Qu’est-ce qu’un cristallisoir ?
La cristallisation est le processus de dépôt de cristaux solides à partir d’un liquide ou d’un gaz, et l’équipement utilisé pour provoquer la cristallisation s’appelle un cristallisoir.
La cristallisation est une technique utilisée depuis longtemps, et la production de sel en est un exemple familier. Elle est également utilisée dans d’autres domaines, tels que l’industrie pharmaceutique.
La solubilité d’un soluté dans un solvant est déterminée à différentes températures. L’état dans lequel le soluté est le plus soluble est appelé saturation. À la suite d’un refroidissement, d’une évaporation, d’un changement de solvant ou d’une réaction, la solubilité diminue et n’est plus saturée, de sorte que certains solutés ne sont pas entièrement dissous et sont précipités sous forme de cristaux.
Utilisations des cristallisoirs
Les cristallisoirs produisent différents cristaux en fonction de leur forme.
1. Cristal de type “Oslo”
La partie évaporation du solvant et la partie croissance des cristaux sont séparées, et la chaleur de l’extérieur est utilisée dans la partie évaporation afin de faire sauter le solvant et déposer les cristaux. L’avantage est que la fracturation des cristaux est moins susceptible de se produire dans la section de croissance des cristaux, car il n’y a pas de circulation de pompe.
L’inconvénient est que la concentration de la solution doit être réduite, ce qui nécessite un équipement plus important. Le cyanure de sodium utilisé dans les processus de placage est produit.
2.Cristal de type “cône inversé”
Comme son nom l’indique, cette méthode utilise un cône inversé pour séparer les solvants en utilisant le fait que plus les cristaux sont gros, plus la vitesse de décantation est lente. Il est possible de produire des cristaux avec une grande taille de grain et une petite distribution de taille de grain. L’alun utilisé dans les additifs alimentaires est produit.
Principe des cristallisoirs
Le mécanisme de cristallisation consiste en la formation et la croissance de noyaux de cristaux.
1. Formation des noyaux de cristaux
En faisant varier la pression et la température, il peut être plus stable énergétiquement en phase solide qu’en phase liquide ou vapeur. Lorsque la phase solide est stable, des cristaux microscopiques de taille nanométrique sont générés. Les cristaux microscopiques sont appelés noyaux cristallins.
La nucléation des cristaux peut prendre deux formes : la nucléation primaire, qui se produit spontanément à partir d’une solution, et la nucléation secondaire, dans laquelle le noyau est détaché d’un cristal plus grand par une force appliquée. La nucléation primaire est dominante dans la cristallisation en laboratoire, tandis que la nucléation secondaire est dominante dans la cristallisation industrielle.
2. Croissance des cristaux
Les cristaux se développent par l’attachement d’atomes et de molécules à la surface du noyau cristallin. La surface du cristal présente des marches, et les atomes et les molécules sont incorporés dans les plis des marches. L’incorporation continue dans le pli entraîne l’épaississement de la couche cristalline et la croissance. La croissance cristalline est un processus complexe dont le mécanisme n’est pas encore totalement compris.