氯化镧悬浮结晶过程的研究
发布时间：2021-12-10 21:47
镧系化合物为代表的氯化镧是非常重要的一类稀土化合物,是农业、医药、催化、光功能等材料的基质材料来源。针对国内氯化镧生产过程中存在产品纯度低、颗粒细小且分布不均,易于结块,流动性差等问题。本文系统研究了氯化镧水溶液冷却结晶过程中晶体成核成长的规律,为氯化镧结晶分离纯化工艺设计和放大提供了必要的理论依据。首先,采用静态平衡法测定了七水氯化镧在水中的溶解度,分别用Apelblat经验方程和λh方程对溶解度数据进行拟合与评估。同时,利用激光散射法测定氯化镧水溶液冷却结晶的介稳区宽度,在初级成核推导的基础上,结合操作参数温度、搅拌和降温速率等对氯化镧冷却结晶介稳区宽度、成核级数影响的实验结果,确定出了初级均相成核和初级非均相成核的分界点S0=1.81,并基于成核诱导期数据计算得界面张力、表面熵因子等重要信息。再者,采用间歇动态法测定了氯化镧在水中的冷却结晶动力学实验数据,利用矩量变换法对动力学数据进行处理,回归出了成核速率和生长速率动力学方程:B0=1.06×1014exp（-205523.82/RT）ΔC1.36MT1.13np0.29;G=1.79×104exp（-38677.93/RT）Δ...
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１介稳区意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ?ｚｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
温度区间在２６４．１５？３６７．１５ｋ之间［４８］，最重要的结晶过程??也是在这一区间进行，所以取这一温度Ｅ间中最为代表性的部分２７３．１５？３５３．１５ｋ作??为研宄的对象。Ｆｒｉｅｎｄ［４９］和Ｐｏｗｅｌｌ［５（）］等人测定了?２７３．１５？３５３．１５ｋ部分温度下氯化镧??在纯水中的溶解度，但是测定的结果存在一定的偏差。因此为了得到更为准确的氯化??镧溶解度的数据，本文通过静态平衡法更加系统地测量了氯化镧在水的溶解度。??２．３实验装置与实验试剂??静态法测定溶解度的实验装置如图２－２所示，上述装置中各设备的规格如表２－１??所示。实验中采用恒温系统和搅拌平衡系统都是为了保证研究对象达到充分平衡。本??实验所米用的温度计精度为０．０５?Ｃ。??一?ｚ４??°?〇?°?Ｉ?□?＼?■?／?’??，３??，－??２?，二＾?二??＼??Ｉ?ＬＰ＿Ｑ＿〇Ｊ??｜?丨?????１－恒温循环水浴装置２－磁力搅拌器３－玻璃加套结晶器４－温度探头５－转子??图２－２氯化镧水溶液溶解度测定实验装置图??Ｆｉｇ．２－２?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｆｏｒ?ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ?ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ｌａｎｔｈａｎｕｍ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ??表２－１主要试剂明细表??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｄｅｔａｉｌｓ?ｏｆ?ｒｅａｇｅｎｔｓ???试剂名称??生产厂家???七水氯化镧?分析纯（纯度２９９．９％）?上海萨恩化学技术有限公司??硝酸银?分析纯?国药集团化学试剂有限公司??铬酸钾?分析纯?天津博欧特化工贸易有限公司???蒸馏水
９０?杭州仪表电机有限公司??激光发生器?ＪＤＷ－３?北京大学物理系??光电转换器?ＪＧ２?北京大学物理系??２．３．１实验方法与步骤??在圆柱形玻璃加套结晶器中加入一定量的蒸馏水，采用恒温循环水浴装置恒定在??设定温度。加入过量的七水氯化镧固体，恒温撹拌一段时间直至溶解平衡，停止搅拌，??静置。采用预热过的带滤膜的ｌ〇ｍｌ注射器取上层清液备用，采用化学滴定方法分析??氯离子含量；采用药匙从底部取少量固体，抽滤，得到固体后在３０°Ｃ条件下真空干燥??至恒重。实验装置参见图２－２所示。??２．３．２实验结果与讨论??２．３．２．１氯化镧溶解平衡时间的确定??在试验范围内测量了氯化镧水溶液达到热力学平衡所需要的时间。在３３３．１５Ｋ时??的溶解度数据随时间的变化如图２－３所示：??１２５???