过硫酸钾具有强氧化性,其价格低廉,氧化产物对环境危害小,因此被广泛用作工业氧化剂和聚合引发剂。因小粒度过硫酸钾晶体具有比表面积大、溶解速率快、在有机溶剂中悬浮性能好等优点,小粒度过硫酸钾产品的用途及市场需求量逐年增加。目前,过硫酸钾生产过程中存在粒径较大、粒径分布不均匀等问题,难以满足市场需要。因此,本文在研究过硫酸钾结晶热力学与动力学特性的基础上,对过硫酸钾结晶过程中产品的粒度调控问题进行了系统的研究。本文首先测定了纯水中过硫酸钾的溶解度,利用Apelblat方程对溶解度数据进行了拟合,利用Van’t Hoff方程计算了溶解热力学性质,并考察了氯化钾、氯化铵的存在对过硫酸钾溶解度的影响。结果表明纯水中过硫酸钾溶解度随温度的升高而增加,随氯化钾浓度的提高而大幅减小,而氯化铵对过硫酸钾溶解度的影响较小。其次,测定了不同条件下过硫酸钾结晶介稳区宽度和诱导期,考察了各操作条件对介稳区宽度和诱导期的影响。根据实验数据计算了过硫酸钾初级成核参数,揭示了过硫酸钾初级成核及生长机理。结果表明,随溶液温度和过饱和度的升高,过硫酸钾均相成核的能垒降低,使成核更容易发生。不同过饱和度下过硫酸钾的成核机理不同,过饱和度较低时主要为非均相成核,而过饱和度较高时均相成核占主导地位。过硫酸钾的晶体生长更符合二维成核生长机理。另外,利用间歇动态法测定了加晶种条件下过硫酸钾的成核和生长速率,基于对过硫酸钾成核及生长行为的分析,回归了粒度相关的成核速率方程和粒度无关的生长速率方程。回归结果表明过硫酸钾二次成核和晶体生长速率均随温度和过饱和度的升高而增大,同时过硫酸钾二次成核速率还随晶体粒度增加而增大。在上述研究基础上,考察了溶液饱和温度、冷却速率、搅拌速率以及添加晶种等操作条件对过硫酸钾冷却结晶产品粒度的影响。结果表明,随溶液饱和温度的降低及冷却速率的升高,过硫酸钾产品粒径减小,但粒径分布却更加不均匀。在低温、低搅拌速率、高冷却速率的条件下加入粒径较大的晶种可有效降低产品的平均粒径,同时粒度分布也更加均匀。