Metilen mavisi adsorbentlərinin müqayisəsi: tutum, kinetika, şərait

Bir tədqiqat 58 mg/g bildirir. Digəri 725 mg/g bildirir. İkinci adsorbentin on iki dəfə daha yaxşı olduğunu elan edib oxumağı dayandırmaq cazibədardır. Bu sıralama adətən mənasızdır, çünki iki rəqəm fərqli şəraitdə əldə edilib və hətta eyni növ göstərici olmaya bilər.

Adsorbsiya məqalələrində bir-birinə bənzəyən üç kəmiyyət bildirilir: uzaqlaşdırma faizi, ölçülmüş udulma və uyğunlaşdırılmış tutum. Boyanı bağlamaq üçün təklif edilən materialların müxtəlifliyini və boyanın mühitə reaksiyasını da əlavə etdikdə, müqayisə sıralama problemindən əvvəl uyğunlaşdırma probleminə çevrilir.

Bu ehtiyatlılıq ayrı-ayrı nümunələrdən deyil, problemin strukturundan qaynaqlanır. Gillər, küllər və qələvi ilə aktivləşdirilmiş materiallar üzrə 75 məqalədən 914 eksperimenti əhatə edən maşın öyrənməsi təhlili göstərdi ki, bildirilən udulma əsasən eksperimental parametrlərlə müəyyən olunur və ilkin boya konsentrasiyası ən güclü proqnozlaşdırıcıdır. Yarpaq mənşəli adsorbentlər üzrə 2024-cü il icmalı hətta bir material ailəsi daxilində protokolların nə qədər geniş dəyişdiyini göstərir. Heç bir mənbə yalnız başlıqda verilən mg/g göstəricilərindən qurulmuş reytinqi dəstəkləmir.

Uzaqlaşdırma faizi tutum deyil

Səhv sıralamaların çoxu üç anlayışı qarışdırır. Uzaqlaşdırma faizi müəyyən bir məhluldan boyanın hansı hissəsinin çıxarıldığını göstərir. Ölçülmüş udulma tarazlıqda hər qram adsorbentdə nə qədər boya olduğunu göstərir. Uyğunlaşdırılmış tutum isə seçilmiş izoterm modelinin yüksək konsentrasiyada proqnozlaşdırdığı doyma qiymətini göstərir.

Kütlə balansı ilk iki göstəricini bir-biri ilə əlaqələndirir:

qe = (C0 minus Ce) times V divided by m

burada qe tarazlıq udulmasıdır və mg/g ilə ifadə olunur, C0 və Ce başlanğıc və tarazlıq konsentrasiyalarıdır, V həcmdir, m isə adsorbentin kütləsidir.

Rəqəmli bir cüt bu tələni göstərir. 1 g adsorbentlə 0.1 L həcmdə 10 mg/L boyanın 100 faizinin uzaqlaşdırılması cəmi 1 mg/g verir. 0.1 g adsorbentlə 0.1 L həcmdə 1000 mg/L boyanın 80 faizinin uzaqlaşdırılması isə 800 mg/g verir. Birinci nəticə faiz baxımından mükəmməl görünür, lakin tutum göstəricisi kimi demək olar ki, yararsızdır. Bu iki sütunu qarışdıran istənilən sıralama materialı deyil, eksperimenti sıralayır.

Uyğunlaşdırılmış qmax əlavə bir təbəqə yaradır. Metilen mavisinin adsorbsiya izotermi bir neçə başlanğıc konsentrasiyası üzrə qe-ni Ce-yə qarşı göstərir. Langmuir uyğunlaşdırması əyrini qmax adlanan sonlu plato istiqamətində proqnozlaşdırır; Freundlich uyğunlaşdırması isə platosu olmayan qüvvət qanununu təsvir edir. Bildirilən qmax çəkilərək ölçülən kəmiyyət deyil, model parametridir. Nöqtələr platoya heç yaxınlaşmırsa, son nöqtələrdəki kiçik dəyişikliklər qmax-a böyük təsir edir.

Hər rəqəmi dəyişdirən altı şərt

Doza. Daha çox toz daha çox sahə deməkdir, buna görə uzaqlaşdırma faizi adətən artır, mg/g ilə udulma isə azalır, çünki tutulmuş boya daha böyük kütləyə bölünür. 10 g/L-də 99 faiz uzaqlaşdırma ilə 0.2 g/L-də 99 faiz uzaqlaşdırma iddiaları material səmərəliliyinə görə əlli dəfə fərqlənir. Dozanı g/L ilə qeyd edin və udulmanı uyğunlaşdırılmış dozalarda müqayisə edin.

