲亚飒(DMSO}中的阿莫西林溶液连续喷射到超临界COZ中，可以得到球形的非聚集的阿莫西林晶粒「lA]，平均粒径在0.25 ^-" 1.2 },A,m之间。Sarkari}`9}用PCA法以COZ作抗溶剂得到平均粒径为1.04 N.,m的球形灰黄霉素，0.5^2.5 N.,m的球形聚L-乳酸微粒和灰黄霉素与聚L一乳酸的共聚物，药物和生物可降解聚合物共同沉析有利于控释药物或靶向药物的应用研究。Theiring}Z0}用GAS法以COZ或NH:为抗溶剂从有机溶液或水溶液沉析溶菌霉、胰岛素和肌球素等蛋白质微粒，微粒大小在0.05 }-2.0N.,m之间。
超临界流体梯度结晶分离法是萃取、结晶、吸附、层析等化工过程和流体扰动、重力沉降等物理过程的集成。过程特点是SCF通过静态多组分溶液，在预置的结晶器上结晶析出多组分固相物质，并且呈梯度分布，产生类似于以SCF为展开剂的薄层层析效果，在结晶器的不同部位可以得到不同组分的物质。潘见mo首次提出了这一技术，并应用于结晶纯
化天然产物的提取物。银杏内醋具有扩张脑血管、改善记忆、降低心肌张力等作用。潘见利用SCF梯度结晶分离技术成功地对银杏叶提取物的有效成分进行了分离，将银杏总内醋的含量从6%一步提高到80%。
2总结
对于蒸馏一结晶藕合工艺，塔顶结晶冷凝器的内部设置需进一步完善，操作条件及固液平衡数据的合理设计等还需要进一步研究。离解萃取结晶法目前主要还是应用于有机酸(酚类)、碱(杂环碱)的分离，如果将此过程推广至络合反应、加合反应、鳌合反应、配合反应等类似过程，将会使该新型分离技术发挥更大的作用。此外该过程的概念与机理仍存在较大分歧，需进一步探究。诱导沉淀结晶技术目前主要应用于水质的软化，随着技术的发展，可以开发研究更为理想的诱晶材料，同时可以考虑该技术在其他方面的应用。目前制约膜蒸馏一结晶技术发展最为关键的问题就是研制出疏水性强、膜孔孔径合适、孔径分布较窄、孔隙率较大、强度适当、价格较低的膜材料，并可以实现工业化生产。随着膜材料科学和工业的迅猛发展，膜蒸馏一结晶工艺将会得到更为广泛而深入的研究。SCF结晶技术因其独有的特点在结晶分离中表现出明显的优越性。然而该技术的进一步深入研究还存在一些问题，如高压下结晶过程的机理、产品的稳定性与晶体结构、结晶工艺条件之间的依赖关系、高压环境下结晶过程的具体基础数据的测定、结晶过程的模拟和控制等。由于其机理的研究还不够充分，限制了该技术的实际应用。随着技术理论研究的不断深入，必将有更为广阔的应用前景。从鼓泡结晶技术的应用来看，只有通过技，的不断创新与改造，才能使企业的发展更具生机生活力。
参考文献:
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生物工程下游技术
专业：生物科学与生物技术
姓名：李珍花
班级：B110708
学号：B11070814
结晶分离技术在制药工业中的应用
《结晶分离技术在制药工业中的应用》 学院：化学化工学院 专业：制药工程 班级：121班 姓名：陈子阳 学号：20120934105 日期：2014年12月10日
摘要：结晶分离技术在制药工业中的应用非常广泛，为数众多的原料药及医药中间体的最终分离或提纯都是应用结晶方法进行，并且形成晶态物质的最终产品，所以，结晶过程又是直接影响产品质量的重要环节之一。目前制药工业由于其产量小、间歇操作等特点，其实用的结晶器多数属于比较落后的老设备。 关键词：结晶结晶过程结晶分离结晶器 一、结晶的基本原理 结晶是固体物质以晶体状态从蒸气、溶液或熔融物中析出的过程。结晶是对固体物料进行分 离、纯化的单元操作过程，显然固体物质（溶质） 在溶剂中的溶解度直接影响到结晶过程。而溶液 的过饱和度则是工业结晶工程进行的主要推动力。
能够与固相处于平衡的溶液就称为该固体的饱和溶液，而此时的溶解度则是该溶质的饱和溶解度。我们通过溶解度平衡曲线来表现不同温度下溶质在同一溶剂的溶解度是不同的。若将过饱和溶液继续冷却，那么澄清的溶液中就会开始析出晶核，这种不稳定的状态区称为不稳区。标志溶液过饱和而欲自发地产生晶核的极限浓度曲线称为超溶解度曲线，它与溶解度平衡曲线之间的区域称为结晶的介稳区。 在工业结晶过程中只有尽量控制在介稳区才能避免自发成核以得到平均粒度较大的晶体。溶液的过饱和是发生晶析过程的必要条件。 二、结晶的过程 在结晶的实践中可以观察到推动力越大，结晶
速率愈大的现象，而且在这种情况下往往获得的结晶颗粒数且颗粒细微；相反则会获得较少的颗粒数和较大的晶粒。将析出结晶的细微颗粒连同母液一起放置，结果是颗粒数减少而颗粒增大。因此在结晶析出的过程中存在着晶核的生成和晶体的成长两个并存的过程。 在工业结晶过程中首先要力图避免发生初级成核，以防止由于晶核的过多而造成晶体无法继续成长。结晶时间的延长有利于晶体的成长。同时为了达到较高的纯度，往往需要对晶体进行重结晶操作。 三、结晶分离技术的发展与研究 结晶分离技术近年来发展很快,除了传统的冷却结晶、蒸发结晶、真空结晶等进一步得到发 展与完善外,新型结晶技术如等电点结晶,加压结 晶、萃取结晶等也都在工业上得已应用或正在推
染整技术论文【最新版】
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业的全面，协调，可持续。现代精细化工技术的进步也促使纺织品在保暖、美观的同时，趋于多功能化和智能化。随着国内外对于染整加工新技术的研究与开发一些具有创新性、前瞻性和实用性的新技术很快就会被开发出来，不但提高了染整业的环保节能水平，还促使染整行业朝着生态和清洁方向发展。 一、生态染整技术 1、生态染料。随着石油化工的发展而飞速发展，合成染料几乎取代了天然染料，然而随着资源问题的出现，石油资源的消耗开始显现出合成染料的原料的不足，因此，人们开始对天然染料、新型生态环保染料产生了浓厚的兴趣。 (1)天然染料。天然染料可用于纤维素纤维，蛋白质纤维以及部分合成纤维。运用传统的染色工艺对织物进行染色，上染率及织物色牢度都较差。近年来，天然染料染色在工艺和技术上有了很大提高，获得了理想的染色效果。 (2)新型环保型合成染料。目前，国内外对环保型合成染料的研究开发主要集中在活性染料和分散染料，同时还有一些直接染料，还原染料、酸性、阳离子染料等。这些开发的新型染料呈现出一次性上染率高、高吸尽率、高上染率、高固色率以及优异的色牢度的特点，同
