中南大學(xué)天然藥物分離與提純天然產(chǎn)物化學(xué)資料第九章結(jié)晶(編輯修改稿)
2025-01-23 11:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制，晶體的生長(zhǎng)速率 G為： kg→ 生長(zhǎng)速率常數(shù) 對(duì)溶質(zhì)擴(kuò)散與表面反應(yīng)共同控制的結(jié)晶生長(zhǎng)過程，其生長(zhǎng)速率常用經(jīng)驗(yàn)公式估算。 Kg→ 晶體總生長(zhǎng)速率常數(shù) Kg 與物系的性質(zhì)、溫度、攪拌等因素有關(guān)。 g→ 生長(zhǎng)指數(shù) 結(jié)晶 過程的動(dòng)力學(xué)△ L定律 :大多數(shù)物系，懸浮于過飽和溶液中的 幾何相似的同種晶體都以相同的速率生長(zhǎng) ，即晶體的生長(zhǎng)速率與原晶粒的初始粒度無(wú)關(guān)。 但某些物系，晶體生長(zhǎng)速率不服從 △ L定律，而是與粒度的大小相關(guān) ,如鉀礬水溶液。結(jié)晶生長(zhǎng)分散現(xiàn)象 :在同一過飽和度下，相同粒度的同種晶體卻以不同的速率生長(zhǎng)的現(xiàn)象。晶核的生長(zhǎng)常常呈現(xiàn)這種行為，因此在超微粒子的生產(chǎn)中要注意它的影響。 結(jié)晶 過程的動(dòng)力學(xué)3． 結(jié)晶物理環(huán)境對(duì)晶體生長(zhǎng)過程的影響 環(huán)境條件的改變會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)晶產(chǎn)品的 外觀形態(tài)和晶型 的改變，原因是不同的環(huán)境條件對(duì)晶體各個(gè)晶面生長(zhǎng)速率的影響不同。 結(jié)晶過程中，晶面生長(zhǎng)速率的影響因素有兩類， 1)晶體內(nèi)部單元對(duì)晶面的各種應(yīng)力；它是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，一般不易改變。2)晶面與周圍環(huán)境的各種作用，如界面粘度、界面張力、表面能、界面分子對(duì)周圍環(huán)境中分子的作用力等。在實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中較易改變和控制的。最有效和簡(jiǎn)便的手段是改變?nèi)軇┗蛲Y(jié)晶母液中加入某些特定的添加劑。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備一 .溶液結(jié)晶過程 溶液結(jié)晶 :晶體從過飽和的溶液中析出的過程。 溶液結(jié)晶類型 :冷卻結(jié)晶法、蒸發(fā)結(jié)晶法、真空冷卻結(jié)晶法、鹽析 (溶析 )結(jié)晶法、反應(yīng)結(jié)晶法。 :溶液通過冷卻降溫變成過飽和，基本上不去除溶劑過程。適用于溶解度隨溫度的降低而顯著下降的物系。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備冷卻結(jié)晶方法 ：自然冷卻、間壁換熱冷卻和直接接觸冷卻。 自然冷卻法 ：將熱的結(jié)晶溶液置于的結(jié)晶釜中，靠大氣自然冷卻而降溫結(jié)晶。特點(diǎn) :產(chǎn)品純度較低，粒度分布不均，易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象 。 設(shè)備所占空間大，容積生產(chǎn)能力較低。但結(jié)晶過程設(shè)備造價(jià)低。 間壁換熱冷卻結(jié)晶： 典型的內(nèi)循環(huán)式，冷卻量由夾套換熱器傳遞。換熱面積的較小，換熱量不大。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備內(nèi)循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器外循環(huán)式結(jié)晶器傳熱系數(shù)較大，換熱面積可變，但必須選用合適的循環(huán)泵，以避免懸浮晶體的磨損破碎。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備外循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備外循環(huán)式間壁冷卻結(jié)晶器2間壁換熱冷卻結(jié)晶過程的主要困難：在冷卻表面上常會(huì)有晶體結(jié)出，稱為晶疤或晶垢，使冷卻效果下降。直接接觸冷卻結(jié)晶 ：通過冷卻介質(zhì)與熱母液的直接混合而達(dá)到冷卻結(jié)晶的過程。冷卻介質(zhì)有空氣、與結(jié)晶溶液不互溶的碳?xì)浠衔锖蛯Ｓ玫囊簯B(tài)冷凍劑。 冷卻介質(zhì)可能對(duì)結(jié)晶產(chǎn)品產(chǎn)生污染，選用的冷卻介質(zhì)不能與結(jié)晶母液中的溶劑互溶或者雖互溶但應(yīng)易于分離。 10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備 :使溶液在常壓或減壓下蒸發(fā)濃縮而達(dá)到過飽和的結(jié)晶過程。適用于溶解度隨溫度降低而變化不大或具有逆溶解度特性的物系。對(duì)晶體的粒度不能有效的加以控制。消耗的熱能較多，加熱面問題也給操作帶來困難。 蒸發(fā)結(jié)晶器常在真空度不高的減壓下操作。降低操作溫度，以利于熱敏性產(chǎn)品的穩(wěn)定，并減少熱能損耗。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備 ： 使溶劑在真空下閃急蒸發(fā)而使溶液絕熱冷卻的結(jié)晶法。適用于具有正溶解度特性而溶解度隨溫度的變化率中等的物系。操作原理 ：把熱濃溶液送入絕熱保溫的密閉結(jié)晶器中，器內(nèi)維持較高的真空度，由于對(duì)應(yīng)的溶液沸點(diǎn)低于原料液溫度，溶液閃急蒸發(fā)而絕熱冷卻到與器內(nèi)壓強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的平衡溫度。溶液通過蒸發(fā)濃縮及冷卻兩種效應(yīng)來產(chǎn)生過飽和度。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備特點(diǎn) ：主體設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)換熱面，操作比較穩(wěn)定，不存在晶垢妨礙傳熱的問題。 10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備 (溶析 )結(jié)晶鹽析 (溶析 )結(jié)晶： 向溶液中加入某些物質(zhì)，以降低溶質(zhì)在原溶劑中的溶解度，產(chǎn)生過飽和度的方法。鹽析劑的要求：能溶解于原溶液中的溶劑，但不（很少）溶解被結(jié)晶的溶質(zhì)，而且溶劑與鹽析劑的混合物易于分離 (用蒸餾法 )。NaCl是一種常用的鹽析劑，如在聯(lián)合制堿法中，向低溫的飽和氯化銨母液中加入 NaCl，利用同離子效應(yīng)，使母液中的氯化銨盡可能多地結(jié)晶出來，以提高結(jié)晶收率。10． 4 溶液結(jié)晶過程與設(shè)備溶析結(jié)晶 ：向溶液中加入其他的溶劑使溶質(zhì)析出的過程。如使不溶于水的有機(jī)物質(zhì)從可溶于水的有機(jī)溶劑中結(jié)晶出來，此時(shí)加入酌量的水于溶液中。制藥行業(yè)中，常向含有醫(yī)藥物質(zhì)的水溶液中加入某些有機(jī)溶劑 (如低碳醇、酮、酰胺類等 )的方法使產(chǎn)物結(jié)晶出來。特點(diǎn) ：結(jié)晶 溫度較低 ，對(duì)熱敏性物質(zhì)的結(jié)晶有利；一般雜質(zhì)在溶劑與鹽析劑
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