Общие сведения. Способы кристаллизации

Кристаллизация представляет собой процесс выделения твер­дого растворенного вещества из раствора (кристаллизация из ра­створа) или твердой фазы при затвердевании веществ, находя­щихся в расплавленном состоянии (кристаллизация из расплава).

Кристаллизация применяется для получения веществ в чистом виде. Процесс кристаллизации может быть осуществлен следую­щими способами: путем охлаждения растворов, удаления из них части растворителя, высаливания и с помощью химической реак­ции. В промышленности наиболее часто осуществляют первые два способа.

Процесс кристаллизации из растворов включает в себя следу­ющие стадии:

∙ собственно кристаллизация;

∙ отделение кристаллов от маточного раствора;

∙ промывка и сушка кристаллов.

В основе процесса кристаллизации лежит ограниченная спо­собность вещества растворяться в различных жидкостях, называе­мых растворителями. Наиболее распространенным растворителем для неорганических веществ является вода. Для растворения орга­нических веществ используют углеводороды, спирты, эфиры и другие органические соединения. Растворы, содержащие макси­мальное количество растворенного вещества в определенном ко­личестве растворителя при данной температуре, называют насы­щенными. Если раствор содержит большее количество растворен­ного вещества, то он является пересыщенным. Такие растворы неус­тойчивы, из них выделяется избыток растворенного вещества — происходит процесс кристаллизации. После выделения кристал­лов раствор становится вновь насыщенным и называется маточ­ным раствором.

Скорость процесса кристаллизации зависит от температуры ра­створа, степени его пересыщения, скорости образования зароды­шей кристаллов, интенсивности перемешивания и других факторов.

Первая стадия процесса кристаллизации — образование заро­дышей, или центров кристаллизации. Они самопроизвольно фор­мируются в пересыщенных или переохлажденных растворах. Ско­рость их образования можно увеличить посредством повышения температуры и интенсивности перемешивания, путем встряхива­ния или введения примесей. Вторая стадия процесса — рост кри­сталлов из зародышей.
В промышленности применяют различные способы создания пересыщенных растворов:

∙ кристаллизацию с охлаждением при постоянном содержании растворителя в растворе;

∙ кристаллизацию с удалением части растворителя посредством испарения или вымораживания;

∙ комбинированные способы кристаллизации (вакуум-кристал­лизация, кристаллизация с испарением части растворителя в по­токе носителя (обычно воздуха) и др.).