高校化学工程学报

2026, v.40(05) 899-909

[打印本页] [关闭]
本期目录(Current Issue) | 过刊浏览(Archive) | 高级检索(Advanced Search)

硫酸镁结晶成核动力学与生长机制
Dynamic evolution of nucleation kinetics and growth mechanisms for anhydrous magnesium sulfate crystallization as a function of supersaturation ratio

吕豪,郑雅元,谭晶晶,刘曦悦,李路云,邢波,杜怀明

摘要(Abstract):

无水硫酸镁(MgSO_4)的结晶行为直接影响其工业产品性能,然而其过饱和溶液中的成核与生长机制尚不明确。文中基于经典成核理论(CNT),系统探究了MgSO_4的初级成核微观机制与晶体生长动力学。通过精确测定313.15~333.15 K温度(T)范围及过饱和比(S=1.02~1.32)下的成核诱导期及概率,定量解析了T与S对关键成核参数的影响规律:界面张力(γ)随T升高由7.296×10~(-4) J·m~(-2)降至6 3 83×10~(-4) J·m~(-2),临界成核自由能(ΔG*)与临界晶核分子数(i*)随S增大而显著降低,且成核过程受表面扩散控制主导。此外,研究发现了晶体粒数密度与粒径呈非线性关系,据此确立粒径依赖性生长模型。结合矩量变换法拟合群体平衡模型获得动力学参数,并系统评估了单核(MGM)、螺旋位错(BCF)及多核(PGM)三种生长模型。结果表明:MgSO_4生长机制随S动态演变,低过饱和(S<1.2)时遵循BCF模型,中过饱和(1.2≤S≤1.29)时符合PGM模型,高过饱和(S>1.29)时则由MGM模型主导。该研究揭示了MgSO_4成核参数的温度/过饱和依赖性及生长机制的转变规律,为优化其工业结晶工艺及发展复杂溶液体系成核理论提供了直接实验依据与理论基础。

关键词(KeyWords): 无水硫酸镁;结晶动力学;成核机理;粒径依赖性生长;生长机制演变

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 四川省科技计划(2020YFG0163);; 精细化工应用技术泸州市重点实验室(HYJH-2305-B);; 四川省研究生创新基金(Y2024103);; 钒钛资源综合利用四川省重点实验室项目(2018FTSZ13)

作者(Author): 吕豪,郑雅元,谭晶晶,刘曦悦,李路云,邢波,杜怀明

参考文献(References):

扩展功能
本文信息
服务与反馈
本文关键词相关文章
本文作者相关文章
中国知网
分享