Gwaje-gwajen mannuwar methylene blue a saman carbon da aka kunna: gudanar da gwajin da fahimtar adadin

Wani dakin gwaje-gwaje yana kwatanta nau'o'in carbon da aka kunna guda biyu. Takardar bayanan ɗaya tana ikirarin adadin methylene blue wanda ya ninka na ɗayan sau uku. Dakin gwaje-gwajen ya sayi wanda ke da adadi mafi girma, ya ƙayyade yawan carbon da zai yi amfani da shi bisa wannan adadin, amma rinin ya fara wucewa da wuri. Ba a ƙirƙiri bayanan ƙarya ba. Adadin biyu sun fito daga gwaje-gwaje daban-daban, amma mai sayen ya ɗauke su a matsayin ma'auni ɗaya.

Wannan maƙalar tana gyara wannan kuskuren fahimta. Tana bayyana abin da gwajin yake aunawa, tana yin lissafin sau biyu da adadi na zahiri, sannan tana ambaton kowane abu da ke sauya sakamakon. Batun jera kayan mannuwar abubuwa daban-daban bisa ingancinsu ana tattauna shi dabam; a nan, batun shi ne rukuni ɗaya na kayan aiki da hanya ɗaya.

Dalilin amfani da wannan rini a matsayin abin gwaji

Methylene blue rini ne mai cajin tabbatacce, mai tsarin aromatic mai shimfiɗa. A cikin ruwa yana kasancewa a matsayin ion mai cajin tabbatacce, kuma girman sararin da ƙwayarsa take ɗauka kusan 1.43 da 0.61 da 0.40 nm ne. Wannan girman shi ne muhimmin dalili. Iodine, ɗayan sanannen abin gwajin, ya fi shi ƙanƙanta sosai kuma yana shiga ƙananan ramuka masu ƙunci, don haka adadin iodine yana nuna yadda waɗannan ƙananan ramukan suka bunƙasa. Methylene blue yana buƙatar mashigai masu faɗi: yana shiga ramukan da girman su ya zarce kusan 0.75 nm, tare da muhimmiyar gudummawa daga ramukan da ke kusa da 1.4 zuwa 3 nm. Waɗannan girma sun haɗa da manyan ƙananan ramuka da ƙananan ramuka matsakaita, don haka kiran gwajin a matsayin na ramuka matsakaita kaɗai yana rage bayaninsa fiye da kima. Abubuwan gwajin biyu suna cika juna. Iodine yana nuna yawan ƙananan ramukan da ake da su. Methylene blue yana nuna yawan sararin ramukan da zai iya karɓar babbar ƙwayar sinadarin organic, wanda shi ne abin da ke da muhimmanci wajen cire rini. Babu ɗaya daga cikin adadin biyu da zai iya hasashen riƙewar wasu ƙwayoyin sinadarai shi kaɗai.

Caji yana da muhimmanci kamar girma. Saboda rinin yana da cajin tabbatacce, saman da ke da cajin korau yana jawo shi, yayin da saman da ke da cajin tabbatacce yake ture shi. Wannan ya sa pH ya zama babban abin da ya kamata a kula da shi, ba ƙaramin bayani na gefe ba, kamar yadda gwaje-gwajen da ke ƙasa suke nunawa.

Yadda ake gudanar da gwajin rukuni

Hanyar da aka saba amfani da ita a dakin gwaje-gwaje ita ce barin rukuni ya kai daidaito. Shirya carbon ɗin, tace shi da rariya don samun ƙwayoyin da ke cikin ƙayyadadden zangon girma, sannan a auna sanannen nauyinsa m. Ƙara sanannen ƙarar V na maganin rini mai tattarowar farko C0. Riƙe pH da zafin jiki ba tare da sauyawa ba, girgiza na tsawon lokacin da aka tabbatar da shi, sannan a raba carbon ɗin ta tacewa ko juyawa da na'urar centrifuge. Auna tattarowar da ta rage Ce ta hanyar auna shanye hasken UV-Vis, yawanci kusa da 660 zuwa 665 nm kuma sau da yawa a 664 nm, ta hanyar kwatantawa da jerin ma'aunan daidaitawa da aka shirya a kan wannan na'urar. Wata hanyar da aka wallafa ta yi amfani da 0.050 g na carbon da 50 mL na magani a zangon 10 zuwa 1000 mg/L, na tsawon sa'o'i 24 a 25 C, tare da karatun na'ura a 660 nm. Babu ƙa'ida guda ɗaya da ta shafi ko'ina, don haka adadin da aka bayar ba tare da yawan carbon, zangon tattarowa, lokaci, zafin jiki, pH, da tsawon zango na haske ba, ba sakamakon gwaji ba ne. Jita-jita ce.

