ការប្រៀបធៀបសារធាតុស្រូប methylene blue ដោយយុត្តិធម៌៖ សមត្ថភាព kinetics និងលក្ខខណ្ឌពិសោធន៍

ការសិក្សាមួយរាយការណ៍ 58 mg/g។ ការសិក្សាមួយទៀតរាយការណ៍ 725 mg/g។ ងាយនឹងសន្និដ្ឋានថាសារធាតុស្រូបទីពីរល្អជាងដប់ពីរដង ហើយឈប់អានត្រឹមនោះ។ ចំណាត់ថ្នាក់បែបនេះជាទូទៅគ្មានអត្ថន័យទេ ព្រោះតម្លៃទាំងពីរត្រូវបានទទួលក្រោមលក្ខខណ្ឌខុសគ្នា ហើយប្រហែលជាមិនមែនជាតម្លៃប្រភេទដូចគ្នាផង។

អត្ថបទស្រាវជ្រាវអំពីការស្រូបរាយការណ៍បរិមាណបីប្រភេទដែលមើលទៅស្រដៀងគ្នា៖ ភាគរយនៃការដកចេញ បរិមាណស្រូបដែលវាស់បាន និងសមត្ថភាពដែលបានផ្គូផ្គងតាមគំរូ។ នៅពេលបន្ថែមភាពចម្រុះនៃសម្ភារៈដែលត្រូវបានស្នើសម្រាប់ចាប់ភ្ជាប់សារធាតុពណ៌ និងរបៀបដែលសារធាតុពណ៌ឆ្លើយតបនឹងបរិស្ថានរបស់វា ការប្រៀបធៀបក្លាយជាបញ្ហានៃការផ្គូផ្គងលក្ខខណ្ឌ មុននឹងក្លាយជាបញ្ហានៃការដាក់ចំណាត់ថ្នាក់។

ការប្រុងប្រយ័ត្ននេះកើតចេញពីរចនាសម្ព័ន្ធនៃទិន្នន័យ មិនមែនពីករណីឯកត្តជនទេ។ ការវិភាគដោយ machine learning លើការពិសោធន៍ 914 ពីអត្ថបទ 75 អំពីដីឥដ្ឋ ផេះ និងសម្ភារៈដែលបានធ្វើឱ្យសកម្មដោយអាល់កាឡាំង បានរកឃើញថាបរិមាណស្រូបដែលបានរាយការណ៍ត្រូវបានកំណត់យ៉ាងខ្លាំងដោយការកំណត់ពិសោធន៍ ដោយកំហាប់សារធាតុពណ៌ដំបូងជាកត្តាព្យាករណ៍ខ្លាំងបំផុត។ ការពិនិត្យឡើងវិញឆ្នាំ 2024 អំពីសារធាតុស្រូបដែលផលិតពីស្លឹក បង្ហាញថាពិធីការពិសោធន៍អាចខុសគ្នាខ្លាំងប៉ុណ្ណា សូម្បីតែក្នុងក្រុមសម្ភារៈតែមួយ។ ប្រភពទាំងពីរមិនគាំទ្រការរៀបចំណាត់ថ្នាក់ដោយផ្អែកលើតម្លៃ mg/g ដែលដាក់ជាចំណងជើងលេចធ្លោនោះទេ។

ភាគរយនៃការដកចេញមិនមែនជាសមត្ថភាពទេ

ចំណាត់ថ្នាក់ដែលខុសភាគច្រើនច្រឡំគំនិតបីយ៉ាង។ ភាគរយនៃការដកចេញឆ្លើយថា តើសារធាតុពណ៌ប៉ុន្មានភាគត្រូវបានដកចេញពីសូលុយស្យុងជាក់លាក់មួយ។ បរិមាណស្រូបដែលវាស់បានឆ្លើយថា នៅសមតុល្យ សារធាតុពណ៌មានប៉ុន្មាននៅលើសារធាតុស្រូបមួយក្រាម។ សមត្ថភាពដែលបានផ្គូផ្គងតាមគំរូឆ្លើយថា គំរូ isotherm ដែលបានជ្រើសរើសព្យាករណ៍តម្លៃឆ្អែតនៅកំហាប់ខ្ពស់ប៉ុន្មាន។

