Abstract: The batch cooling crystallization initiated from spontaneous nucleation for aqueous solution of potassium nitrate was studied. The concentration and transmittance data were acquired on line throughout the operation. Based on solute mass transfer in both liquid and solid phases, a kinetic model was deduced by assuming that the late period of primary nucleation resembles the initial period of the secondary nucleation. Nucleation and crystal growth stages were identified. Kinetic parameters were estimated piecewise from online experimental data and compared with those in literature. The estimated kinetic parameters for stages without apparent primary nucleation agreed well with those in literature. Further, a simulated concentration curve was also drawn from the estimated kinetic parameters and it matched well with that in experiment.

Key words: potassium nitrate, batch spontaneous crystallization, mathematical modeling, parameter estimation, nucleation, crystal growth

摘要： The batch cooling crystallization initiated from spontaneous nucleation for aqueous solution of potassium nitrate was studied. The concentration and transmittance data were acquired on line throughout the operation. Based on solute mass transfer in both liquid and solid phases, a kinetic model was deduced by assuming that the late period of primary nucleation resembles the initial period of the secondary nucleation. Nucleation and crystal growth stages were identified. Kinetic parameters were estimated piecewise from online experimental data and compared with those in literature. The estimated kinetic parameters for stages without apparent primary nucleation agreed well with those in literature. Further, a simulated concentration curve was also drawn from the estimated kinetic parameters and it matched well with that in experiment.

关键词: 自发结晶过程;动力学参数;硝酸钾;数学模型;晶体生长