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结晶分离技术新进展 【摘要】：概述了结晶分离理论和模拟优化的发展,综述了冷却剂直接接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏2结晶耦合、氧化还原2结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。合理设计结晶器及结晶工艺是实现结晶分离工业化的可靠保证,对降膜结晶装置、Bremband 结晶工艺和板式结晶器进行评价。指出今后需深入进行新型结晶分离装置与工艺、工艺的工业化、结晶过程传热传质机理方面的研究。 关键词:结晶;分离;结晶器;工艺 【摘要】：概述了结晶分离理论和模拟优化的发展 ,综述了冷却剂直接接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。合理设计结晶器及结晶工艺是实现结晶分离工业化的可靠保证 ,对降膜结晶装置、Bremband结晶工艺和板式结晶器进行评价。指出今后需深入进行新型结晶分离装置与工艺、工艺的工业化、结晶过程传热传质机理方面的研究。 溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用,随着工业的发展,高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛,工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段,国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。 1 结晶理论的发展 结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。多年来,众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论[1 ] ,例如,粒数衡算理论及其相关理论、评价熔融结晶过程以及熔化过程的一些关系式的提出等; Kirwan 和Pigford 基于活化状态模型发展了熔融液中晶体生长的界面动力学绝对速度理论[2 ] ;将计算流体力学的方法与粒数衡算理论相结合,通过模拟的方法揭示沉析动力学和流体力学之间的相互作用等。结晶是一个重要的化工过程,溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤:晶核生成和晶体生长。晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核;而在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等。例如声场对结晶动力学的影响,张喜梅等[3 ]就系统地研究了声场对溶液成核、溶液稳定性及晶体生长的影响,并深入探讨了其影响机理,为创造一种靠外力场强化工业结晶过程新单元操作提供了理论依据,将促进溶液结晶理论的发展。在过饱和溶液中附加声场,会产生空化气泡,气泡的
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反应萃取技术的研究进展与应用 摘要：化工过程强化技术是节能减排的重要途径，其包括设备强化和方法强化，反应萃取技术就是方法强化的技术之一。本文综述了反应萃取技术的基本原理及其分类。并介绍了其研究现状和在各个领域的应用，并对其今后的发展前景做出了预测。与传统的萃取技术相比较，反应萃取技术作为一种新型耦合技术能显著提高效率、减少废物排放，是一种高效、节能、清洁、安全、可持续发展的化工新技术。 关键词：反应萃取；进展；应用；超临界 Research Progress and Application of Reactive Extraction Technology ABSTRACT:Chemical process intensification technology is an important way of energy saving and emission reduction. It includes equipment strengthening and methods strengthening, and reaction extraction technology is one of the methods strengthening. The basic principle and classification of reaction extraction technique are reviewed in this paper.Its research status and application in various fields are introduced, and the prospect of its future development is forecasted. Compared with the traditional extraction technology, the reaction extraction technology can improve efficiency and reduce waste emissions, which is a new technology for chemical engineering, energy saving, clean, safe and sustainable development. KEY WORDS:Reaction extraction; Development; Application; Super critical