តុល្យភាពម៉ាសភ្ជាប់បរិមាណពីរដំបូងចូលគ្នា៖

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

ដែល qe ជាបរិមាណស្រូបនៅសមតុល្យគិតជា mg/g, C0 និង Ce ជាកំហាប់ដំបូង និងកំហាប់នៅសមតុល្យ, V ជាមាឌ និង m ជាម៉ាសសារធាតុស្រូប។

គូតម្លៃលេខមួយបង្ហាញពីចំណុចបំភាន់នេះ។ ការដកចេញ 100 percent ពីសារធាតុពណ៌ 0.1 L ដែលមានកំហាប់ 10 mg/L ដោយប្រើសារធាតុស្រូប 1 g ផ្តល់ត្រឹមតែ 1 mg/g ប៉ុណ្ណោះ។ ការដកចេញ 80 percent ពីសារធាតុពណ៌ 0.1 L ដែលមានកំហាប់ 1000 mg/L ដោយប្រើសារធាតុស្រូប 0.1 g ផ្តល់ 800 mg/g។ លទ្ធផលទីមួយមើលទៅល្អឥតខ្ចោះនៅពេលបង្ហាញជាភាគរយ ប៉ុន្តែស្ទើរតែគ្មានប្រយោជន៍នៅពេលបង្ហាញជាសមត្ថភាព។ ចំណាត់ថ្នាក់ណាដែលលាយជួរឈរទាំងពីរនេះ គឺកំពុងដាក់ចំណាត់ថ្នាក់ការពិសោធន៍ មិនមែនសម្ភារៈទេ។

qmax ដែលបានផ្គូផ្គងតាមគំរូបន្ថែមស្រទាប់មួយទៀត។ isotherm នៃការស្រូប methylene blue បង្ហាញ qe ធៀបនឹង Ce នៅលើកំហាប់ដំបូងជាច្រើន។ ការផ្គូផ្គង Langmuir ព្យាករខ្សែកោងនេះឆ្ពោះទៅកាន់កម្រិតថេរមានដែនកំណត់មួយដែលហៅថា qmax; ការផ្គូផ្គង Freundlich ពិពណ៌នាអនុគមន៍ power law ដែលគ្មានកម្រិតថេរ។ qmax ដែលបានរាយការណ៍គឺជាប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់គំរូ មិនមែនជាបរិមាណដែលបានថ្លឹងដោយផ្ទាល់ទេ។ ប្រសិនបើចំណុចទិន្នន័យមិនដែលខិតជិតកម្រិតថេរ ការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចនៅចំណុចចុងក្រោយអាចធ្វើឱ្យ qmax ផ្លាស់ប្តូរច្រើន។

លក្ខខណ្ឌប្រាំមួយដែលធ្វើឱ្យតម្លៃគ្រប់យ៉ាងផ្លាស់ប្តូរ

កម្រិតសារធាតុស្រូប។ ម្សៅកាន់តែច្រើន មានទីតាំងស្រូបកាន់តែច្រើន ដូច្នេះភាគរយនៃការដកចេញជាទូទៅកើនឡើង ខណៈបរិមាណស្រូបគិតជា mg/g ថយចុះ ព្រោះសារធាតុពណ៌ដែលចាប់បានត្រូវបានចែកលើម៉ាសច្រើនជាង។ ការអះអាងពីការដកចេញ 99 percent នៅ 10 g/L និងនៅ 0.2 g/L ខុសគ្នាដល់ហាសិបដងក្នុងប្រសិទ្ធភាពប្រើប្រាស់សម្ភារៈ។ កត់ត្រាកម្រិតសារធាតុស្រូបជា g/L ហើយប្រៀបធៀបបរិមាណស្រូបនៅកម្រិតសារធាតុស្រូបដូចគ្នា។

