冷却结晶作为一种典型的溶液结晶过程,在医药中间体、食品、精细化工和石油化工等领域得到了广泛的应用。冷却结晶过程中过饱和度的控制是获得高品质晶体产品的关键,在工业结晶中通常选择在介稳区内添加一定量的晶种来降低初始成核速率。然而,添加晶种需要考虑晶种的粒径分布、添加量、添加时机等诸多因素,调控过程复杂。近年来,研究者们将膜材料及高度集成的膜组件引入到结晶过程中调控成核和晶体生长过程。膜材料界面可以实现高效的质量传递或热量传递,在膜的近界面层发生的传递和流动过程可以完成晶核的形成和输送过程。因此,膜结晶几乎可以实现所有的溶液结晶过程,例如蒸发结晶、溶析结晶和冷却结晶。目前,针对膜结晶过程的在线监测和调控研究较少,亟需系统研究以指导膜辅助冷却结晶过程设计。首先,以过硫酸铵为研究对象,用高速显微摄像机观测中空纤维膜冷却界面诱导的成核和晶种输送过程,比较了过硫酸铵溶液在直接冷却结晶和膜辅助冷却结晶的成核温度,发现在膜辅助冷却结晶过程中主体溶液发生成核所需的过饱和度较低。进一步,利用在线颗粒仪和在线结晶监测系统监测直接冷却结晶、添加晶种的冷却结晶和膜辅助冷却结晶过程,确定了使用膜组件的溶液温度范围,直观地展现了不同结晶过程中晶种形貌演化过程,结果表明膜组件使用温度为18℃时得到的晶种具有较大的平均尺寸、规整的形貌。分析了膜辅助添加晶种过程的结晶动力学,比较了晶体数量、生长速率趋势和粒径变化趋势,确定了膜组件使用温度为18℃下合适的使用时长为30min。统计直接冷却结晶和膜辅助添加晶种过程的不同阶段内晶种的粒度分布,18℃时产生的晶种粒度分布最集中。统计不同冷却结晶条件下得到的晶体产品粒度分布,膜组件使用温度为18℃时得到的晶体平均粒径最大（1181μm）,粒度分布最集中（C.V.=0.162）,且纯度最高（＞99.0%）,证实膜辅助添加晶种过程在调控溶液成核和晶体生长的优势。最后,将膜界面可在低饱和度下诱导溶液成核的特点应用至六氟二酐（6FDA）的膜辅助静态冷却结晶过程。溶液在管式结晶器壁面降温结晶形成致密的晶层,结合后续的升温发汗过程,减少了晶层中的杂质和金属离子含量（＜1 ppm）,制备得到了高纯6FDA晶体（99.9%）。