熔融结晶基本理论、设备及应用

2011年07月30日 作者：圣亚 次

1. 前言

熔融结晶是一种重要的分离、纯化及浓缩技术，广泛应用于化学、医药及食品工业。根据结晶过程是发生在溶液中还是熔融混合物中，一般将结晶过程分成溶液结晶和熔融结晶两大部分。对于有机化合物，熔融结晶是一种非常有效的分离纯化手段，可以得到非常纯的产品，纯度可高达99.99%以上。熔融结晶关注的重点是得到高纯度的产品，对产品的粒度考虑较少，因为熔融结晶的产品往往是固体或液体，只是中间经过了一个液体变固体的过程而已。

1.1 定义

在不同的结晶过程中，有两个概念常常使用，即：溶液结晶（crystallization from solution）和熔融结晶（crystallization from melts）。溶液是指含有两种或两种以上的物质形成的均一、稳定的混合物。而熔融是指常温下是固体的物质达到一定温度后熔化，成为液态，这种状态称为熔融状态。熔融一般是对纯物质熔融状态而言，比如熔融硅。熔点是纯物质的一个基本性质。可是在熔融结晶这个概念里，熔融这个概念被进行了引申和扩大，常用来描述那些室温下是固态的物质所形成的溶液。对于混合物体系，熔点也不是一个定值，而是随组成变化而变化，有关熔融体系的相图将在第二章予以详细介绍。无论是溶液或熔融体系的相图，从其结构和所要表达的信息上来看并没有什么不同。

如何区别溶液结晶和熔融结晶哪？Ulrich[i]教授建议以结晶过程是受传质控制还是传热控制来划分溶液结晶和熔融结晶。即受传质控制的结晶过程为溶液结晶，受传热控制的结晶过程为熔融结晶。其它以晶体生长速率不同、形成混合物熔点差异大小来等分类，都可以统一以控制因素是传质还是传热来进行划分。

另外分级结晶（fractional crystallization）这个概念也需要明确，分级结晶是为了得到更纯的产品所进行的反复结晶的过程，它既可以从溶液结晶也可以是熔融结晶。而不是单单指熔融结晶过程，这点需要注意。

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