中国功能晶体研究进展
185 https://www.wendangku.net/doc/a211047409.html, Volume 1 · Issue 2 · June 2015 Engineering 中国功能晶体研究进展 王继扬１*，于浩海１，吴以成２，Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｕｇｈｔｏｎ３ 摘要：功能晶体是现代科学技术发展的基础材料之一，在当前 信息时代发挥着重要和关键的作用。本文总结了若干功能晶体的研究进展，综述了中国功能晶体的现状及重大成就和重要应 用，讨论了功能晶体面临的挑战和机遇，提出了可能的发展方向。 关键词：功能材料，激光晶体，非线性光学晶体，闪烁晶体，弛豫型铁电晶体，半导体 1?引言 晶体是具有长程有序的固体材料，功能晶体是力、热、电、磁、光、声等各种能量形式转化的媒介，是现代科学技术发展的基础材料之一。例如，众所周知的宝石——金刚石晶体由于其极高的硬度、优越的热学和电导性能，掺杂后还有半导体性质，是一种优秀的功能晶体；单晶硅是集成电路的基础，推动了计算机及其相关技术的蓬勃发展，使人类进入了信息时代。功能晶体的人工制备始于1900年法国科研工作者生长人工红宝石 (刚玉) 晶体用于制造手表轴承。人工晶体是针对特定需求而专门生长的高纯度和高度完整性单晶体，在现代科学技术中，人工晶体起着关键作用。 根据主要效应和应用，功能晶体可分成：激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、压电晶体、热释电晶体和闪烁晶体等。此外，大多数半导体晶也具有功能效应，属于功能晶体。目前，功能晶体在众多先进光电子和微电子设备起到了不可或缺的作用。 激光是20世纪四大发明之一，激光晶体是其核心和物质基础，标志着激光器的发展历程。1960年，Maiman 以红宝石晶体 (Cr 3+:Al 2O 3) 为激光介质，发明了首台激光器，标志着激光的产生[1]；20世纪70年代，掺钕钇铝石榴石 (Nd:Y AG) 激光晶体首次实现激光输出，推动了中高功率激光的发展；20世纪80年代，钛宝石 (Ti:Al 2O 3) 激光晶体的发展奠定了可调谐激光器 (范围为660~1100 nm) 和超快、超强激光器的基础。20世纪80年代晚期，激光二极管的商业化促进了全固态激光器的迅速发展；20世纪90年代，掺钕钒酸钇 (Nd:YVO 4) 晶体生长瓶颈的克服，促进了高效、紧凑全固态激光器和激光技术的广泛应用。 通常情况下，一种激光器仅发射一种或数种具有特定波长的激光，不同的应用和需求需要不同波长的激光。非线性光学晶体可通过非线性光学效应产生不同波长激光。非线性光学效应是指当激光通过非线性光学介质时，会诱发非线性光学介质的非线性极化，从而产生非线性谐波，如倍频、差频、和频、光参量振荡和光参量产生等。具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。 本文概述了中国功能晶体的最新研究进展，涉及激光晶体、非线性光学晶体 (包括深紫外、可见、红外以及太赫兹波段等) 、闪烁晶体、弛豫铁电体和宽禁带半导体晶体等，并讨论了可能的发展方向。 2?功能晶体现状 2.1?激光晶体 激光晶体是可以通过电泵浦或者光泵浦实现激光输 1 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China; 2 Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 3 Department of Physics and Astronomy, Bowling Green State University, Bowling Green, OH 43403-0001, USA * Correspondence author. E-mail: jywang@https://www.wendangku.net/doc/a211047409.html, Received 22 June 2015; received in revised form 28 June 2015; accepted 30 June 2015 ? The Author(s) 2015. Published by Engineering Sciences Press. This is an open access article under the CC BY license (https://www.wendangku.net/doc/a211047409.html,/licenses/by/4.0/)英文原文：Engineering 2015, 1(2): 192–210 引用本文：Jiyang Wang, Haohai Yu, Yicheng Wu, Robert Boughton. Recent Developments in Functional Crystals in China. Engineering , DOI 10.15302/J-ENG-2015053 Advanced Materials and Materials Genome—Review Research
熔融结晶技术
