添加剂条件下的甘氨酸结晶过程研究及分子模拟

摘要

作为重要的精细化工中间体，甘氨酸广泛地应用于农药、医药、食品、饲料、光电材料及日用化工等领域。目前，国内生产的甘氨酸产品存在α、γ-晶型混晶、晶习差、粒度分布不均匀及长期储存易结块等问题，严重影响甘氨酸的生产、销售和使用。本论文以此为研究背景，对甘氨酸结晶过程进行了系统研究。
　　添加剂作用下甘氨酸结晶热力学研究。采用激光动态法测定了不同种类添加剂作用下甘氨酸在常压下于293.15-343.15 K温度范围内在水中的溶解度，考察了添加剂种类、添加剂添加量及温度对甘氨酸溶解行为的影响，使用Apelblat经验方程、NRTL方程及λh方程对测定的溶解度数据进行了非线性回归拟合，获得了相关模型参数，建立了不同添加剂条件下的甘氨酸在水中溶解行为的数学模型。对甘氨酸在溶解过程中的热力学性质进行了系统分析，计算得到了甘氨酸在水中溶解过程的标准摩尔焓变、标准摩尔熵变、标准摩尔吉布斯自由能变、焓熵相对贡献、焓-熵补偿、剩余焓，为结晶工艺及动力学的研究提供了基础数据和理论支撑。
　　添加剂作用下甘氨酸在水中的结晶介稳性质研究。本论文系统测定了不同添加剂条件下甘氨酸在水溶液中的超溶解度，获得了溶液结晶介稳区，主要考察添加剂种类、添加剂添加量及温度对甘氨酸介稳区宽度的影响。利用EasyMax装置测定了添加剂种类及添加量、降温速率、搅拌速率对甘氨酸在水溶液中冷却结晶出晶点温度的调控，明确了调控规律。
　　添加剂作用下甘氨酸在水中结晶工艺研究。采用单因素控制法系统研究了不同种类添加剂对甘氨酸结晶过程的影响，以甘氨酸晶体产品的晶型、晶习及粒度分布为研究目标，分析并明确了添加剂对甘氨酸结晶产品质量的影响和调控规律。
　　甘氨酸晶体形态学研究。以添加剂条件下甘氨酸在水溶液中获得的冷却结晶产品为研究对象，应用Materials Studio分子模拟软件对不同晶型的甘氨酸X-射线粉末衍射数据指标化得到相应晶胞参数，进而确定了两种不同晶型甘氨酸的微观结构。利用BFDH模型预测了甘氨酸的理论晶习。

目录

声明

摘要

物理量名称及符号表

第1章 绪论

1．1 结晶

1．2．1 甘氨酸的性质

1．2．2 甘氨酸的应用

1．2．3 甘氨酸的生产方法

1．2．4 国内甘氨酸生产中存在的问题

1．3 添加剂对结晶过程的影响

1．4 本文主要研究工作

第2章 添加剂条件下的甘氨酸结晶热力学研究

2．1 文献综述

2．1．1 固液相平衡及溶解度

2．1．2 固液相平衡理论

2．1．3 溶解度的测定方法

2．2．1 实验原料及表征

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验步骤

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 溶解度实验可靠性的验证

2．3．2 添加剂条件下甘氨酸在水中的溶解度

2．4 本章小结

第3章 添加剂条件下的甘氨酸溶液介稳性质研究

3．1 文献综述

3．1．1 介稳区

3．1．2 介稳区的测定方法

3．2．1 甘氨酸溶液介稳区的测定

3．2．2 添加剂调控甘氨酸冷却结晶出晶点温度的研究

3．3 本章小结

第4章 添加剂条件下的甘氨酸结晶工艺研究

4．1 文献综述

4．2 甘氨酸结晶工艺研究

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验步骤

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 添加剂对甘氨酸产品晶型的影响

4．3．2 添加剂对甘氨酸产品晶习的影响

4．3．2 添加剂对甘氨酸产品粒度的影响

4．4 本章小结

第5章 甘氨酸晶体构筑及结构分析

5．1 文献综述

5．1．1 晶体结构

5．1．2 晶体结构的测定

5．1．3 晶习

5．1．4 Materials Studio晶体模拟

5．2 实验研究

5．3 实验结果与讨论

5．3．1 α-甘氨酸的晶习模拟

5．3．2 γ-甘氨酸的晶习模拟

5．4 本章小结

结论

参考文献

发表的论文和参与的科研课题

致谢