熔融結晶基本理論、設備及應用

2011年07月30日 作者：圣亞 次

1. 前言

熔融結晶是一種重要的分離、純化及濃縮技術，廣泛應用于化學、醫藥及食品工業。根據結晶過程是發生在溶液中還是熔融混合物中，一般將結晶過程分成溶液結晶和熔融結晶兩大部分。對于有機化合物，熔融結晶是一種非常有效的分離純化手段，可以得到非常純的產品，純度可高達99.99%以上。熔融結晶關注的重點是得到高純度的產品，對產品的粒度考慮較少，因為熔融結晶的產品往往是固體或液體，只是中間經過了一個液體變固體的過程而已。

1.1 定義

在不同的結晶過程中，有兩個概念常常使用，即：溶液結晶（crystallization from solution）和熔融結晶（crystallization from melts）。溶液是指含有兩種或兩種以上的物質形成的均一、穩定的混合物。而熔融是指常溫下是固體的物質達到一定溫度后熔化，成為液態，這種狀態稱為熔融狀態。熔融一般是對純物質熔融狀態而言，比如熔融硅。熔點是純物質的一個基本性質。可是在熔融結晶這個概念里，熔融這個概念被進行了引申和擴大，常用來描述那些室溫下是固態的物質所形成的溶液。對于混合物體系，熔點也不是一個定值，而是隨組成變化而變化，有關熔融體系的相圖將在第二章予以詳細介紹。無論是溶液或熔融體系的相圖，從其結構和所要表達的信息上來看并沒有什么不同。

如何區別溶液結晶和熔融結晶哪？Ulrich[i]教授建議以結晶過程是受傳質控制還是傳熱控制來劃分溶液結晶和熔融結晶。即受傳質控制的結晶過程為溶液結晶，受傳熱控制的結晶過程為熔融結晶。其它以晶體生長速率不同、形成混合物熔點差異大小來等分類，都可以統一以控制因素是傳質還是傳熱來進行劃分。

另外分級結晶（fractional crystallization）這個概念也需要明確，分級結晶是為了得到更純的產品所進行的反復結晶的過程，它既可以從溶液結晶也可以是熔融結晶。而不是單單指熔融結晶過程，這點需要注意。

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