Crystallization (extreem hoge zuiverheden (> 99%)!) en
exotherm
Kristallisatie = vorming van een vaste stof van een moederfase (een oplossing of een smelt) en voert
tegelijk 2 taken uit: Scheiding en zuivering (purificatie).
Voorbeelden: keukenzout NaCl, suiker (sucrose), …
Toepassingen: Kristallisatie wordt gebruikt om het eindproduct te produceren, het product terug te
winnen, tussenchemicaliën te verfijnen, ongewenste zouten te verwijderen.
Om te kristalliseren is ‘oververzadiging’ in de moederfase nodig.
‘Oververzadiging’ wordt verkregen door afkoeling, verdamping(evaporatie) van het oplosmiddel of
toevoeging van een anti-oplosmiddel.
Kristallisatie: twee fundamentele fenomenen: nucleatie en groei!
Nucleatie: opgeloste moleculen opgelost in oplosmiddel komen samen en vormen de vaste
structuren van de eerste orde die kernen (nucleus) worden genoemd.
Homogene nucleatie = De nucleatie waarbij alleen de opgeloste moleculen betrokken zijn.
(opgeloste moleculen vormen samen kristallen)
Heterogene nucleatie = als de nucleatie begint op het oppervlak van een vreemd voorwerp, zoals
onzuiverheden of kristallisatorwanden. (vb op propellor van menger).
Secundaire nucleatie = (een nucleatie fenomeen met sterke invloed op de kristalkwaliteit). Stukken
van eerder "afgepelde" kristallen worden gevormd als gevolg van botsingen van reeds genucleëerde
kristallen met de waaier, kristallisatorwanden of botsingen tussen kristallen. De afgebroken
kristallen fungeren als heteronucleanten die kiemvorming van opgeloste stof stimuleren op hun
oppervlak Na kiemvorming groeien de kernen door toevoeging van meer opgeloste stof naar
bestaande kernen en groter worden totdat ze worden verwijderd (geoogst) uit de kristallisator.
Groeiende kristallen kunnen gelijktijdig door aggregatie en slijtage (attrition) gaan naarmate ze
groeien tot hun uiteindelijke grootte.
1
, De uitvoering van een kristallisatie proces wordt ook gekenmerkt door kristalkwaliteitsparameters:
kristalmorfologie
grootteverdeling
polymorfisme
zuiverheid
Voor en nadelen:
Voordelen Nadelen
(Bijna) zuivere vaste stof (> 99%) kan worden Zuivering van meer dan één component en/of
verkregen. volledige terugwinning van opgeloste stoffen
zijn niet haalbaar in één fase.
Uniforme kristallen van de gewenste extra apparatuur voor het scheiden van vaste
morfologie, grootteverdeling, polymorfe vorm stoffen en vloeistoffen (filtratie, wassen,
en zuiverheid kunnen worden geproduceerd. drogen,...) vereist om opgeloste stoffen te
verwijderen.
Voorkeur boven destillatie als:
- de opgeloste stof warmtegevoelig is.
- de relatieve vluchtigheid tussen
opgeloste stof en verontreinigingen
laag of niet-bestaand is of als er
azeotropen voorkomen.
- Als de economie de voorkeur geeft aan
kristallisatie boven destillatie
(energieverbruik).
Neerslag(precipitatie) (VS kristallisatie)
- Belangrijke scheidingsmethode bij de productie van veel fijnchemicaliën, bij de verwerking
van water en mineralen.
- Gerelateerd aan kristallisatie omdat opgeloste stoffen opgelost in een oplosmiddel vast
worden.
- Verschilt van kristallisatie doordat de geprecipiteerde fase amorf kan zijn en een slecht
gedefinieerde vorm en grootte kan hebben.
- Dient als 'ruw stuk' om onzuiverheden te verwijderen of om het eindproduct te
concentreren en gedeeltelijk te zuiveren.
2
exotherm
Kristallisatie = vorming van een vaste stof van een moederfase (een oplossing of een smelt) en voert
tegelijk 2 taken uit: Scheiding en zuivering (purificatie).
Voorbeelden: keukenzout NaCl, suiker (sucrose), …
Toepassingen: Kristallisatie wordt gebruikt om het eindproduct te produceren, het product terug te
winnen, tussenchemicaliën te verfijnen, ongewenste zouten te verwijderen.
Om te kristalliseren is ‘oververzadiging’ in de moederfase nodig.
‘Oververzadiging’ wordt verkregen door afkoeling, verdamping(evaporatie) van het oplosmiddel of
toevoeging van een anti-oplosmiddel.
Kristallisatie: twee fundamentele fenomenen: nucleatie en groei!
Nucleatie: opgeloste moleculen opgelost in oplosmiddel komen samen en vormen de vaste
structuren van de eerste orde die kernen (nucleus) worden genoemd.
Homogene nucleatie = De nucleatie waarbij alleen de opgeloste moleculen betrokken zijn.
(opgeloste moleculen vormen samen kristallen)
Heterogene nucleatie = als de nucleatie begint op het oppervlak van een vreemd voorwerp, zoals
onzuiverheden of kristallisatorwanden. (vb op propellor van menger).
Secundaire nucleatie = (een nucleatie fenomeen met sterke invloed op de kristalkwaliteit). Stukken
van eerder "afgepelde" kristallen worden gevormd als gevolg van botsingen van reeds genucleëerde
kristallen met de waaier, kristallisatorwanden of botsingen tussen kristallen. De afgebroken
kristallen fungeren als heteronucleanten die kiemvorming van opgeloste stof stimuleren op hun
oppervlak Na kiemvorming groeien de kernen door toevoeging van meer opgeloste stof naar
bestaande kernen en groter worden totdat ze worden verwijderd (geoogst) uit de kristallisator.
Groeiende kristallen kunnen gelijktijdig door aggregatie en slijtage (attrition) gaan naarmate ze
groeien tot hun uiteindelijke grootte.
1
, De uitvoering van een kristallisatie proces wordt ook gekenmerkt door kristalkwaliteitsparameters:
kristalmorfologie
grootteverdeling
polymorfisme
zuiverheid
Voor en nadelen:
Voordelen Nadelen
(Bijna) zuivere vaste stof (> 99%) kan worden Zuivering van meer dan één component en/of
verkregen. volledige terugwinning van opgeloste stoffen
zijn niet haalbaar in één fase.
Uniforme kristallen van de gewenste extra apparatuur voor het scheiden van vaste
morfologie, grootteverdeling, polymorfe vorm stoffen en vloeistoffen (filtratie, wassen,
en zuiverheid kunnen worden geproduceerd. drogen,...) vereist om opgeloste stoffen te
verwijderen.
Voorkeur boven destillatie als:
- de opgeloste stof warmtegevoelig is.
- de relatieve vluchtigheid tussen
opgeloste stof en verontreinigingen
laag of niet-bestaand is of als er
azeotropen voorkomen.
- Als de economie de voorkeur geeft aan
kristallisatie boven destillatie
(energieverbruik).
Neerslag(precipitatie) (VS kristallisatie)
- Belangrijke scheidingsmethode bij de productie van veel fijnchemicaliën, bij de verwerking
van water en mineralen.
- Gerelateerd aan kristallisatie omdat opgeloste stoffen opgelost in een oplosmiddel vast
worden.
- Verschilt van kristallisatie doordat de geprecipiteerde fase amorf kan zijn en een slecht
gedefinieerde vorm en grootte kan hebben.
- Dient als 'ruw stuk' om onzuiverheden te verwijderen of om het eindproduct te
concentreren en gedeeltelijk te zuiveren.
2