Shi kansa auna adadin yana buƙatar irin tsauraran matakan da aka bayyana a auna rini ta hanyar shanye haske: daidaita ma'auni a kan na'urarka, tabbatar da wurin kololuwar shanye haske maimakon ɗaukar cewa 664 nm ne, sannan a tsarma ruwayen saman da suka yi ƙarfi har su koma zangon da amsar na'urar take bin layi madaidaici.

Misalin lissafin

Ƙarfin riƙewa yana fitowa daga daidaiton nauyi. Rinin da ya ɓace daga maganin yana kan carbon:

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

inda qe yake adadin da ya manne a lokacin daidaito a mg/g, C0 da Ce suke tattarowar farko da ta lokacin daidaito a mg/L, V yake ƙara a lita, kuma m yake nauyin carbon a gram.

Batu na farko. Fara da C0 = 100 mg/L, V = 0.100 L, m = 0.0200 g. Bayan an kai daidaito, na'urar ta nuna Ce = 35 mg/L. Sai qe = (100 minus 35) times 0.100 divided by 0.0200 = 65 times 0.100 divided by 0.0200 = 325 mg/g. Kason da aka cire shi ne (100 minus 35) divided by 100 times 100 = kashi 65.

Batu na biyu, da yawan carbon da ƙara iri ɗaya, amma da rini mafi yawa. Fara da C0 = 200 mg/L sannan a auna Ce = 90 mg/L. Sai qe = (200 minus 90) times 0.100 divided by 0.0200 = 550 mg/g, yayin da kason cirewa yake (200 minus 90) divided by 200 times 100 = kashi 55.

Waɗannan nau'i biyu na adadi, (Ce = 35, qe = 325) da (Ce = 90, qe = 550), maki biyu ne a kan lanƙwasar isotherm. Lura da yadda suke tafiya a saɓanin juna: ƙarfin riƙewa ya ƙaru daga 325 zuwa 550 mg/g, yayin da kason cirewa ya ragu daga kashi 65 zuwa 55. Ƙarfin riƙewa da kason cirewa suna tafiya a saɓanin juna yayin da tattarowa take ƙaruwa. Duk wanda ya jera nau'o'in carbon bisa kason cirewa da aka auna da yawan carbon ko tattarowa daban-daban, gwajin yake jerawa, ba kayan aikin ba.

Abubuwan da dole ne ka sarrafa

Kowane abu da ke ƙasa yana sauya adadin. Riƙe kowannensu a ƙayyadadden matsayi ko ka rubuta shi.

Yawan carbon. Ƙarin carbon yana nufin ƙarin wuraren mannewa, don haka kason cirewa yana ƙaruwa yayin da adadin da ke manne a kowane gram yawanci yake raguwa, domin rinin da aka riƙe yana bazuwa a kan nauyi mafi yawa. Bayar da yawan carbon a g/L tare da V da m da aka yi amfani da su.