熔融结晶技术 摘要： 关键字： 一、前言 结晶作为一种典型的化工单元操作，在产品的分离精制过程中有着重要的作用。结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程[20]。众多的化工产品及中间体产品等晶态物质都是应用结晶方法分离或提纯而形成的。按大化学工程产品品种计，约有2/3 的品种是固体产品；在制药行业中也有85%的产品是固体形态[21]。在食品、化肥、冶金、医药、染料、材料等工业中，结晶都是关键的单元操作[22]。工业结晶一般可以分为溶液结晶、熔融结晶、升华结晶和沉淀结晶四大类，其中，熔融结晶技术是一种高效低能耗的有机物分离提纯方法，是上世纪六十年代开发、七十年代发展起来的一种新型分离技术，现在正逐渐受到国内外科学界与工业界的关注[23]。这主要有两方面的原因：一是由于社会环保型生产技术的要求。熔融结晶不需要溶剂，因而除去了溶剂回收工序，减少了污染。二是由于工业生产上对有机物纯度的要求越来越高[21]。比如在医药工业中[24]，药物的应用达不到应有的效果常常是由于其提炼不纯、微量毒副作用物质的存在引起的，而熔融结晶分离出的产品的纯度很容易达到ppm 级的要求。相对于常规的分离方法，如精馏等，熔融结晶分离有机物需要的操作温度较低，物质的结晶潜热远低于汽化潜热，因此能耗低，而且还很容易制备高纯或超纯产品。因为对于很多同分异构体的有机物，其沸点相差很小，精馏法往往不能适用，然而它们的熔点通常相差都比较大，利用熔融结晶的方法可以将其分离开来；精馏法也不能用于一些热敏性有机物的分离，因为这些有机物容易在高温下发生分解或聚合，但是熔融结晶分离过程的操作温度通常比精馏低，因而能够很好地将这些物质分离提纯。 二、熔融结晶的基本概念 2、1熔融结晶 熔融结晶是一种新型的分离技术，它是根据待分离物质之间凝固点的不同，通过逐步降低初始液态混合物进料的温度达到部分结晶来实现的，结晶析出的固体相具有与残液不同的化学组成，从而达到分离提纯的目的[19]（硕士论文和树宝）2、2熔融结晶原理 熔融结晶过程的推动力是熔融液中某组分的过饱和度或者过冷度，其过程分为结晶和发汗两个过程。结晶过程是熔融液的温度在逐渐下降的过程中，某组分在熔融液中处于过饱和状态，开始成核，并逐渐增长为晶体；晶体在增长过程中，不可避免的会将母液的杂质包藏到粗晶体中，所以粗晶体要经过发汗过程来提纯。下面简要介绍一下结晶、发汗的机理和晶层杂质的包藏。熔融结晶过程可分为结晶和发汗两个过程。 2、2、1结晶机理
结晶技术的研究进展及应用
结晶技术的研究现状及应用 摘要：简要概述了目前工业结晶的技术现状，阐述了蒸馏一结晶祸合技术、离解萃取结晶技术、诱导沉淀结晶技术、膜蒸馏一结晶技术、鼓泡结晶技术及超临界流体结晶技术的原理与应用现状。提出了不同结晶技术目前存在的主要问题并对其研究动向进行了展望。 关键词：结晶研究现状应用 前言 结晶是化工分离单元中一个基本的工艺过程。结晶过程具有可以分离出高纯或超纯的晶体、能耗较低且操作安全等优点。随着人们对结晶技术的研究，结晶过程也越来越多地与其它工艺过程相结合，由此出现了结晶藕合技术，它可以解决简单单元操作—精馏、萃取、吸附等不能解决的问题，在分离新产品的过程中有着非常重要的作用。 1技术原理与应用 1.1蒸馏一结晶藕合技术 常用的蒸馏过程要求分离体系中组分间的挥发度相差较大，对于共沸体系，因为组分间的挥发度差别较小，很难用蒸馏方法进行分离。对于一些易结晶的共沸体系来说，组分间的沸点比较接近，但熔点相差很大，沸点接近增加了分离的难度，熔点高又会使易结晶物质难以控制。蒸馏一结晶藕合技术既可以解决操作过程中所遇到的问题，又可以利用熔点差大的特点加强分离。对于一些沸点接近、熔点相差较大的有机物质，单纯采用精馏的方法，不仅耗能，而且产品纯度也比较低，而单纯采用结晶工艺，需要多级结晶器，成本高、效率低。利用它们熔点差较大的特性，使用精馏一熔融结晶藕合工艺，不仅能够简化生产工艺，提高产品质量，而且还可以降低生产成本、减少环境污染，是分离有机产品的非常有发展前途的工艺。蒸馏一结晶藕合工艺在精茶等易结晶物质的提取分离中得到了成功的应用。耿斌[m 通过蒸馏和熔融结晶技术的结合来提高间苯氧基苯甲醛c}B}的含量，既解决了产品的品质问题，又提高了收率，而且节约了大量能源。叶青等口]运用减压精馏一熔融结晶藕合技术成功分离提纯了人造廖香，实验结果表明，该技术可以将人造廖香的纯度提高到98%、总收率可以达到54%，比原始工艺提高了13%。侯文杰口]利用精馏和溶剂重结晶藕合方法，从苯加氢装置的苯塔残液中提取了联苯，精馏后联苯的纯度达到95 %，进一步重结晶可以将纯度提高到99.5 % }; 1.2离解萃取结晶技术 离解萃取结晶技术是一种新型的适用于分离物性相近的组分特别是有机物同分异构体与热敏物料的有效方法，它是一种双相分离技术，根据混合物组分间分配系数与离解常数的不同，可应用于有机酸或碱的分离。一个单级的离解萃取过程中的平衡混合物体系包括待分离组分的有机相与溶剂，其中溶剂是由水和与水不相溶的液体形成的混合溶剂，水相中含有一定量的中和试剂，恰好可以中和有机相中的强组分。待分离的有机组分按其分配系数的不同，在有机相和水相之间进行分配，水相中的中和试剂按照待分离组分离解常数的不同而优先与强组分反应，生成不溶于有机相的盐后保存于水相，则水相中富含强组分生成的盐，有机相中富含弱酸C}彭，这样就可以将待分离的离解常数与分配系数不同的组分加以分离。 Gaikar和Sharma在离解萃取的理论基础上提出了一种新型分离工艺—离解萃取结晶0-41。它是一种双相或三相分离技术，同时利用组分间离解常数与分配系数的不同，组分与外加萃取剂化学亲和力的不同以及生成的配合物在溶剂中溶解度的不同来分离上述物系。离解萃取结晶过程主要包括萃取、反应、沉淀结晶三个步骤，根据待分离组分离解常数和分配系数的不同，选择合适的溶剂、萃取剂即可实现高效分离。 曾凡礼等[5]利用离解萃取技术对含7O% }-BO%对甲酚的甲酚混合物原料液进行分离，最终收率大于90%，产品纯度大于99%。向待分离的甲酚混合物中加入一定量的萃取剂与
