氯化钠的存在对五水硫酸铜结晶的影响

亮点

1）冷却速度和氯化钠的存在对晶体的形状有重要影响；2）盐水中大晶粒的占比略有增加；3）晶体在盐水中比在水溶液中长得更大且更加棱角分明；4）氯化钠的存在使得晶体生长动力学存在差异。

文摘

硫酸铜从水溶液中重结晶是铜矿开采和回收中的重要操作单元。从环保角度出发，使用海水替代水作为结晶溶剂令研究人员非常感兴趣。因此，通过考察氯化钠对五水硫酸铜晶体形状、大小、组成和生长动力学的影响，并将其与淡水结晶的结果相比较，明晰了盐水中主要离子 （Na+和Cl-）对结晶过程的影响。研究观察到冷却速率和氯化钠浓度对硫酸铜晶体的形状和尺寸有影响，但晶体纯度受氯化钠浓度的影响并不明显。分析了硫酸铜分别在水中的过饱和度为0.682～0.787、在盐水中的过饱和度为0.348～0.458时的晶体生长动力学，揭示出晶体生长对所处环境具有明显的依赖性。晶体在水溶液中生长时，{1-10}和{1-1-1}面的生长与幂律和BCF生长理论保持一致（R2分别为99.5%和96%）。相反，对于在盐水中生长的晶体来说，{1-10}和{1-1-1}面均按照BCF机制生长（R2分别为99.5%和96%）。在不同结晶介质中的晶体形状证实了晶面特定生长机制存在差异，水溶液中生长的晶体要稍细长些。