结晶为什么要添加晶种

2. 晶种的来源及预处理

一般说来，理想的晶种应当是在同一结晶系统中得到的结构和成分较为完整的相同晶体。可通过在过饱和溶液中诱导成核获得晶种，降温结晶获得期望晶体制备晶种等方式制备晶种。在特殊的情况下,也可以使用结构和成分类似的晶体作晶种。

图1 醋酸钠过饱和溶液在玻璃碎屑的作用下结晶

但是，从工业角度来讲，晶种应当是具有较高纯度的同种晶体。

选好的晶种要仔细地进行清洁处理，可以经过洗涤或轻微溶解，最好将晶种表面的附着物溶去。有时晶种需要研磨，研磨过程中，晶体表面会造成一定损伤，在加晶种之前，可事先将其分散于饱和溶液或沉淀剂中以修复表面损伤。损伤的晶种和带有缺陷的晶种均会使成核机理变得复杂。

4. 添加晶种的条件

添加晶种成功的关键在于加晶种时溶液中没有晶体，且没有越过介稳区。接下来以“丙酮溶析KCl结晶过程”为例进行介绍。图2给出了添加晶种的具体区域，即介稳区。在此介稳区内加入晶种，如果沉淀剂的流加速率控制适当，可以使过饱和度停留在较低的水平，实现恒定过饱和度操作。在个别情况下或介稳区很窄的条件下，也可以往不饱和溶液中加入晶种，此时真正意义上的晶种量要小于实际加入量。

图2 KCl在丙酮/水中的溶解度与超溶解度曲线

5. 添加晶种的作用

(1)调控产品CSD，减少细晶，提高收率。

图3和图4分别给出了在相同条件下添加和没有添加晶种的反应结晶过程得到的硝酸硫胺晶体产品的电镜照片。比较可知，添加晶种后得到的产品的粒度分布更加均匀，平均粒度更大，细晶少，晶形好，聚结也并不严重。

图3 添加晶种后的硝酸硫胺晶体产品

图4 没有添加晶种得到的硝酸硫胺晶体产品

(2)调控晶型

由于晶体在加入的晶种之上生长，因此加入不同晶型的晶种能够得到不同晶型的晶体。图5所示，Isabelle Weissbuch通过在盐酸溶液加入不同晶种而得到谷氨酸的不同晶型。

图5 通过加入不同晶种而得到不同晶型的谷氨酸

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