《溶液结晶过程研究进展》
溶液结晶过程研究进展 摘要：结晶过程是化工过程中重要的操作单元之一，在介绍结晶过程分类的基础之上，提出影响溶液结晶过程的一系列因素，最后总结了如何合理把握好影响结晶过程中的因素，将会使结晶技术更加成熟与完善。 关键词：溶液结晶；结晶过程；强化 引言 结晶是一种历史悠久的分离技术，是化工制药、轻工等工业生产常用的精制技术，可从均质液相中获得一定形状和大小的晶状固体。结晶过程是化工过程中重要的操作单元之一，为数众多的化工产品及中间产品都是以晶体形态出现的，如一些无机盐晶体、蛋白质晶体、糖、食盐等。许多现代制备技术,例如外延生长、有机模板调制下的结晶、生物矿化、分子和纳米粒子的形成及自组装、大分子结晶等，都基于对结晶过程的有效控制[1]。不仅传统工业结晶操作技术与设备在不断更新，而且新兴行业，如生物工程与生命科学、材料工业、催化剂制造、能源与环境、信息与通讯、电子行业也都离不开结晶技术。工业结晶作为跨世纪发展的化工技术，将成为21世纪高新技术发展的基础手段之一。 溶液结晶过程通过改变操作条件或添加晶种物质使体系中关键组分的溶解度（或过饱度）发生变化，体系由平衡稳定状态转变为非稳定状态，促使新相产生，从而达到结晶物质与体系中其它混合物分离的目的。溶液结晶过程是物质从液态转变为结晶态的过程，要经历两个步骤：结晶成核和晶体生长。结晶成核是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核；而在晶核的基础上成长为晶体，则为晶体生长。 1 结晶过程分类 结晶过程可以根据不同的方式进行分类，一般根据过饱和度的产生方式进行分类，如冷却结晶蒸发结晶、超声波结晶和高压结晶等[2]。 冷却结晶主要是使溶液冷却而变得饱和的结晶方法，适用于溶解度随温度的降低而显著下降的物质[3]。冷却结晶有自然冷却结晶、夹套冷却结晶、蛇管冷却结晶、喷雾冷却结晶、自冷冷却结晶、长槽搅拌冷却结晶、真空冷却结晶和外部循环冷却结晶等。 蒸发结晶是通过加热溶液，使溶剂蒸发，改变溶液的浓度，溶液由非饱和状态变为饱和状态，再进入过饱和状态进行结晶操作的过程。蒸发结晶可以分为真空蒸发结晶和恒温蒸发结晶。功率超声是利用超声振动能量，在介质中产生强大的剪切力和高温，以改变物质的组织结构状态、功能或加速这些改变过程，引发或强化机械、物理、化学、生物等过程，提高这些过程的质量和效率，得到理想效果的技术。功率超声与结晶过程的耦合的研究也由来已久，适宜的功率超声能通过影响结晶过程的热力学和动力学过程，从而控制结晶过程，获得不同需求的晶体。关于超声波结晶的作用机理，目前得到普遍认同的具有3种作用机制[4]，即热学机制、机械力学机制和空化机制。 高压结晶是利用加压使物系的液、固相发生相变的一种新型分离精制技术。其优点是生产效率高、处理周期短，可从低浓度物系中分离得到高纯度产品而不受其他操作条件的限制，高压结晶可以提高目的组分回收率。高压结晶对提纯物质的生产率、纯度和收率均有大幅度的提高。虽然高压结晶具有以上优点，但由于高压结晶需要高压设备，导致了设备投资增加，系统维护复杂，且高压相平衡数据难以获得，使高压结晶的工业化应用受到限制。 2 结晶过程影响因素 影响整个结晶过程的因素很多，如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等[5]。 超声强化溶液结晶的研究在国内外不是非常多，但已越来越受到一些科研机构和研究人
氟化铵结晶过程的研究
贵州大学 2010届硕士研究生学位论文 氟化铵结晶过程的研究 学科专业：化学工艺研究方向：精细磷化工导 师： 李天祥研究生： 雷 丹 中国﹒贵州﹒贵阳2010年5月
目录 摘要................................................................................................................................I ABSTRACT..............................................................................................................................II 第一章文献综述 (1) 1.1氟化铵的性质、用途和前景 (1) 1.1.1氟化铵的性质 (1) 1.1.2氟化铵的用途 (1) 1.1.3氟化铵的前景 (1) 1.2氟化铵生产方法简介 (1) 1.3用磷肥副产物生产氟化铵的现状，与使用其他原料相比优势 (2) 1.4氟化铵净化方法研究进展 (4) 1.4.1化学沉淀法 (4) 1.4.2结晶法 (5) 1.4.3离子交换法 (5) 1.4.4溶剂萃取法 (5) 1.5结晶法简介、结晶法净化氟化铵研究进展 (6) 1.6本文研究的内容及意义 (6) 1.6.1本文研究的内容 (6) 1.6.2本文研究的意义及目的 (8) 第二章氟化铵溶解度和过饱和度的测定 (10) 2.1溶解度实验部分 (10) 2.1.1实验原理 (10) 2.1.2实验仪器和药品 (10) 2.1.3实验步骤 (10) 2.1.4实验结果与讨论 (11) 2.2过饱和度实验部分 (14) 2.2.1实验原理 (14)
溶析结晶研究进展[1]
