Tès adsòpsyon ble metilèn: kapasite sou chabon aktive

Yon laboratwa konpare de chabon aktive. Yon fich teknik bay yon valè ble metilèn ki twa fwa pi wo pase lòt la. Laboratwa a achte chabon ki gen pi gwo valè a, fikse dòz la dapre valè sa a, epi koloran an kòmanse pase atravè chabon an pi bonè pase sa yo te prevwa. Pèsonn pa t falsifye anyen. De valè yo te soti nan tès diferan, epi achtè a te entèprete yo kòm menm kantite a.

Atik sa a korije erè entèpretasyon sa a. Li esplike sa tès la mezire, fè kalkil la de fwa ak chif reyèl, epi idantifye chak varyab ki chanje rezilta a. Kesyon ki gen rapò ak klasman diferan adsòban youn parapò ak lòt trete apa; isit la, sijè a se yon sèl klas materyèl ak yon sèl metòd.

Poukisa koloran sa a sèvi kòm sond

Ble metilèn se yon koloran katyonik, aromatik, ki gen yon estrikti plat. Nan dlo, li egziste kòm yon iyon ki gen chaj pozitif, epi dimansyon molekil li yo se anviwon 1.43 pa 0.61 pa 0.40 nm. Se gwosè sa a ki fè li itil. Yòd, lòt sond klasik la, pi piti anpil epi li antre nan mikwopò etwat, kidonk endis yòd la montre devlopman mikwopò yo. Ble metilèn bezwen antre ki pi laj: li antre nan pò ki depase anviwon 0.75 nm, avèk yon kontribisyon enpòtan nan pò ki anviwon 1.4 rive 3 nm. Dimansyon sa yo kouvri gwo mikwopò ak ti mezopò, kidonk rele tès la yon sond ki mezire sèlman mezopò se senplifye l twòp. De sond yo konplete youn lòt. Yòd montre ki kantite porozite fen ki egziste. Ble metilèn montre ki kantite espas nan pò yo ki ka resevwa yon gwo molekil òganik, e se kesyon sa a ki enpòtan pou retire koloran. Ni youn ni lòt valè a pa ka prevwa poukont li kantite lòt molekil ki pral adsòbe.

Chaj la enpòtan menm jan ak gwosè a. Paske koloran an katyonik, sifas ki gen chaj negatif atire l, epi sifas ki gen chaj pozitif repouse l. Sa fè pH yon varyab prensipal olye yon ti detay, jan eksperyans ki anba yo montre sa.

Kijan tès pa lo a fèt

Fòm estanda tès la nan laboratwa se yon tès pa lo kote yo kite sistèm nan rive nan ekilib. Prepare chabon an, pase l nan paswa pou jwenn yon fraksyon patikil ki gen gwosè kontwole, epi peze yon mas m ou konnen. Ajoute yon volim V ou konnen nan yon solisyon koloran ki gen konsantrasyon inisyal C0. Kenbe pH ak tanperati fiks, ajite pandan yon dire ou verifye, epi separe chabon an ak filtrasyon oswa santrifigasyon. Detèmine konsantrasyon ki rete a, Ce, avèk absòbans UV-Vis, anjeneral toupre 660 rive 665 nm epi souvan nan 664 nm, dapre yon seri kalibrasyon ki prepare sou menm aparèy la. Yon pwosedi ki te pibliye te itilize 0.050 g chabon ak 50 mL solisyon nan yon ranje 10 rive 1000 mg/L, pandan 24 èdtan nan 25 C, avèk lekti nan 660 nm. Pa gen yon sèl pwotokòl inivèsèl, kidonk yon valè yo rapòte san dòz, ranje konsantrasyon, tan, tanperati, pH ak longèdonn pa yon rezilta. Se yon rimè.

Kantifikasyon an li menm mande menm rigè yo dekri pou mezi koloran ki baze sou absòbans: fè kalibrasyon sou aparèy ou a, konfime pik la olye ou sipoze li nan 664 nm, epi dilye likid sipènatan ki twò konsantre yo pou fè yo retounen nan ranje lineyè a.

Egzanp kalkil la

Kapasite a soti nan bilan mas la. Koloran ki disparèt nan solisyon an rete sou chabon an:

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

kote qe se kantite ki adsòbe nan ekilib an mg/g, C0 ak Ce se konsantrasyon inisyal ak konsantrasyon nan ekilib an mg/L, V se volim an lit, epi m se mas chabon an an gram.