កំហាប់ដំបូង។ C0 ខ្ពស់ជាងផ្តល់កម្លាំងជំរុញធំជាង ដូច្នេះ qe កើនឡើង ខណៈភាគរយនៃការដកចេញថយចុះនៅពេលទីតាំងស្រូបឈានដល់ការឆ្អែត។ qmax ដែលបានផ្គូផ្គងលើ 100 to 400 mg/L ពិពណ៌នាផ្នែកខុសគ្នានៃខ្សែកោងពី qmax ដែលបានផ្គូផ្គងលើ 5 to 50 mg/L។ តម្រូវឱ្យជួរកំហាប់ត្រួតគ្នា មុននឹងធ្វើការដាក់ចំណាត់ថ្នាក់។

pH។ Methylene blue មានបន្ទុកវិជ្ជមាន ដូច្នេះបន្ទុកលើផ្ទៃគ្រប់គ្រងកម្លាំងទាក់ទាញ។ នៅក្រោមចំណុចដែលបន្ទុកសរុបលើផ្ទៃស្មើសូន្យ ផ្ទៃនឹងច្រានសារធាតុពណ៌; នៅលើចំណុចនោះ ផ្ទៃនឹងទាក់ទាញវា។ ការសិក្សាដែលរាយការណ៍តែ pH ដំបូងទុកចន្លោះព័ត៌មានមួយ ព្រោះការស្រូបធ្វើឱ្យតម្លៃនៅសមតុល្យផ្លាស់ប្តូរ។ កត់ត្រាទាំងពីរ រួមទាំងអំបិលផ្ទៃខាងក្រោយ ព្រោះ ionic strength បន្ថយឥទ្ធិពលកម្លាំងដូចគ្នាដែល pH កែសម្រួល។ វិន័យដែលធានាថាការកំណត់បរិមាណដោយផ្អែកលើ absorbance មានភាពត្រឹមត្រូវចំពោះ solvent និង pH ក៏អនុវត្តនៅទីនេះដែរ៖ តម្លៃមួយត្រូវតែភ្ជាប់ជាមួយលក្ខខណ្ឌរបស់វា។

ពេលវេលា។ តម្លៃដែលយកបន្ទាប់ពី 5 minutes គឺ qt មិនមែន qe ទេ។ ល្បឿនលឿន និងសមត្ថភាពខ្ពស់គឺជាគុណលក្ខណៈដាច់ដោយឡែក៖ ស៊េរីការសិក្សាអំពីម្សៅស្លឹករាយការណ៍ថាសមតុល្យកើតឡើងជិត 60 minutes ក្រោមពិធីការមួយ និងជិត 160 ក្រោមពិធីការមួយទៀត។ ប្រៀបធៀបតែតម្លៃនៅសមតុល្យ បន្ទាប់ពីខ្សែកោង kinetics រាបស្មើ ហើយរាយការណ៍បរិមាណស្រូបនៅពេលដំបូងជាលទ្ធផល kinetics ដាច់ដោយឡែក។

សីតុណ្ហភាព។ ទាំងសមតុល្យ និង diffusion ឆ្លើយតបនឹងសីតុណ្ហភាពតាមរបៀបជាក់លាក់សម្រាប់ប្រព័ន្ធនីមួយៗ។ ក្នុងស៊េរី date palm មួយ Langmuir qmax កើនពីប្រហែល 43 mg/g នៅ 30 C ទៅប្រហែល 58 mg/g នៅ 60 C ដែលជាការផ្លាស់ប្តូរ 35 percent ដោយសារសីតុណ្ហភាពតែមួយគត់។ កុំដាក់ចំណាត់ថ្នាក់សមត្ថភាពដែលវាស់នៅសីតុណ្ហភាពខុសគ្នាច្រើនដោយមិនបញ្ជាក់ចំណុចនេះ។