收稿日期:2003-12-02 作者简介:鲍 颖(1974-),女,天津人,博士后,主要从事工业结晶的研究。联系人:鲍 颖,电话:(022)27405754,E -mail :chem3baoying @https://www.wendangku.net/doc/a211047409.html, 。 文章编号:1004-9533(2004)06-0438-06 溶析结晶研究进展 鲍 颖 1,2 ,王永莉1,王静康 1 (11天津大学化工学院,天津300072;21天津经济技术开发区企业博士后工作站,天津300457) 摘要:溶析结晶是一种常见的分离提纯方法,广泛应用于化工、医药、食品等行业。近年来人们拓 展了一些新的研究方向,比如显著影响结晶产品性质的溶析剂加入点的混合技术,与超临界流体技术耦合的溶析结晶微粒制造技术。本文从应用开发、动力学、聚集与混合、晶形与多晶型、超临界流体溶析结晶五个方面回顾了溶析结晶的研究进展。关键词:溶析结晶;动力学;混合;晶形;多晶型;超临界流体中图分类号:T Q02816 文献标识码:A Progress in Dilution Crystallization BAO Y ing 1,2 ,W ANG Y ong -li 1,W ANGJing -kang 1 (11School of Chemical Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China ; 21P ost -D octoral S tation of T ianjin Economic and T echnological Development Area ,T ianjin 300457,China ) Abstract :Dilution crystallization is a usual method for separation and purification.It is widely used in chemical industry ,pharmaceutical industry ,food industry and s o on.S ome new research fields were extended in recent years ,for instance ,study on mixing technique of diluent entrance ,where mixing situation markedly affect crystal characteristics and study on finely crystal preparation by dilution crystallization coupled with supercritical fluid technique.In this paper ,the progress in five aspects including application and development ,kinetics ,mixing and agglomeration ,crystal shape and polym orph and supercritical fluid dilution crystallization were reviewed for dilution crystallization. K ey w ords :dilution crystallization ;kinetics ;mixing ;crystal shape ;polym orph ;supercritical fluid 溶析结晶属溶液结晶范畴。它操作温度低,特别适用于热敏性物质如抗生素、炸药的制备;它能耗低,如溶析结晶NaCl 的能耗比四效蒸发结晶工艺的能耗低29% [1] 。这些显著优点使其在产品的分离 提纯中发挥着越来越重要的作用,由此也带动了溶析结晶技术的进步。除了有关工艺开发和动力学这些工业结晶常规的应用和基础研究外,近年来还拓展了溶析剂入口处的混合技术、超临界流体溶析结晶技术等特有的研究领域。本文将从这几个方面对溶析结晶的发展进行讨论。 1 应用开发 溶析结晶主要应用于热敏性物质的提纯精制,在这方面它具有得天独厚的优势。同时,它使某些 大宗化工产品传统的提纯制备工艺面临着严峻的挑战。以溶析结晶替代蒸发结晶生产NaCl 是非常有前景的。另一个例子是制备无水Na 2C O 3。无水Na 2C O 3的转变温度为109℃,高于其常压水溶液的 沸腾温度。若采用加压蒸发结晶一步得到无水 2004年11月N ov.2004 化 学 工 业 与 工 程CHE MIC A L I NDUSTRY AND E NGI NEERI NG 第21卷 第6期 V ol.21 N o.6
维生素C生产中提取工艺研究进展
维生素C生产中提取工艺研究进展 发表时间：2018-01-20T19:06:29.420Z 来源：《基层建设》2017年第32期作者：朱玲王蕾 [导读] 摘要：综述了维生素C生产中提取的传统工艺和改进工艺，，重点介绍了目前生产常用的超滤法、纳滤法、离子交换法和减压浓缩法等提取技术的分离机理以及各自的优缺点，并指明了提取技术今后的发展方向。 沈阳东北制药设计有限公司辽宁省沈阳市 110027 摘要：综述了维生素C生产中提取的传统工艺和改进工艺，，重点介绍了目前生产常用的超滤法、纳滤法、离子交换法和减压浓缩法等提取技术的分离机理以及各自的优缺点，并指明了提取技术今后的发展方向。研发先进的提取技术，应用于生产，提高古龙酸的质量和收率，也是降低成本、提高VC质量和收率的重要手段。 关键词：维生素C 2-酮基-L-古龙酸超滤膜纳滤减压浓缩 维生素C（化学名L-抗坏血酸，简称VC），是一种人体不能合成的维生素，是世界卫生组织和联合国工业发展组织共同确定的二十六种基本药物之一。主要应用于医药、食品、饲料、化妆品和生化试剂等领域，具有相当广阔的市场前景。 我国目前采用二步发酵法生产VC，其生产过程包括发酵，提取，转化三大步骤，是世界上公认的较先进的生产方法[1]。