Premye pwen. Kòmanse ak C0 = 100 mg/L, V = 0.100 L, m = 0.0200 g. Apre sistèm nan rive nan ekilib, aparèy la bay Ce = 35 mg/L. Lè sa a, qe = (100 minus 35) times 0.100 divided by 0.0200 = 65 times 0.100 divided by 0.0200 = 325 mg/g. Pousantaj eliminasyon an se (100 minus 35) divided by 100 times 100 = 65 pousan.

Dezyèm pwen, menm dòz ak menm volim, men yon chaj koloran ki pi wo. Kòmanse ak C0 = 200 mg/L epi mezire Ce = 90 mg/L. Lè sa a, qe = (200 minus 90) times 0.100 divided by 0.0200 = 550 mg/g, tandiske eliminasyon an se (200 minus 90) divided by 200 times 100 = 55 pousan.

De pè sa yo, (Ce = 35, qe = 325) ak (Ce = 90, qe = 550), se de pwen sou yon izotèm. Remake kijan yo evolye nan sans opoze: kapasite a monte soti nan 325 pou rive nan 550 mg/g, pandan eliminasyon an desann soti nan 65 pou rive nan 55 pousan. Kapasite ak pousantaj eliminasyon deplase nan sans opoze lè konsantrasyon an monte. Nenpòt moun ki klase chabon dapre pousantaj eliminasyon yo mezire ak dòz oswa konsantrasyon diferan ap klase eksperyans lan, pa materyèl la.

Varyab ou dwe kontwole yo

Chak eleman ki anba a chanje valè a. Kenbe chak youn fiks oswa anrejistre l.

Dòz. Plis chabon vle di plis sit adsòpsyon, kidonk pousantaj eliminasyon an monte pandan kantite ki adsòbe pa gram anjeneral bese, paske koloran ki kaptire a distribye sou yon pi gwo mas. Rapòte dòz la an g/L ansanm ak V ak m ki sèvi pou kalkile l.

Konsantrasyon inisyal. Yon C0 ki pi wo bay yon pi gwo fòs ki pouse adsòpsyon an, kidonk qe monte pandan pousantaj eliminasyon an bese lè sit yo vin satire. Izotèm yo ajiste sou ranje 5 rive 50 mg/L ak sou ranje 100 rive 400 mg/L dekri diferan pati nan koub la. Konpare kapasite ki soti nan ajisteman yo sèlman sou ranje ki sipèpoze.

pH. Pou koloran katyonik sa a, kantite ki adsòbe a souvan monte ak pH, sitou lè pH la depase pwen chaj zewo chabon an, kote sifas la vin gen yon chaj nèt negatif. Yon pH ki ba pwotone sit sou sifas la epi pèmèt iyon idwojèn fè konpetisyon pou yo. Gwosè efè a depann de chabon an: nan yon etid sou chabon aktive, kantite ki adsòbe a te monte soti nan anviwon 51 mg/g nan pH 2 pou rive nan anviwon 92 mg/g nan pH 8. Anrejistre pH inisyal la ak pH nan ekilib la ansanm ak sèl ki deja nan solisyon an, paske fòs iyonik la diminye efè menm fòs elektwostatik pH la modifye yo.

Tan kontak. Kantite ki adsòbe a monte byen vit, apre sa li vin estab. Se sèlman valè sou plato a ki qe; nenpòt valè anvan sa se qt. Tan pou rive nan ekilib ki pibliye yo varye soti nan kèk minit rive nan anpil èdtan selon chabon an, avèk kontak ki dire 24 èdtan nan kèk pwosedi estanda. Detèmine plato a avèk yon etid sinetik pou chabon ou a olye ou sipoze de èdtan sifi.

Tanperati. Pa gen yon tandans ki valab pou tout sistèm. Kantite ki adsòbe a monte ak tanperati nan sistèm andotèmik epi li bese nan sistèm egzotèmik, kidonk mezire l olye ou sipoze.

Gwosè patikil ak ajitasyon. Patikil ki pi fen diminye distans difizyon yo epi anjeneral akselere adsòpsyon an; ajitasyon ki pi fò rann kouch likid imobil ki antoure patikil yo pi mens epi li fè menm bagay la. Toude chanje vitès la, pa ekilib la li menm. Yon kapasite ki chanje ak vitès brase a se yon siy avètisman ki montre sistèm nan pa t janm rive nan ekilib.