１２０?－?■?？３－１５Ｋ??１１５－??！?１１°－＇??ＧＯ?／??〇?１０５－?？?／??１）?．?■／／??ｕ?１００－?７??■?／??９５－＂??９０?Ｊ￣￣，￣￣．￣，￣￣■￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣．—??３?４?５－?６?７?８?９?１０?１１??ｔ／ｈ??图２－３氯化镧的溶解平衡曲线??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｌａｎｔｈａｎｕｍ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ??从图可以看出，实验大于８ｈ后，氯化镧在水中己经达到溶解平衡，因此实验采??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]结晶—重结晶法制备氯化镧[J]. 乔军,马莹,侯瑞恩,宋静,张丽,杨启山,梁超. 湿法冶金. 2017(04)
[2]LLM-105在二甲基亚砜中的结晶介稳区研究[J]. 布汝朋,周小清,李洪珍,于雁武. 含能材料. 2017(06)
[3]pH值在8.5～9.0之间的二钼酸铵-氨-水三元体系固液相平衡及介稳区的测定与关联[J]. 赵楠楠,王彦飞,杨立斌,沙作良,练婉,唐丽霞,李峰. 西安科技大学学报. 2017(03)
[4]α型六水合硫酸镍结晶过程粒度控制工艺研究[J]. 艾芮玄,李先朝,朱亮,沙作良. 无机盐工业. 2015(12)
[5]无水硫酸钠结晶热力学及介稳区宽度研究[J]. 曾桂生,李慧,王贤勇. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2012(04)
[6]芘在不同溶剂中的诱导期与晶习[J]. 于秋硕,马晓迅. 化学反应工程与工艺. 2012(04)
[7]醋酸钠介稳区的测定[J]. 何兴学,孙勤,杨阿三,程榕,郑燕萍. 化学工程. 2012(07)
[8]头孢曲松钠结晶诱导期的测定及其晶体生长机理的辨识[J]. 张春桃,王海蓉,王永莉. 中国抗生素杂志. 2011(02)
[9]磷酸结晶介稳区性质的研究[J]. 马勇,朱家文,陈葵,任洪瑞. 高校化学工程学报. 2010(02)
[10]酸分级结晶法分离稀土镧铈[J]. 李芳,孙都成,王兴磊. 化工技术与开发. 2009(09)
硕士论文
[1]高氯酸铵结晶介稳区的测定及粒度调控工艺研究[D]. 江金金.南京理工大学 2013
[2]乙酰甲胺磷冷却结晶过程研究[D]. 王灵涛.天津大学 2007
[3]对苯二酚冷却结晶过程研究[D]. 李小娜.天津大学 2006
[4]硝酸钾结晶动力学的研究[D]. 付云朋.河北工业大学 2005
本文编号：3533450
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１介稳区意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ?ｚｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
温度区间在２６４．１５？３６７．１５ｋ之间［４８］，最重要的结晶过程??也是在这一区间进行，所以取这一温度Ｅ间中最为代表性的部分２７３．１５？３５３．１５ｋ作??为研宄的对象。Ｆｒｉｅｎｄ［４９］和Ｐｏｗｅｌｌ［５（）］等人测定了?２７３．１５？３５３．１５ｋ部分温度下氯化镧??在纯水中的溶解度，但是测定的结果存在一定的偏差。因此为了得到更为准确的氯化??镧溶解度的数据，本文通过静态平衡法更加系统地测量了氯化镧在水的溶解度。??２．３实验装置与实验试剂??静态法测定溶解度的实验装置如图２－２所示，上述装置中各设备的规格如表２－１??所示。实验中采用恒温系统和搅拌平衡系统都是为了保证研究对象达到充分平衡。本??实验所米用的温度计精度为０．０５?Ｃ。??一?ｚ４??°?〇?°?Ｉ?□?＼?■?／?’??，３??，－??２?，二＾?二??＼??Ｉ?ＬＰ＿Ｑ＿〇Ｊ??｜?丨?????１－恒温循环水浴装置２－磁力搅拌器３－玻璃加套结晶器４－温度探头５－转子??图２－２氯化镧水溶液溶解度测定实验装置图??Ｆｉｇ．２－２?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｆｏｒ?ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ?ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ｌａｎｔｈａｎｕｍ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ??表２－１主要试剂明细表??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｄｅｔａｉｌｓ?ｏｆ?ｒｅａｇｅｎｔｓ???试剂名称??生产厂家???七水氯化镧?分析纯（纯度２９９．９％）?上海萨恩化学技术有限公司??硝酸银?分析纯?国药集团化学试剂有限公司??铬酸钾?分析纯?天津博欧特化工贸易有限公司???蒸馏水
９０?杭州仪表电机有限公司??激光发生器?ＪＤＷ－３?北京大学物理系??光电转换器?ＪＧ２?北京大学物理系??２．３．１实验方法与步骤??在圆柱形玻璃加套结晶器中加入一定量的蒸馏水，采用恒温循环水浴装置恒定在??设定温度。加入过量的七水氯化镧固体，恒温撹拌一段时间直至溶解平衡，停止搅拌，??静置。采用预热过的带滤膜的ｌ〇ｍｌ注射器取上层清液备用，采用化学滴定方法分析??氯离子含量；采用药匙从底部取少量固体，抽滤，得到固体后在３０°Ｃ条件下真空干燥??至恒重。实验装置参见图２－２所示。??２．３．２实验结果与讨论??２．３．２．１氯化镧溶解平衡时间的确定??在试验范围内测量了氯化镧水溶液达到热力学平衡所需要的时间。在３３３．１５Ｋ时??的溶解度数据随时间的变化如图２－３所示：??１２５???１２０?－?■?？３－１５Ｋ??１１５－??！?１１°－＇??ＧＯ?／??〇?１０５－?？?／??１）?．?■／／??ｕ?１００－?７??■?／??９５－＂??９０?Ｊ￣￣，￣￣．￣，￣￣■￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣．—??３?４?５－?６?７?８?９?１０?１１??ｔ／ｈ??图２－３氯化镧的溶解平衡曲线??Ｆｉｇ．?２－３?Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｌａｎｔｈａｎｕｍ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｉｎ?ｗａｔｅｒ??从图可以看出，实验大于８ｈ后，氯化镧在水中己经达到溶解平衡，因此实验采??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]结晶—重结晶法制备氯化镧[J]. 乔军,马莹,侯瑞恩,宋静,张丽,杨启山,梁超. 湿法冶金. 2017(04)
[2]LLM-105在二甲基亚砜中的结晶介稳区研究[J]. 布汝朋,周小清,李洪珍,于雁武. 含能材料. 2017(06)
[3]pH值在8.5～9.0之间的二钼酸铵-氨-水三元体系固液相平衡及介稳区的测定与关联[J]. 赵楠楠,王彦飞,杨立斌,沙作良,练婉,唐丽霞,李峰. 西安科技大学学报. 2017(03)
[4]α型六水合硫酸镍结晶过程粒度控制工艺研究[J]. 艾芮玄,李先朝,朱亮,沙作良. 无机盐工业. 2015(12)
[5]无水硫酸钠结晶热力学及介稳区宽度研究[J]. 曾桂生,李慧,王贤勇. 南昌航空大学学报(自然科学版). 2012(04)
[6]芘在不同溶剂中的诱导期与晶习[J]. 于秋硕,马晓迅. 化学反应工程与工艺. 2012(04)
[7]醋酸钠介稳区的测定[J]. 何兴学,孙勤,杨阿三,程榕,郑燕萍. 化学工程. 2012(07)
[8]头孢曲松钠结晶诱导期的测定及其晶体生长机理的辨识[J]. 张春桃,王海蓉,王永莉. 中国抗生素杂志. 2011(02)
[9]磷酸结晶介稳区性质的研究[J]. 马勇,朱家文,陈葵,任洪瑞. 高校化学工程学报. 2010(02)
[10]酸分级结晶法分离稀土镧铈[J]. 李芳,孙都成,王兴磊. 化工技术与开发. 2009(09)
硕士论文
[1]高氯酸铵结晶介稳区的测定及粒度调控工艺研究[D]. 江金金.南京理工大学 2013
[2]乙酰甲胺磷冷却结晶过程研究[D]. 王灵涛.天津大学 2007
[3]对苯二酚冷却结晶过程研究[D]. 李小娜.天津大学 2006
[4]硝酸钾结晶动力学的研究[D]. 付云朋.河北工业大学 2005
本文编号：3533450
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