其中提取工艺中古龙酸的质量和收率对于提高VC的质量和产率有着至关重要的影响。古龙酸，全称2-酮基-L-古龙酸，是维生素C的重要前体。二步发酵法两次发酵以后，发酵液中仅含8％左右的古龙酸，而残留菌丝体、蛋白质、多糖或悬浮微粒等杂质的含量却很高。这使古龙酸的分离提纯比较困难，处理费用较高。因此采用先进的提取技术，提高古龙酸的收率和质量，也是整个VC生产中降低成本、提高收率和增加经济效益的重要手段。 1 传统工艺 1.1 加热沉淀法 加热沉淀法是提取古龙酸的传统工艺。该法采用氢型离子交换树脂柱树脂，调pH至蛋白质的等电点后加热除蛋白。此工艺会能耗大，树脂污染严重，古龙酸因受热遭到破坏，收率低。因此该法已经逐渐被其他分离手段取代。 1.2 化学凝聚法 化学凝聚法是通过加入化学絮凝剂来除去蛋白质、菌体、色素等杂质，避免了加热沉淀时的能耗和有效成分的损失。但仍存在蛋白分离不彻底、染菌处理效果不好、引入新的化学物质增加环境污染以及产品的质量和收率较低的缺点。 2 改进工艺 2.1 超滤法 超滤法[2]是一种现阶段较成熟的膜处理技术。其基本分离原理是根据膜孔大小的不同选择性筛分不同分子量的物质。超滤膜使得发酵液中蛋白质，菌丝体等杂质截留下来，达到分离的目的。该法的优点是污染少、能耗低、古龙酸成分得到了极好的保留、收率高、操作简单、容易实现自动化连续化生产。我国的东北制药厂1995年从丹麦引进目前全国最大膜面积的平板超滤装置后，古龙酸的分离提纯成本得到极大的降低，其收率和生产的自动化、连续化程度也明显提高。其缺点是设备一次性投资较大，膜容易堵塞，装置的通量、抗污染能力尚待提高等。 随着新型膜材料技术的开发，如陶瓷膜、不锈钢膜等的应用，超滤法的应用效果将会进一步的提高，产品的收率和质量也会进一步提高。 2.2 纳滤法 纳滤膜分离[3]是一种相对较新的分离技术。纳滤是一种压力驱动膜分离过程，介于反渗透与超滤之间。古龙酸料液通过膜的截留作用，使料液中约1/2体积的水透过膜被除去，古龙酸被截留，从而提高料液浓度，达到浓缩效果。纳滤膜分离和超滤膜分离一样，过程无相变、能耗低、操作简单，特别适用于热敏性物质的分离和浓缩。同样，纳滤膜也存在容易被污染和堵塞，使操作压力增加、膜通量降低、物料浓缩倍数降低和浓缩周期延长的缺点。 2.3 离子交换法 离子交换法可采用弱碱性离子交换树脂从发酵液中直接提取古龙酸，用甲醇-硫酸溶液洗脱,将洗脱液直接用于甲酯转化,省去浓缩结晶步骤。此法浓缩倍数可达4左右。此外也可将超滤液（古龙酸钠溶液）通过强酸性阳离子树脂离子交换，使古龙酸钠转变成古龙酸。同时蛋白体、色素和部分杂质会被吸附在树脂上，使古龙酸的质量得到大大提高。 目前，有VC厂家引进连续离子交换工艺[4]来替代原“固定床”树脂柱交换工艺。连交工艺具有占地面积小，连续性和自动化程度高，可电脑控制的优点，提高了树脂利用率，减少再生剂、洗脱剂和水的消耗，显著提高了经济效益。连交工艺是目前国际离子交换行业最先进的连续化生产工艺。 2.4 减压浓缩法 古龙酸减压浓缩，用真空泵对浓缩罐抽真空，在保持真空度不低于0.096MPa的状态下，控制蒸发温度低于45℃，使物料中溶剂沸点降低被除去，达到提高物料浓度的过程。此法可降低热敏性物质古龙酸在浓缩时被破坏的程度 早在二十世纪八十年代初，设计人员就将三效蒸发器作为一级浓缩的蒸发设备，不但节约大量能源，而且可由计算机控制，提高了自动化程度并降低了劳动强度。此外随着科学技术的发展，MVR蒸发器作为一种更高效节能的蒸发设备被引入国内，逐渐替代传统蒸发器进入VC生产行业。 3 其他方法 除了上述生产过程中常用的提取方法外，有许多研究机构正致力于溶媒萃取法以及超临界萃取法的研究，希望通过找到合适的萃取剂或利用超临界的气体溶液作为萃取剂，避开一系列繁多的分离操作，将古龙酸直接从发酵液中萃取出来，从而对古龙酸的提取工艺进行根本上的革新[4]。 4 结论 近年由于科学技术的发展带来的技术革新，使古龙酸的提取技术得到较大的提高与发展，但其工艺步骤较多，能耗仍较多，且浓缩过程中古龙酸的热损失仍然存在。所以从根本上解决VC提取工艺操作繁琐、能耗较高、污染环境和收率较低的问题将是今后研究的重要方
最新印染废水处理技术的研究进展与动向设计
印染废水处理技术的研究进展与动向设计
毕业论文（设计）报告题目：印染废水处理技术的研究进展与动向专业：环境监测与治理技术 2012年 12 月 16 日
学生毕业设计指导教师意见
摘要 印染厂退浆废水一般占纺织工业废水总量的15-20%，各种浆料分解物酸纤维屑等有机污染物约占总量的一半，退浆废水呈碱性，PH为9~13一般退浆废水COD的平均值能达8000mg/L左右，这些废水处理起来难度很大，在水环境中大量积累，使水体受到严重污染。为了确定目前较为合理的印染退浆废水处理技术，文章总结了国内外印染废水的处理方法，通过比较各种处理技术，得出较为合理先进的处理技术，并展望其处理技术的发展方向，为减少环境污染提供新的技术依据。 关键词：印染废水退浆废水水污染处理技术
1 引言 随着工业化进程的不断深入，全球性环境污染日益破坏着地球生物圈几亿年来所形成的生态平衡，并对人类自身的生存环境构成了严重威胁。我国又是一个水资源短缺的国家，全国每年缺水近400亿立方米，耕地每年因旱减产粮食280多亿公斤；全国660多座城市中大约有400多座城市缺水；城市生活、工业生产年缺水近60亿立方米。水资源短缺问题已成为我国经济发展和社会进步的重要制约因素。 印染行业是工业中的排污大户，印染废水是纺织工业污染的主要来源。据不完全统计，全国印染废水排放量约为（300～400）×104 m3/d，约占整个工业废水的35％。印染废水一直以排放量大、处理难度高而成为人们关注的焦点之一。特别是我国加入WTO后，纺织印染行业增长迅速，其废水排放量不断增加。据统计[1]，中国具有一定生产规模的、有统计资料的印染织物总量2003年为290亿米，加上未能统计的小型印染厂，估计总印染量为320亿米。按平均印染100米织物产生废水5吨计，全国每年产生印染废水约为16亿吨；新型染料、助剂的不断开发和应用，处理难度也在增大。所以，开发研究合理的印染废水处理技术迫在眉睫。 2 印染废水介绍 2.1 印染废水的概念
