影响氯化钠结晶的外部因素(除⊿c，⊿t外)

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第315页（3001字）

(一)杂质

通常把与结晶物质无关的少量外来添加物叫做杂质，广义的杂质还应该包括溶剂本身。杂质在结晶过程中的影响是多方面的，也是难以避免的。

1．杂质可以影响结晶物质的溶解度和溶液的性质。例如，当NaCl溶液中存在MgCl₂时，将降低NaCl的溶解度，并使溶液的粘度增大，改变NaCl的结晶条件。在生长某些晶体时，常在溶剂中加入一定(百分之几)的辅助剂，或使用混合剂，以改变溶解度或溶液的粘度，使有利于晶体的生长。

2．杂质能明显地改变晶体的结晶习性。例如氯化钠的结晶习性可因多种杂质而改变，见表2－5－9。表中还列出工业上其他一些物质，因杂质存在使结晶习性改变的情况。

表2－5－9 杂质改变结晶习性的例子

研究NaCl的结晶习性及其因杂质存在而产生的变化，对于增加盐的品种和开拓盐的用途，具有重要意义。实践证明，在饱和卤水中加入0．06%的锰，能生成透明坚硬的优级NaCl结晶，可提高盐质，并能做成加锰盐池板，与普通的盐池板比较，虽不连结成板状，但强度能增加约40%，溶解速度降低，便于收盐机械下池作业。若因杂质存在而形成树枝状结晶，可减少盐的结块现象，又因体积增大和易于溶解，可成为食品加工中受欢迎的品种。

3．杂质对晶体质量有明显影响 在多数情况下，杂质使晶体的完整性降低，影响质量；但某些微量杂质离子的存在，也可改善晶体生长质量，见表2－5－10。

表2－5－10 微量离子改善晶体生长质量的例子

各种杂质离子对晶体的作用，与杂质离子的浓度有关，当浓度超过一定值后，即出现有害的作用。

杂质影响晶体生长有三种方式，即：进入晶体、有选择地吸附在一定的晶面上和改变晶面对介质的表面能。

(二)氢离子浓度(pH)

水溶液中存在大量的H⁺和OH^－，pH的影响相当复杂；如果结晶溶液中的pH值不合适，即便其他生长条件合适，也长不出好的晶体。据测试，在海盐结晶过程中，pH值应小于8．1，最大不得超过8．4，否则盐质很差。pH的影响主要有以下几种方式：

1．影响溶解度，使溶液中离子平衡发生变化。

2．改变杂质的活性，使杂质敏化或钝化。在多数情况下，提高pH值可增加杂质活性。

3．直接影响晶体生长，通过改变各晶面的相对生长速度，引起晶体生长习性的改变。

(三)粘度

粘度对结晶过程有明显影响，可使晶形改变，质量降低。例如在海盐生产中，结晶卤水粘度应低于一定值；浓度越高，粘度越大，杂质离子的相对含量增多。当结晶卤水粘度大时，对流困难，Na⁺、Cl^－主要靠扩散来供给。在NaCl晶体的角顶和晶棱处，接受Na⁺、Cl^－的机会多，生长快，能形成NaCl晶体的特殊形态，通称骸晶，如图2－5－21。这种晶体结构疏松，内部含有较多的液泡，晶体表面积相对增大，粘附的母液量增加，严重降低晶体质量。

图2－5－21 石盐的骸晶

(四)温度

生长温度可影响晶体的习性和质量，并影响溶解度和溶液的性质，如图2－5－16中过饱和度相同、但生长温度不同的MgSO₄·7H₂O晶体的习性变化。因此可利用晶体生长习性随温度而变化的规律，选择合适的温度，以获得所需的晶体颗粒。

温度本身的影响是改变晶体生长各个过程的活力。晶体生长过程在很大程度上是纯表面反应或纯扩散过程。一般在较低温度下，结晶过程主要由表面反应控制；当温度升高时，生长速度加快，扩散就逐渐成为控制结晶过程的主要步骤。在同样过饱和度下，较高温度下生长的晶体，由于结晶质点排斥外来杂质的能力增强，长出的晶体质量一般要比在较低温度下生长的晶体为好。

但在自然条件下，过饱和度不易控制。温度高，过饱和度大，晶体生长快，质量差。以NaCl饱和液为例，它的晶体临界成长速度为2×10^－5mm³／s，如温度低，则蒸发量小。晶体成长速度小于临界速度，长成的晶体坚实、透明，成正方体，质量高；如气温高，则蒸发量大，晶体成长速度大于临界速度，就会长成疏松、不透明、晶形不完整的晶体，质量低。但液温低到一定程度后，不仅已析出的NaCl可转化为NaCl·2H₂O，随着液温继续下降，还产出新的NaCl·2H₂O；当液温再回升到一定程度时，所有这些NaCl·2H₂O都转化为NaCl，由于转化速度很快，大量晶核同时形成，产出粉状NaCl，质量很低。这是冬季海盐生产盐质高低不同的主要原因。

(五)晶体的结晶位置

由于晶体所处位置不同，供给结晶的溶液状况和晶面生长所受影响也不相同，因而使晶体质量和外形都受到不同程度的影响。例如海盐生产中，若在卤水表层成核，能很快得到过饱和卤水供应，优先成长，浮于卤水表面而不下沉，晶体就会长成漏斗形(图2－5－22)，或在卤水表面相互连接，呈片状。如果晶体处于池底，晶体底面因受池底或池底盐碴影响，成长慢，或停止生长，四周和顶面则继续成长，甚至连成一片，只有顶面与卤水接触，受几何淘汰规律控制，使晶体呈近似平行排列的梳栉状，盐粒不规则，通称死碴盐；在池底晶体生长过程中，若定期翻动盐碴，可得正立方形盐粒，并结成大的晶簇，称为活碴盐。若处在结晶池下风口和池角处，常长成许多盐末，有时因风大搅拌，还会出现近似球状的晶体。若处在结晶器壁或池埝边上，卤水沿壁面或池埝上升，可长成攀缘状结晶，相互连成一片。在这些不合理的结晶位置上，都不能长成完整的正立方体，质量明显降低。

图2－5－22 海盐之漏斗状晶体

(六)超声波和低频机械振荡

在超声波或机械振荡下，饱和卤水中NaCl的结晶速率一般降低，产量和质量则均可提高，其试验结果见表2－5－11。

表2－5－11 超声波和机械振荡对NaCl结晶的影响

此外，海盐结晶还受土质、生物等条件的影响，可参阅有关章节。