Tattarowar farko. C0 mafi girma yana samar da ƙarfin tura mannewa mafi yawa, don haka qe yana ƙaruwa yayin da kason cirewa yake raguwa sa'ad da wuraren mannewa suka cika. Lanƙwasar isotherm da aka daidaita da bayanai a zangon 5 zuwa 50 mg/L da wadda aka daidaita a zangon 100 zuwa 400 mg/L suna bayyana sassa daban-daban na lanƙwasar. Kwatanta ƙarfin riƙewar da aka samu ta daidaita lanƙwasa da bayanai kawai a zangon da ya haɗu.

pH. Ga wannan rini mai cajin tabbatacce, adadin da ya manne yawanci yana ƙaruwa da pH, musamman a sama da matakin pH inda jimillar cajin saman carbon take sifili, bayan wanda jimillar cajin saman take zama korau. Ƙaramin pH yana ƙara proton a wuraren saman kuma yana ba ions na hydrogen damar yin gasa a kansu. Girman wannan tasirin ya danganta da carbon ɗin: a wani binciken carbon da aka kunna, adadin ya ƙaru daga kusan 51 mg/g a pH 2 zuwa kusan 92 mg/g a pH 8. Rubuta pH na farko da na lokacin daidaito, tare da gishiran da ke cikin maganin, domin ƙarfin ions yana rage tasirin irin ƙarfin jawo da turewa da pH yake sauyawa.

Lokacin hulɗa. Adadin da ya manne yana ƙaruwa da sauri, sannan ya tsaya a mataki ɗaya. Adadin wannan matakin da ya tsaya kaɗai ne qe; duk wanda aka auna kafin nan qt ne. Lokutan kaiwa daidaito da aka wallafa sun kama daga mintuna zuwa sa'o'i masu yawa a nau'o'in carbon daban-daban, tare da hulɗar sa'o'i 24 a wasu hanyoyin da aka saba amfani da su. Gano matakin tsayawar ta hanyar nazarin saurin mannewa a carbon ɗinka maimakon ɗaukar cewa sa'o'i biyu sun isa.

Zafin jiki. Babu alkiblar sauyi guda ɗaya da ta shafi dukkan tsarin. Adadin da ya manne yana ƙaruwa da zafin jiki a tsarin da ke shan zafi, kuma yana raguwa a tsarin da ke fitar da zafi, don haka auna shi maimakon yin zato.

Girman ƙwayoyin carbon da girgizawa. Ƙwayoyi mafi ƙanƙanta suna rage nisan da rini zai bi wajen yaɗuwa kuma yawanci suna hanzarta mannewa; girgizawa mafi ƙarfi tana rage kaurin ruwan da ya tsaya kewaye da ƙwayoyin kuma tana yin haka. Dukansu suna sauya sauri, ba daidaiton kansa ba. Ƙarfin riƙewar da yake sauyawa da saurin motsawa alama ce cewa ba a taɓa kaiwa daidaito ba.

Ya kamata a rubuta ainihin sinadarin gwajin ma, shi ya sa binciken tsabtar rini da ƙayyadaddun bayanansa yake tare da nauyin carbon: ana iya sayar da methylene blue a matsayin gishiri marar ruwan kristal mai kusan 319.9 g/mol ko trihydrate mai 373.90 g/mol, kuma yawan sinadarin da gwajin kayan kasuwa yake nunawa sau da yawa bai kai kashi 100 ba. C0 na ƙa'ida da aka lissafa da nauyin dabarar sinadari marar daidai yana sa kowane qe ya zama ba daidai ba bisa tsari ɗaya.

Abin da lanƙwasar da aka daidaita da bayanai take faɗa da wanda ba ta faɗa ba

Daidaita lanƙwasar Langmuir da bayanai yana rubuta qe a matsayin qmax ninka KL ninka Ce a raba da (1 da KL ninka Ce). Yana samar da ƙarfin riƙewa a lokacin cikawa qmax a mg/g da tsayayyen ma'aunin kusancin mannewa KL a L/mg. Daidaitawa mai kyau tana nufin wannan takamaiman lanƙwasar cikawa tana bayyana zangon tattarowar da aka auna da kyau. Ba ta tabbatar da cewa carbon yana da rukuni ɗaya na wuraren mannewa iri ɗaya ba, ko cewa rinin da ya rufe saman lallai shimfiɗa ɗaya ne, ko kuma cewa wata takamaiman hanyar hulɗar ƙwayoyin sinadarai ce take aiki. Nau'o'in carbon masu ramuka da wuraren mannewa daban-daban sukan samar da lanƙwasa masu siffar Langmuir a cikin iyakantattun zanguna.