İlkin konsentrasiya. Daha yüksək C0 daha böyük hərəkətverici qüvvə yaradır, buna görə qe artır, sahələr doyduqca uzaqlaşdırma faizi isə azalır. 100-dən 400 mg/L-ə qədər uyğunlaşdırılmış qmax, 5-dən 50 mg/L-ə qədər uyğunlaşdırılmış qmax-dan əyrinin fərqli hissəsini təsvir edir. Sıralamadan əvvəl diapazonların üst-üstə düşməsini tələb edin.

pH. Metilen mavisi kationikdir, buna görə səth yükü cazibəni idarə edir. Sıfır yük nöqtəsindən aşağıda səth boyanı itələyir; ondan yuxarıda isə səth boyanı cəzb edir. Yalnız ilkin pH-ı bildirən tədqiqatlarda boşluq qalır, çünki adsorbsiya tarazlıq qiymətini dəyişir. Hər ikisini, eləcə də fon duzlarını qeyd edin, çünki ion qüvvəsi pH-ın tənzimlədiyi eyni qüvvələri ekranlaşdırır. Absorbans əsaslı kəmiyyət təyinində həlledici və pH barədə dəqiqliyi qoruyan yanaşma burada da keçərlidir: rəqəm öz şəraiti ilə birlikdə mənalıdır.

Vaxt. 5 dəqiqədən sonra alınan qiymət qe deyil, qt-dir. Sürət və yüksək tutum ayrı üstünlüklərdir: yarpaq tozları üzrə ədəbiyyat seriyalarında bir protokolda tarazlığa təxminən 60 dəqiqədə, digərində isə təxminən 160 dəqiqədə çatıldığı bildirilir. Tarazlıq qiymətlərini yalnız kinetik əyri düzləşdikdən sonra müqayisə edin və erkən vaxt udulmasını ayrıca kinetika nəticəsi kimi təqdim edin.

Temperatur. Həm tarazlıq, həm də diffuziya sistemdən asılı şəkildə temperatura reaksiya verir. Xurma ağacı üzrə bir seriyada Langmuir qmax 30 C-də təxminən 43 mg/g-dan 60 C-də təxminən 58 mg/g-a yüksəlib; bu, yalnız temperatur hesabına 35 faiz dəyişiklikdir. Temperatur baxımından bir-birindən çox uzaq şəraitdə ölçülmüş tutumları bunu qeyd etmədən heç vaxt sıralamayın.

Hesabat əsası. Milliqram/qram yalnız "qram" eyni şeyi ifadə etdikdə müqayisə edilə bilər. Quru və yaş kütlə nəmlik payına görə fərqlənir, kompozit muncuqlar isə saf aktiv fazadan fərqlənir. Məxrəci və istənilən nəmlik korreksiyasını göstərin. Filtrlər üçün tutum ilə həcm sıxlığının hasilini əlavə edin; səth səmərəliliyi üçün tutumu BET sahəsinə bölün, lakin nəzərə alın ki, ölçülmüş sahənin hamısı metilen mavisi qədər böyük molekulu qəbul etmir. Bu mərhələdə reagentin identikliyi də qeyd olunmalıdır; buna görə reagent saflığı və spesifikasiyası üzrə yoxlamalar adsorbent kütləsi ilə yanaşı aparılır.

İzoterm və kinetika uyğunlaşdırmaları əslində nə deyir

Yayğın səhvlərdən biri yaxşı uyğunluğu mexanizmin sübutu kimi qəbul etməkdir. Metilen mavisi üçün Langmuir Freundlich müqayisəsi sınaqdan keçirilmiş diapazonda hansı tənliyin əyrinin formasını daha yaxşı təsvir etdiyini yoxlayır. Bu, monotəbəqəli örtülməni, homogenliyi və ya çoxtəbəqəli əmələgəlməni təsdiqləmir. Heterogen məsaməli materiallar məhdud diapazonda yenə də Langmuir formalı əyrilər verə bilər və daha yaxşı Freundlich uyğunluğu yalnız məlumatların həmin tənliyin yüksəldiyi şəkildə yüksəlməyə davam etdiyini göstərir. Mexanizmi spektroskopiya, kalorimetriya və ya ion qüvvəsindən asılılıq kimi müstəqil sübutlarla təsdiqləyin.

Uyğunluğun keyfiyyətinə dair yanaşma vacibdir. Qeyri-xətti reqressiyaya üstünlük verin, çünki xəttiləşdirilmiş çevrilmələr xətaları təhrif edir və sistematik şəkildə bir modelə üstünlük verə bilər. Yalnız R kvadratına güvənmək əvəzinə qalıqları yoxlayın. qmax-ın ölçülmüş diapazon daxilində, yoxsa ondan kənarda olduğuna baxın: ən böyük ölçülmüş qe-dən xeyli yuxarıda yerləşən plato proqnozdur və yalnız qiyməti deyil, qeyri-müəyyənliyi də bildirilməlidir.

