Моделирование и оптимизация процессов кристаллизации малорастворимых веществ на основе методов синергетики : На прим. кристаллизации двухоснов. фосфита свинца и кристаллизации гидроксидов металлов

• Автор: Аганина, Анна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Кластерные представления о пересыщенных растворах, образовании и росте кристаллов
1.2. Математические модели процессов кристаллизации малорастворимых веществ
1.3. Детерминированный хаос. Управление хаосом
1.4. Свойства, применение, способы получения двухосновного фосфита свинца. Маркетинговое исследование спроса и производства двухосновного фосфита свинца
1.5. Постановка задачи
Глава 2. Образование периодических кристаллических осадков
2.1. Применение методов неравновесной термодинамики для выяснения причин образования диссипативных структур в кристаллизации
2.2. Периодическое образование осадков при кристаллизации за счет химической реакции. Математическая модель процессов образования периодических осадков
Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальное исследование процесса получения
двухосновного фосфита свинца из оксида свинца и фосфита натрия
3.1. Методика проведения эксперимента по кристаллизации двухосновного фосфита свинца в лабораторных условиях

3.1.1. Методика определения компонентов в растворе и в осадке
двухосновного фосфита свинца
3.2. Исследование возможности получения двухосновного фосфита свинца из оксида свинца, уксусной кислоты и фосфита натрия.
Влияние входных параметров (pH, температуры и др.) на синтез двухосновного фосфита свинца
3.3. Исследование влияния скорости прилива реагента (раствора фосфита натрия) на степень чистоты и дисперсность осадка двухосновного фосфита свинца
3.4. Исследование возможности утилизации маточного раствора двухосновного фосфита свинца
Выводы по главе
Глава 4. Математическое моделирование процесса кристаллизации
двухосновного фосфита свинца
4.1. Моделирование периодического процесса кристаллизации
двухосновного фосфита свинца
4.1.1. Получение уравнений математической модели процесса кристаллизации двухосновного фосфита свинца на основе методов механики гетерогенных сред
4.1.2. Построение дискретной модели для процесса кристаллизации двухосновного фосфита свинца
4.1.3. Приведение уравнений к безразмерному виду
4.1.4. Определение кинетических констант модели
4.1.5. Обсуждение результатов расчета. Исследование влияния скорости подачи реагента (раствора фосфита натрия) на изменение пересыщения в системе, среднего размера кристаллов и распределения частиц по размерам
4.1.6. Исследование колебательных режимов при кристаллизации

4.1.6.1. Определение бифуркационных параметров
модели
4.1.6.2. Расчет параметров логистического
уравнения
Выводы по разделу
4.2. Моделирование непрерывного процесса кристаллизации двухосновного фосфита свинца
4.2.1. Исследование влияния изменения начальных условий на устойчивость системы
4.2.2. Бифуркационные режимы в системе
Выводы по разделу
4.3. Термодинамический анализ процесса синтеза двухосновного
фосфита свинца. Управление хаосом
4.3.1. Построение диссипативной функции
производство энтропии
4.3.2. Построение производной термодинамической функции Ляпунова
4.3.3. Разработка алгоритмов управления хаосом
Выводы по разделу
Выводы по главе
Глава 5. Разработка технологии процесса получения двухосновного
фосфита свинца и его аппаратурного оформления
5.1. Определение оптимального режима процесса кристаллизации двухосновного фосфита свинца
5.2. Разработка технологии получения двухосновного фосфита свинца из свинцового глета, уксусной кислоты и раствора
фосфита натрия

Следует, однако, иметь в виду, что для гетерогенной первичной нуклеации, когда выделение зародышей твердой фазы индуцируется чужеродными твердыми частицами, характерно снижение критического пересыщения, после которого начинается быстрый рост I.
Скорость образования зародышей сильно нелинейна относительно пересыщения в, в то время как при кристаллизации хорошо растворимых веществ, которая протекает по механизму вторичной нуклеации (зарождение новой фазы в присутствии кристаллов самого растворенного вещества), скорость I дается более простым соотношением [93]:
1 = С3ДСЬМВЧ (1.9)
где ДСЬ - абсолютное пересыщение; М - общая масса кристаллов на единицу объма суспензии; N - скорость перемешивания; Ь, ф Ь - показатели степени определяемые на основе экспериментальных данных; Сз - константа.
В теории массовой кристаллизации из растворов, наряду с рассмотрением роста кристаллов путем присоединения одиночных молекул, атомов и ионов, возникает необходимость рассмотрения и других, более сложных механизмов роста путем присоединения различного рода многочастичных комплексов, вплоть до роста за счет трехмерных агрегатов -микроблочного роста (МБР) [92]. Стандартная теория массовой кристаллизации ориентирована на решение задач, характерных именно для процессов кристаллизации хорошо растворимых веществ, и не может объяснить такие известные из эксперименты характерные особенности кристаллизации МРВ в аппаратах полного перемешивания, как зависимость скорости роста кристаллов от их размера, прохождение через максимум скорости роста кристаллов в зависимости от времени пребывания, прохождение через максимум скорости и нуклеации. При МБР пересыщение, независимо от его уровня, снимается за счет появления, трехмерных -монодисперсных первичных частиц субмикронного размера (кластеров). При построении моделей МБР необходимо учитывать ряд межчастичных взаимодействий: между первичными частицами и вторичными кристаллами, составленными из первичных частиц, между вторичными кристаллами и агрегатами, составленными из вторичных кристаллов. В работе [94] использовали четыре популяционных баланса для описания процессов агрегации, что сильно затруднило количественный анализ. К тому же проблема состоит в том, чтобы создать не частные, ориентированные на