Daidaita lanƙwasar Freundlich da bayanai yana rubuta qe a matsayin KF ninka Ce zuwa ƙarfin 1/n. KF yana ƙayyade ma'aunin ƙarfin riƙewa da aka samo daga gwaji, kuma 1/n yana ƙayyade lanƙwasawar. Saboda wannan siffar ba ta da iyakantaccen matakin tsayawa, kada a taɓa tsawaita ta zuwa wajen zangon bayanai don ƙirƙirar qmax. Idan Freundlich ya fi dacewa da bayanai, hakan yana nufin kawai siffarsa mai hawa ta fi dacewa da zangon da aka auna. Ko wace ma'aunin lissafi aka yi amfani da ita, fifita hanyar regression marar layi madaidaici a kan sifar asali, domin sauye-sauyen mayarwa zuwa layi madaidaici suna karkatar da kurakurai, sannan a duba bambancin da ya rage tsakanin abin da aka auna da abin da tsarin ya hasashe maimakon dogara da R murabba'i kaɗai.

Abin da gwaje-gwaje 914 suke koya mana

Wani nazarin koyon na'ura na gwaje-gwaje 914 daga maƙalolin bincike 75 ya ƙirƙiri tsarin hasashen adadin methylene blue da ya manne a nau'o'in yumɓu, toka, da kayan da aka kunna da alkali, ta amfani da bishiyoyin regression da aka ƙarfafa da gradient. Babban sakamakonsa: tattarowar rini ta farko ita ce mafi rinjayen abin hasashen adadin mannewar da aka bayar, tare da muhimmancin pH, ainihin albarkatun ƙasa, da irin gyaran da aka yi wa kayan. Haka kuma, akwai hulɗa mai ƙarfi tsakanin tattarowa da kusan kowane abu, ciki har da yawan kayan, faɗin saman, lokacin hulɗa, da girgizawa.

Abubuwan lura biyu suna sa wannan sakamakon ya kasance mai amfani. Na farko, wannan binciken bai haɗa da carbon da aka kunna ba, don haka ba zai iya jera muhimmancin abubuwan da ke shafar carbon ba. Na biyu, darasinsa ya shafi hanyar gwaji kuma ana iya amfani da ita a nan kai tsaye: tattarowar farko ba ƙaramin abu ne da za a yi watsi da shi ba, kuma yanayin gudanarwa yana hulɗa da halayen kayan da ƙarfi sosai har duk wani jerawa bisa mg/g kaɗai ba zai kasance abin dogaro ba idan an rasa bayanan yanayinsa. Wannan shi ne sakamakon da misalin lissafin ma ya kai daga ƙa'idodin asali.

Kurakurai biyu da ya kamata a daina yi

Na farko, a daina bayar da kason cirewa a matsayin ƙarfin riƙewa. Yawan carbon mai yawa zai iya cire kashi 99 na launin magani mai ƙarancin tattarowa, amma ya riƙe 'yan milligram kaɗan a kowane gram; yayin da yawan carbon kaɗan a cikin magani mai tattarowa mai yawa zai iya riƙe ɗaruruwan milligram a kowane gram, amma ya bar launi da ake iya gani. A ko da yaushe, bayar da C0, Ce, V, m, yawan carbon a g/L, kason cirewa, da qe tare, in ba haka ba ba za a iya sake amfani da adadin ba.

Na biyu, a daina kiran adadin da aka samu a ƙayyadadden lokaci qe ba tare da nuna matakin tsayawar mannewa a tsawon lokaci ba, sannan a daina daidaita ma'aunin rini bisa nauyin da ke kan lakabi. Tabbatar da daidaito ta jerin ma'aunai a lokuta daban-daban, tabbatar da tattarowa ta hanyar auna shanye haske maimakon dogara da nauyin da aka auna bisa lakabi saboda matsalar hydrate da yawan sinadarin da gwaji yake nunawa, sannan a sarrafa pH, zafin jiki, girman ƙwayoyin carbon, da girgizawa. Ƙarfin riƙewar methylene blue da aka haɗa da waɗannan bayanai ma'auni ne da za a iya amfani da shi a wani yanayi. Ba tare da su ba, labarin abin da aka gani kawai ne.