تبلیغات
وبلاگ زندگی با شیمی - نحوه تولید گاز مایع
تاریخ : سه شنبه 18 مرداد 1390 | 06:37 ب.ظ | نویسنده : محسن کمالی فر
تبلور ، تشکیل ذرات جامد منظم در یک فاز همگن مایع می‌باشد. تبلور از آن نظر که مواد مختلفی بلوری در بازار عرضه می‌شود، اهمیت زیادی دارد. بلوری که در محلولی ناخالص تشکیل می‌شود، خود خالص است (مگر اینکه بلورهای به‌صورت مخلوط ظاهر شوند) و تبلور روش عملی برای بدست آوردن مواد شیمیایی خالص در شرایط مطلوب برای بسته‌بندی و نگهداری است. روشن است که هدف تبلور ، تهیه محصول خوب با خلوص بالاست، اما ظاهر و حدود اندازه بلور نیز مهم می‌باشد.

ماگما

در تبلور صنعتی ، مخلوط متشکل از دو فاز محلول مادر و بلورهای با اندازه مختلف را که متبلور کننده را اشغال کرده است و به‌صورت محصول از دستگاه خارج می‌شود، ماگما گویند.

هندسه بلور

بلور در واقع ، سازمان یافته ترین نوع مواد بی‌جان است. از خصوصیات مهم بلور ، این است که ذرات سازنده آن که اتم ، مولکول و یا یون هستند ، در آرایش‌های منظم سه‌بعدی به نام شبکه فضایی کنار هم چیده شده‌اند. اگر بلور ، بدون هیچ‌گونه مانعی ناشی از طرف بلورهای دیگر یا اجسام خارجی تشکیل شود، انها به‌صورت چهار وجهی هایی با گوشه‌های تیز و پهلوها یا وجوه تخت ظاهر می‌شوند. این زوایا و وجوه برای همه بلورهای یک ماده کاملا مساوی می‌باشد.

چون همه بلورهای یک ماده معین ، زوایای بین وجوه یکسان دارند، علی‌رغم تفاوتهایی که در میزان رشد هر یک از وجوه وجود دارد، اشکال بلورها را بر اساس این زوایا رده بندی می‌کنند. در شرایط ایده‌آل ، بلور در حال رشد تشابه هندسی خود را حفظ می‌کند که به آن ، بلور تغییر ناپذیر می‌گویند.

بلور سالم و خوب ، تقریبا خالص است، ولی وقتی از ماگمای نهایی خارج می‌شود. مقداری از محلول مادر را در خود نگه می‌دارد و اگر محصول ، حاوی بلورهای بهم چسبیده باشد، مقادیر محلول مادر بیشتر می‌باشد. وقتی که محلول مادر نگه داشته شده که خلوص کمتری دارد ، خشک می‌شود، آلودگی در بلور بوجود می‌آید. میزان این آلودگی بستگی به مقدار و درجه ناخالصی محلول مادر دارد. با توجه به اینکه در عمل مقدار بیشتری از محلول مادر نگه داشته می‌شود، لازم است با تصفیه یا گریز از مرکز از بلورهای حاصل جدا گردد و باقیمانده ، از طریق شستشو با حلال تازه جداسازی شود.

تعادل و میزان محصول

تعادل در فرآیندهای تبلور وقتی حاصل می‌شود که محلول اشباع شود و رابطه تعادل برای بلورهای انبوه ، منحنی قابلیت انحلال بلورهای کوچکتر از بلورهای بزرگ می‌باشد.

دستگاه تبلور

ظروف تبلور تجارتی ممکن است به‌صورت پیوسته یا ناپیوسته کار کنند. عموما عملیات پیوسته ترجیح داده می‌شود. اولین شرط در هر ظرف تبلور ایجاد محلول فوق اشباع است، چون تبلور بدون فوق اشباع صورت نمی‌گیرد. همان طوری‌که قبلا نیز اشاره گردید، سه روش برای ایجاد محلول فوق اشباع بکار می‌رود که عبارتند از سرد کردن ، تبخیر حلال و یا تلفیقی از این دو و یا روشهای دیگر. ظروف تبلور از جنبه‌های مختلف ممکن است با هم متفاوت باشند. تفاوت عمده آنها در نحوه تماس بلورها با مایع فوق اشباع می‌باشد. دو روش کلی برای این تماس وجود دارد:


  • در روش اول ، که روش مایع در حال گردش نام دارد، جریانی از محلول فوق اشباع از بستر سیال شده بلورهای در حال رشد عبور می‌کند که فوق اشباع با هسته‌زایی و رشد ، آزاد می‌شود. آنگاه مایع اشباع شده را از طریق ناحیه سرد کننده یا تبخیر پمپ می‌کنند که در آن ، فوق اشباع تولید می‌شود و در نهایت محلول فوق اشباع از طریق ناحیه متبلور باز گردانده می‌شود.

  • در روش دوم که روش ماگمای در حال گردش نامیده می‌شود، کل ماگما در مراحل تبلور و فوق اشباع گردش داده می‌شود. بدون اینکه مایع را از جامد تفکیک کنند، فوق اشباع و تبلور در حضور بلورها صورت می‌گیرد.

در هر دو روش ، محلول خوراک به جریان بین نواحی متبلور و فوق اشباع کننده اضافه می‌شود.

انواع ظروف تبلور

  1. در نوعی از ظروف تبلور ، از وسایلی که مواد را بر حسب اندازه رده‌بندی می‌کنند، استفاده می‌شود این ظروف تبلور در حالت ایده‌آل ، محصولی با اندازه یکنواخت تولید می‌کنند.

  2. ظروف تبلور دیگر برای نگهداری سوسپانسیونی که در ناحیه تبلور به‌خوبی مخلوط می‌شود، طراحی شده است که بلورهای به اندازه‌های مختلف از هسته تا بلورهای درشت ، بصورت یکنواخت در سراسر ماگما توزیع می‌شود.

  3. بعضی از ظروف تبلور ، دو خط مجزا دارند که یکی برای ذرات ریز و دیگری برای ذرات درشت می‌باشد. بعد این دو خط با هم ترکیب شده به یک صافی یا واحد جداسازی دیگر ، فرستاده می‌شود.

  4. در اکثر ظروف تبلور از نوعی همزن برای افزایش سرعت حرکت استفاده می‌گردد تا از تفکیک محلول فوق اشباع و هسته‌زایی بیشتر جلوگیری کند و بلورها را در منطقه تبلور به‌صورت معلق نگه دارد. برای این کار ، از همزنهای پروانه‌ای داخلی استفاده می‌گردد. پمپهای بیرونی نیز برای گردش ماگما در نواحی فوق اشباع یا تبلور بکار گرفته می‌شود. روش اخیر را گردش اجباری گویند.

  5. ظورف تبلور در خلا: اکثر ظروف تبلور جدید در رده واحدهای خلاء جای می‌گیرند که در آنها از سرمایش تبخیری آدیاباتیک برای ایجاد فوق اشباع استفاده می‌شود. شکل اولیه و ساده این ظروف تبلور به‌صورت ظرف در بسته ای است که در آنها ، خلاء بوسیله یک مبرد و به کمک پمپ خلاء یا افشانه بخار آب ، یا تقویت کننده ای که بین ظرف تبلور و مبرد واقع شده است، ایجاد می‌شود. حجم ماگما با کنترل سطح مایع و جامد متبلور شده ، در سطح معینی ثابت نگه داشته می‌شود.