间歇结晶英文解释翻译、间歇结晶的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 periodic crystallisation
分词翻译:
间歇的英语翻译:
intermission; intermittence; interval; lull
【医】 intermission; intermittence; pause
结晶的英语翻译:
crystal; crystallization; crystallize
【化】 crystallization
【医】 Crys.; crystal; crystallization
专业解析
间歇结晶(Batch Crystallization)是一种化工分离与纯化技术,指在封闭系统中,一次性加入原料溶液,通过控制温度、溶剂蒸发或添加抗溶剂等方式创造过饱和条件,使溶质以晶体形式从溶液中析出,并在单次操作完成后收获晶体的过程。其核心特征在于操作的非连续性(Intermittent Operation)与分批处理(Batch Processing)。
从汉英词典角度解析:
- 间歇 (Jiànxiē): 对应英文 “Intermittent” 或 “Batch”。意指操作不是连续进行的,而是分批次、有间隔地发生。在结晶过程中,表现为原料一次性投入,经历成核、生长等阶段后一次性取出产品,系统清空后再进行下一批次操作。
- 结晶 (Jiéjīng): 对应英文 “Crystallization”。指物质从液态(溶液或熔融态)转变为固态晶体,且其原子、分子或离子在空间呈规则排列的过程。这涉及溶质分子从无序状态到高度有序晶格结构的相变。
详细过程与技术要点:
-
过饱和度的建立 (Creation of Supersaturation):
- 这是结晶的驱动力。在间歇操作中,主要通过三种方式实现:
- 冷却结晶 (Cooling Crystallization): 逐渐降低溶液温度,降低溶质的溶解度。例如,将热的饱和溶液在结晶器中缓慢冷却。
- 蒸发结晶 (Evaporative Crystallization): 在恒定温度下蒸发溶剂,提高溶质浓度至过饱和。
- 抗溶剂结晶 (Antisolvent Crystallization / Drowning-out): 向溶液中加入另一种溶剂(抗溶剂),该溶剂能显著降低目标溶质的溶解度,从而引发结晶。
- 过饱和度的控制是间歇结晶的关键,直接影响晶核形成速率和晶体生长速率,最终决定产品的粒度分布、晶型和纯度。
-
成核与生长 (Nucleation and Growth):
- 成核 (Nucleation): 当过饱和度达到一定阈值时,溶质分子开始聚集形成微小的晶核。间歇结晶中,初始成核速率通常较高。
- 生长 (Growth): 溶液中的溶质分子继续有序地沉积到已有的晶核或晶体表面,使晶体逐渐长大。生长速率受扩散和表面反应步骤控制。
- 间歇操作允许通过调节冷却/蒸发速率、搅拌强度、晶种添加等手段,在较大范围内控制成核与生长的平衡,以优化晶体产品特性。
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晶种的应用 (Seeding):
- 在间歇结晶中,为了控制成核(避免爆发性成核)和获得预期粒度及晶型,常常在溶液达到轻微过饱和时加入预先制备好的微小晶体(晶种)。晶种为溶质分子提供了生长的模板,有助于获得更均匀的晶体产品。
-
收获与洗涤 (Harvesting and Washing):
- 当晶体生长到目标尺寸或达到操作终点(如设定温度、浓度)时,停止结晶过程。通过过滤或离心等方式将晶体(滤饼)与母液分离。通常需要用适当的溶剂洗涤晶体以去除表面附着的母液杂质,提高产品纯度。
应用领域与优势:
间歇结晶广泛应用于需要高纯度固体产品或特定晶体形态的工业领域,尤其适用于:
- 制药工业: 生产活性药物成分(API),对晶型、纯度和粒度有严格要求。间歇操作便于工艺开发、验证和批次追溯。
- 精细化工: 生产高附加值化学品、食品添加剂(如糖、味精)、特种化学品等。
- 优势: 操作灵活性强,适用于小批量、多品种生产;工艺开发相对直接;易于实现不同批次间的隔离,减少交叉污染风险;便于通过晶种控制产品特性。
与连续结晶的对比:
相较于连续结晶(Continuous Crystallization),间歇结晶的主要区别在于物料是批次处理而非连续流动。间歇结晶设备通常更简单(单釜操作),启动和操作相对容易,但单位时间产能可能较低,批次间可能存在一定差异。连续结晶则更适合大规模、单一产品的稳定生产,效率高,产品一致性更好,但设备和控制更复杂。
权威参考来源:
- 化工分离过程基础 (Basic Principles of Chemical Separation Processes): 经典化工教材都会详细阐述结晶原理,包括间歇结晶的操作方式和动力学。Myerson, A. S. (Ed.). (2002). Handbook of Industrial Crystallization (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. (标准参考书)
- 国际制药学杂志 (International Journal of Pharmaceutics): 经常刊载关于药物结晶工艺(包括间歇结晶)的研究,关注晶型控制、粒度工程和工艺优化。
- 化学工程科学 (Chemical Engineering Science): 发表结晶动力学、模型化、过程设计与控制等方面的前沿研究,涵盖间歇和连续结晶技术。
- 结晶生长与设计 (Crystal Growth & Design - ACS Publications): 专注于晶体科学与技术的各个方面,包括结晶机理、新方法开发和工业应用案例。
网络扩展解释
间歇结晶是化工生产中用于制备结晶产品的一种操作方式,其核心特点在于物料分批处理且过程中不连续排出产品。以下从多个角度详细解释该概念:
1. 定义与基本特点
间歇结晶指在封闭系统中一次性完成结晶过程,仅在结束时排出产物。与连续结晶不同,其操作参数(如浓度、温度)随时间动态变化,系统内无持续物料进出。这种操作方式尤其适用于处理高粘度、有毒或特殊化学体系。
2. 工艺类型与控制
•晶种控制:通过添加晶种引导晶体生长(如提及的溶解度-超溶解度曲线应用),可得到粒度均匀的产品
•无晶种操作:快速冷却易导致初级成核,产生大量微小晶核,形成无控制结晶
•冷却方式:包括自然冷却、程序控温等,直接影响晶体尺寸分布
3. 设备与应用领域
常用设备包括OSLO结晶器、DTB结晶器等,结构上由蒸发室和分离室组成。主要应用于:
- 医药行业(控制药物晶型)
- 精细化工(如颜料生产)
- 食品工业(糖类精制)
- 特殊化学品制备(高纯度晶体)
4. 优缺点分析
优势:
• 设备简单、维护成本低
• 操作弹性高,适合小批量多品种生产
• 可产出窄粒度分布的晶体(尤其加晶种时)
局限:
• 批次间重复性较差
• 生产效率低于连续工艺
• 需精确控制冷却/蒸发速率以避免过度成核
5. 实验研究价值
实验室常采用间歇结晶器研究晶体成长动力学,因其单次实验即可获取全过程参数变化数据,为工业设计提供关键依据。例如通过监测过饱和度变化,可优化晶种添加策略。
该工艺的结晶过程本质是溶质从溶液中析出的相变过程(基础定义参考),而间歇操作通过控制动态条件实现特定晶体特性的调控。
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