មូលដ្ឋាននៃការរាយការណ៍។ Milligrams per gram អាចប្រៀបធៀបគ្នាបានតែពេលដែល gram មានន័យដូចគ្នា។ ម៉ាសស្ងួតធៀបនឹងម៉ាសសើមខុសគ្នាតាមសមាមាត្រសំណើម ហើយគ្រាប់ composite ខុសពីសារធាតុសកម្មសុទ្ធ។ បញ្ជាក់ denominator និងការកែតម្រូវសំណើមណាមួយ។ សម្រាប់ filter បន្ថែមសមត្ថភាពគុណនឹង bulk density; សម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពតាមផ្ទៃ បន្ថែមសមត្ថភាពចែកនឹង BET area ដោយកត់សម្គាល់ថាមិនមែនផ្ទៃទាំងអស់ដែលបានវាស់សុទ្ធតែអាចឱ្យម៉ូលេគុលដែលមានទំហំដូច methylene blue ចូលដល់បានទេ។ អត្តសញ្ញាណ reagent ក៏ត្រូវមានក្នុងកំណត់ត្រានៅជំហាននេះដែរ ហេតុនេះការត្រួតពិនិត្យភាពបរិសុទ្ធ និង specification របស់ reagent ត្រូវដាក់ជាមួយម៉ាសសារធាតុស្រូប។

អ្វីដែលការផ្គូផ្គង isotherm និង kinetics ពិតជាប្រាប់

កំហុសទូទៅមួយគឺចាត់ទុកការផ្គូផ្គងល្អថាជាភស្តុតាងបញ្ជាក់ mechanism។ ការប្រៀបធៀប Langmuir Freundlich សម្រាប់ការស្រូប methylene blue គ្រាន់តែសាកល្បងថាសមីការណាមួយពិពណ៌នារូបរាងខ្សែកោងបានល្អជាងក្នុងជួរដែលបានធ្វើតេស្ត។ វាមិនបញ្ជាក់ monolayer coverage, homogeneity ឬ multilayer formation ទេ។ សម្ភារៈ porous ដែលមិនស្មើគ្នាអាចនៅតែបង្កើតខ្សែកោងមានរាងដូច Langmuir ក្នុងជួរមានកំណត់ ហើយ Freundlich ដែលផ្គូផ្គងបានល្អជាងគ្រាន់តែមានន័យថាទិន្នន័យបន្តកើនតាមរបៀបដែលសមីការនោះកើន។ បញ្ជាក់ mechanism ដោយភស្តុតាងឯករាជ្យ ដូចជា spectroscopy, calorimetry ឬការពឹងផ្អែកលើ ionic strength។

ទម្លាប់ល្អក្នុងការវាយតម្លៃគុណភាពនៃការផ្គូផ្គងមានសារៈសំខាន់។ គួរប្រើ nonlinear regression ព្រោះការបម្លែងទៅជាទម្រង់លីនេអ៊ែរធ្វើឱ្យ error ខូចទ្រង់ទ្រាយ និងអាចអនុគ្រោះដល់គំរូមួយជាប្រព័ន្ធ។ ពិនិត្យ residuals ជំនួសឱ្យការជឿលើ R squared តែមួយ។ សួរថាតើ qmax ស្ថិតនៅក្នុងជួរដែលបានវាស់ ឬលើសពីវា៖ កម្រិតថេរដែលស្ថិតខ្ពស់ជាង qe អតិបរមាដែលបានវាស់ច្រើន គឺជាការព្យាករបន្ថែម ហើយភាពមិនប្រាកដប្រជារបស់វាគួរត្រូវបានរាយការណ៍ មិនមែនតែតម្លៃរបស់វាទេ។