Idantite reyaktif la dwe antre nan dosye a tou. Se poutèt sa verifikasyon pite ak espesifikasyon koloran an parèt bò kote mas chabon an: yo ka vann ble metilèn kòm sèl anid ki gen mas molè toupre 319.9 g/mol oswa kòm triidrat ki gen mas molè 373.90 g/mol, epi pousantaj kontni pwodwi komèsyal la souvan pi ba pase 100 pousan. Yon C0 nominal yo kalkile ak move mas molè a rann chak qe sistematikman pa kòrèk.

Sa koub ajiste yo di ak sa yo pa di

Yon ajisteman Langmuir eksprime qe kòm qmax miltipliye pa KL miltipliye pa Ce, divize pa (1 plis KL miltipliye pa Ce). Li bay yon kapasite saturasyon ajiste qmax an mg/g ak yon konstan afinite KL an L/mg. Yon bon ajisteman vle di koub saturasyon patikilye sa a byen dekri ranje konsantrasyon yo mezire a. Li pa pwouve chabon an gen yon sèl gwoup sit ki tout menm jan, kouvèti a se sèlman yon sèl kouch molekil, oswa yon mekanis molekilè espesifik ap fonksyone. Chabon pore etewojèn souvan bay koub ki gen fòm Langmuir sou ranje limite.

Yon ajisteman Freundlich eksprime qe kòm KF miltipliye pa Ce elve a pisans 1/n. KF fikse echèl kapasite anpirik la epi 1/n fikse koubati a. Paske fòm sa a pa gen yon plato fini, yo pa dwe janm pwolonje l deyò ranje mezi yo pou envante yon qmax. Yon pi bon ajisteman Freundlich vle di sèlman fòm monte li a koresponn pi byen ak entèval yo mezire a. Kèlkeswa ekwasyon yo itilize a, pito fè regresyon ki pa lineyè sou fòm orijinal la, paske transfòmasyon ki rann li lineyè yo defòme erè yo, epi egzamine rezidi yo olye ou fè konfyans sèlman R kare.

Sa 914 eksperyans aprann nou

Yon analiz aprantisaj otomatik sou 914 eksperyans ki soti nan 75 atik te modle kantite ble metilèn ki adsòbe sou ajil, sann ak materyèl ki aktive ak alkali, avèk pyebwa regresyon ranfòse pa gradyan. Rezilta prensipal li: konsantrasyon inisyal koloran an te faktè ki te pi byen prevwa kantite adsòbe yo rapòte a. pH, idantite matyè premyè a ak kalite modifikasyon an te enpòtan tou, epi te gen gwo entèraksyon ant konsantrasyon ak prèske tout lòt varyab yo, tankou dòz, sipèfisi, tan kontak ak ajitasyon.

De prekosyon pèmèt rezilta sa a rete itil. Premyèman, etid sa a pa t kouvri chabon aktive, kidonk li pa ka klase varyab yo pou chabon. Dezyèmman, leson li bay la konsène metòd la epi li aplike fasil nan lòt kontèks: konsantrasyon inisyal la pa janm yon varyab pou neglije, epi kondisyon fonksyònman yo gen twòp entèraksyon ak pwopriyete materyèl yo pou nenpòt klasman an mg/g rete valab si yo retire kondisyon ki mache avèk li yo. Se menm konklizyon egzanp kalkil la bay apati prensip fondamantal yo.

De erè pou sispann fè

Premyèman, sispann rapòte pousantaj eliminasyon kòm kapasite. Yon gwo dòz ka retire 99 pousan koulè nan yon solisyon ki pa konsantre pandan li kenbe sèlman kèk miligram pa gram, epi yon ti dòz nan yon solisyon konsantre ka kenbe plizyè santèn miligram pa gram pandan koulè toujou vizib. Toujou rapòte C0, Ce, V, m, dòz an g/L, pousantaj eliminasyon ak qe ansanm, sinon pèsonn pa ka sèvi ak valè a ankò.

Dezyèmman, sispann rele yon valè yo mezire apre yon tan fiks qe san ou pa montre plato sinetik la, epi sispann estandadize koloran an dapre mas ki sou etikèt la. Verifye ekilib la avèk yon seri mezi sou tan, verifye konsantrasyon an avèk espektwofotometri olye ou fè konfyans mas ki peze dapre etikèt la akoz pwoblèm idrat ak pousantaj kontni an, epi kontwole pH, tanperati, gwosè patikil ak ajitasyon. Yon kapasite ble metilèn ki vini ak enfòmasyon sa yo se yon mezi yo ka sèvi avè l nan lòt kontèks. San yo, se yon anekdot.