结晶分离技术
结晶分离技术 摘要：概述了结晶分离技术的原理, 综述了冷却剂直接触冷却结晶、反应结晶、蒸馏结晶耦合、氧化还原结晶液膜、萃取结晶、磁处理结晶等结晶分离方法。并且介绍了结晶分离新技术在一些领域的应用。 关键词：结晶；分离；应用； 溶液结晶在物质分离纯化过程中有着重要的作用, 随着工业的发展, 高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领域的应用越来越广泛, 工业结晶技术及其相关理论的研究亦被推向新的阶段, 国内外新型结晶技术及新型结晶器的开发设计工作取得了较大进展。 结晶理论的发展 结晶分离过程为一同时进行的多相非均相传热与传质的复杂过程。多年来,众多研究者在结晶热力学、结晶成核、晶体生长动力学、结晶习性、晶体形态及杂质对结晶过程的影响等方面进行了大量基础性研究并提出了描述结晶过程的理论[1 ] ,例如,粒数衡算理论及其相关理论、评价熔融结晶过程以及熔化过程的一些关系式的提出等; Kirwan 和Pigford 基于活化状态模型发展了熔融液中晶体生长的界面动力学绝对速度理论[2 ] ;将计算流体力学的方法与粒数衡算理论相结合,通过模拟的方法揭示沉析动力学和流体力学之间的相互作用等。结晶是一个重要的化工过程,溶质从溶液中结晶出来要经历两个步骤:晶核生成和晶体生长。晶核生成是在过饱和溶液中生成一定数量的晶核;而在晶核的基础上成长为晶体,则为晶体生长。影响整个结晶过程的因素很多,如溶液的过饱和度、杂质的存在、搅拌速度以及各种物理场等。例如声场对结晶动力学的影响,张喜梅等[3 ]就系统地研究了声场对溶液成核、溶液稳定性及晶体生长的影响,并深入探讨了其影响机理,为创造一种靠外力场强化工业结晶过程新单元操作提供了理论依据,将促进溶液结晶理论的发展。在过饱和溶液中附加声场,会产生空化气泡,气泡的非线性振动以及气泡破灭时产生的压力,使体系各点的能量发生变化。体系的能量起伏很大,使分子间作用力减弱,溶液粘度下降,增加了溶质分子间的碰撞机会而易于成核,且气泡破灭时除产生的压力外,会产生云雾状气泡,这有助于降低界面能,使具有新生表面的晶核质点变得较为稳定,得以继续长大为晶核。这些都丰富了结晶理论,为结晶理论的进一步发展开辟了新领域。结晶过程所形成的组织结构主要由结晶过程固液界面的形态、晶体生长特征所决定。近年来,国际上越来越多的研究者认识到,开展对结晶过程晶体形貌结构特征的研究,对控制晶体的微观结构并获得所期望的材料性能具有重要意义。 1.结晶分离技术的研究进展 结晶分离技术近年来发展很快,传统结晶法进一步得到发展与完善,新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。随着国际化工市场的竞争日趋激烈,要求化工产品的质量不断提高而成本则不断降低,因此,人们在研究开发新的结晶技术过程中更加重视结晶方法的选择、新型结晶器的开发及结晶工艺的设计。 2.结晶分离技术的分类 结晶分离技术近年来发展很快, 传统结晶法进一步得到发展与完善, 新型结晶技术也正在工业上得到应用或推广。随着国际化工市场的竞争日趋激烈, 要求化工产品的质量不断提高而成本则不断降低, 因此, 人们在研究开发新的结晶技术过程中更加重视结晶方法的选择、
纺织品染整加工基本原理及新技术发展趋势
纺织品染整加工基本原理及新技术发展趋势 姓名：孙旗阳学号：091312206 摘要：新型纺织纤维对纺织品对于提高我国纺织品的核心竞争力起着重要的作用，了解到纺织品练漂、染色、印花、整理等加工基本原理和一些后期处理方法，未来纺织品的发展将趋于高科技化，只用当纺织品与现代科技同步行走才能再创纺织业的辉煌。 关键词：纺织纤维基本原理新技术趋势 提到纺织品染整加工现状及新技术发展趋势。 首先我们要知道什么是纺织品。纺织纤维经过加工织造而成的产品称之为纺织品，中国是世界上最早生产纺织的国家之一。纺织纤维分天然纤维和化学纤维两种。亚麻、棉纱、麻绳等是从植物中获取的，属于天然纤维；羊毛和丝绸来自动物，也是天然纤维。化学纤维的种类很多，例如尼龙、人造纤维、玻璃纤维等等。纤维是纺织品的基本组成物质，纤维与纺织品的使用性能、审美特性和经济性之间存在着非常密切的关系。 纺织品的基本组成物质，纤维与纺织品的使用性能、审美特性和经济性之间存在着非常密切的关系。 纤维对纺织品的使用性能起着决定性的作用。纺织品的使用性能主要包括物理机械性能，如强伸性、耐磨性、耐热性的等，化学性能，如耐酸、耐碱，耐氧化剂以及耐有机溶剂等性能。虽然不同的纱线、织物结构和染整加工对纺织品的使用性能也起着决定性的作用。纤维是影响其审美特性的主要因素。纺织品的审美特性主要指外观风格，包括眼神、光泽、手感、悬垂性、蓬松性和尺寸稳定性等。另外纤维也是影响其产品经济性的重要因素。纺织品的经济性主要包括纤维的成本和加工费用，纺织纤维的优化和选择可以直接影响纺织品的制作成本。 此外，纺织纤维种类的不断增加，促进了纺织品的多样化，尤其是近年来合成纤维的发展。，为纺织品的在纤维上的选择提供了更广阔的天地，使产品的在品种上千变万化，在形态上千差万别，在功能利用上各具特色。 时代在进步，社会在发展，新型纤维的出现也大大改变了纺织品的形态和其产业格局世界各国都把发展新材料作为发展经济、推动技术进步的重要方面，各种新型纺织纤维用于当今高技术领域的重要材料。目前全球新型纤维产品的市场规模超过千亿美元，已成为纺织行业的新型“战略支柱产业”之一。