ការប្រុងប្រយ័ត្នដូចគ្នានេះគ្រប់គ្រងការវិភាគ kinetics នៃការស្រូប methylene blue។ ក្នុងអក្សរសាស្ត្រអំពីសារធាតុស្រូបពីស្លឹក សមីការ pseudo second order គឺជាគំរូដែលត្រូវបានរាយការណ៍ញឹកញាប់បំផុតថាផ្គូផ្គងបានល្អ ប៉ុន្តែវាមិនបញ្ជាក់ chemisorption ទេ ដូចគ្នានឹងការផ្គូផ្គង pseudo first order មិនបញ្ជាក់ physisorption។ Diffusion អាចបង្កើតទម្រង់ដូចសមីការណាមួយក្នុងចំណោមទាំងពីរ អាស្រ័យលើទំហំភាគល្អិត និង agitation ហើយក្រាហ្វ linearized ជាប្រវត្តិសាស្ត្របានធ្វើឱ្យការប្រៀបធៀបលំអៀងទៅរក pseudo second order។ បញ្ជាក់សមីការ rate constant សមតុល្យដែលបានផ្គូផ្គង ចន្លោះពេល ទំហំភាគល្អិត និង agitation ហើយរក្សាល្បឿន និងសមត្ថភាពនៅក្នុងជួរឈរសន្លឹកការងារដាច់ដោយឡែក។

សន្លឹកការងារសម្រាប់ប្រៀបធៀបការសិក្សាដែលបានបោះពុម្ពផ្សាយ

ចម្លងតារាងនេះម្តងសម្រាប់ការសិក្សានីមួយៗ។ ការប្រៀបធៀបមានសុពលភាពតែកន្លែងដែលជួរឈរត្រួតពិនិត្យត្រូវគ្នា។

ឧទាហរណ៍ពីរពីអក្សរសាស្ត្របង្ហាញពីរបៀបដែលសន្លឹកការងារនេះដំណើរការ។ ស៊េរី date palm មួយរាយការណ៍សមតុល្យជិត 160 minutes តម្លៃល្អបំផុតជិត pH 6.5, qmax កើនឡើងជាមួយសីតុណ្ហភាព ហើយ Temkin ជាមួយ pseudo second order ជាការពិពណ៌នាដែលត្រូវបានជ្រើសរើស។ ម្សៅស្លឹកឫស្សីដែលបានកែច្នៃមួយរាយការណ៍ប្រហែល 725 mg/g ជាមួយការដកចេញស្ទើរតែពេញលេញ ប៉ុន្តែលទ្ធផលនោះមកពីសារធាតុពណ៌ 100 to 400 mg/L នៅកម្រិតសារធាតុស្រូប 0.2 to 1.4 g/L និងប្រហែល 60 minutes ដើម្បីឈានដល់សមតុល្យ។ ទាំងពីរអាចមានសុពលភាពក្នុងការសិក្សារៀងៗខ្លួន ប៉ុន្តែមិនអាចដាក់ចំណាត់ថ្នាក់ធៀបគ្នាបានទេ រហូតដល់កម្រិតសារធាតុស្រូប កំហាប់ pH សីតុណ្ហភាព និងមូលដ្ឋាននៃការរាយការណ៍ត្រូវគ្នា។

ប្រយោគប្រៀបធៀបដែលមានយុត្តិធម៌មានទម្រង់ថេរ៖ ក្រោមជួរកំហាប់ កម្រិតសារធាតុស្រូប pH សីតុណ្ហភាព ពេលឈានដល់សមតុល្យ និងមូលដ្ឋាននៃការរាយការណ៍ដែលត្រូវគ្នា សម្ភារៈ X បង្ហាញបរិមាណស្រូបខ្ពស់ជាងសម្ភារៈ Y។ ប្រយោគណាដែលខ្លីជាងនេះ គឺជាការអះអាងអំពីការពិសោធន៍ពីរ មិនមែនអំពីសម្ភារៈពីរទេ។