Eyni ehtiyat metilen mavisinin adsorbsiya kinetikasına da aiddir. Yarpaq adsorbentləri üzrə ədəbiyyatda psevdo ikinci dərəcəli tənlik ən çox bildirilən ən yaxşı uyğunluqdur, lakin psevdo birinci dərəcəli uyğunluğun fizisorbsiya sübutu olmadığı kimi, bu da kimyəvi adsorbsiyanı sübut etmir. Diffuziya hissəcik ölçüsündən və qarışdırmadan asılı olaraq hər iki tənliyi təqlid edə bilər və xəttiləşdirilmiş qrafiklər tarixən müqayisəni psevdo ikinci dərəcəli modelin xeyrinə qərəzləndirib. Tənliyi, sürət sabitini, uyğunlaşdırılmış tarazlığı, intervalı, hissəcik ölçüsünü və qarışdırmanı göstərin, sürət və tutumu isə iş vərəqində ayrı sütunlarda saxlayın.

Dərc olunmuş tədqiqatların müqayisə iş vərəqi

Bu cədvəli hər tədqiqat üçün bir dəfə köçürün. Müqayisə yalnız yoxlama sütunlarının uyğun gəldiyi hallarda etibarlıdır.

Şərt	Nəyi qeyd etmək lazımdır	Normallaşdırma qaydası	Məlumat yoxdursa, dayanın
Doza	g/L, həmçinin həcm və ümumi kütlə	qe-ni uyğunlaşdırılmış dozada müqayisə edin; uzaqlaşdırma faizini ayrıca saxlayın	Faizi tutuma çevirmək mümkün deyil
Konsentrasiya	C0 seriyası, Ce diapazonu, platoya çatılıb-çatılmaması	qmax-ı yalnız üst-üstə düşən diapazonlarda müqayisə edin	qmax tam ekstrapolyasiya ola bilər
pH	İlkin və tarazlıq pH-ı, duzlar, məlumdursa sıfır yük nöqtəsi	Təxminən bir vahid daxilində uyğunlaşdırın	Hərəkətverici qüvvə məlum deyil
Vaxt	Təmas vaxtı, kinetik əyri, tarazlıq meyarı	qe-ni yalnız göstərilmiş tarazlıqda müqayisə edin	Qiymət qe kimi səhv etiketlənmiş qt ola bilər
Temperatur	Hər izoterm nöqtəsinin temperaturu	Uyğunlaşdırılmış temperaturda müqayisə edin	Temperatur dəyişikliyi material fərqi kimi səhv qəbul edilə bilər
Hesabat əsası	Quru və ya yaş kütlə, nəmlik payı, aktiv faza və ya kompozit, həcm sıxlığı, BET sahəsi	Hər quru qrama düşən mg-a çevirin; həcm və sahə sütunları əlavə edin	Məxrəc məlum deyil
Model uyğunlaşdırması	Tənliklər, xətti və ya qeyri-xətti uyğunluq, xəta metrikası, qalıqlar, parametr qeyri-müəyyənliyi	Qeyri-xətti uyğunluqlara üstünlük verin; tam parametr dəstlərini müqayisə edin	Ən yaxşı uyğunluq iddiasını yoxlamaq mümkün deyil
Məhlul matrisi	Suyun keyfiyyət dərəcəsi, ion qüvvəsi, rəqabət aparan ionlar və ya üzvi maddələr	Matrisi uyğunlaşdırın və ya nəticəni ilkin skrininq səviyyəsi kimi işarələyin	Real suda performans məlum deyil

Ədəbiyyatdan iki nümunə iş vərəqinin necə işlədiyini göstərir. Xurma ağacı üzrə bir seriyada tarazlığın təxminən 160 dəqiqədə yarandığı, optimal pH-ın təxminən 6.5 olduğu, qmax-ın temperaturla yüksəldiyi və Temkin ilə psevdo ikinci dərəcəli modellərin üstün təsvirlər olduğu bildirilir. Emal edilmiş bambuk yarpağı tozu üzrə tədqiqatda təxminən 725 mg/g və demək olar ki, tam uzaqlaşdırma bildirilir, lakin bu nəticələr 100-dən 400 mg/L-ə qədər boya konsentrasiyasında, 0.2-dən 1.4 g/L-ə qədər dozada və tarazlığa təxminən 60 dəqiqədə çatmaqla əldə olunub. Hər ikisi öz daxilində etibarlı ola bilər, lakin doza, konsentrasiya, pH, temperatur və hesabat əsası uyğunlaşdırılmadan onları bir-biri ilə sıralamaq mümkün deyil.

Ədalətli cümlənin sabit forması belədir: uyğunlaşdırılmış konsentrasiya diapazonu, doza, pH, temperatur, tarazlıq vaxtı və hesabat əsası şəraitində X materialı Y materialından daha yüksək udulma göstərir. Bundan qısa istənilən ifadə iki material haqqında deyil, iki eksperiment haqqında iddiadır.