Метилен хөхийн адсорбентуудыг харьцуулах нь: багтаамж, кинетик, нөхцөл

Нэг судалгаанд 58 mg/g гэж тайлагнажээ. Нөгөөд нь 725 mg/g гэжээ. Хоёр дахь адсорбентыг арван хоёр дахин сайн гэж зарлаад цааш уншихаа болих хүсэл төрж болно. Гэвч эдгээр хоёр тоо өөр нөхцөлд гарсан бөгөөд бүр ижил төрлийн үзүүлэлт ч биш байж болох тул ийм эрэмбэ ихэнхдээ утгагүй.

Адсорбцийн өгүүллүүд хоорондоо төстэй харагддаг гурван үзүүлэлтийг тайлагнадаг: зайлуулалтын хувь, хэмжсэн шингээлт, загвараар тааруулсан багтаамж. Үүн дээр будагч бодисыг холбохоор санал болгосон материалуудын өргөн хүрээ болон будагч бодис орчноосоо хамааран хэрхэн өөрчлөгддөгийг нэмбэл, харьцуулалт нь эрэмбэлэхээсээ өмнө нөхцөлийг тааруулах асуудал болдог.

Энэ бол ганц нэг тохиолдлын бус, бүтэцтэй холбоотой анхааруулга юм. Шавар, үнс болон шүлтээр идэвхжүүлсэн материалын тухай 75 өгүүллийн 914 туршилтыг хамарсан машин сургалтын шинжилгээ-гээр тайлагнасан шингээлтэд туршилтын тохиргоо давамгай нөлөөлж, эхний будагч бодисын концентраци хамгийн хүчтэй таамаглагч байсныг тогтоосон. Навчнаас гарган авсан адсорбентуудын 2024 оны тойм нь нэг төрлийн материалын бүлэг дотор ч протоколууд хэр өргөн ялгаатай байдгийг харуулдаг. Аль ч эх сурвалж зөвхөн онцолсон mg/g утгаар жагсаалт гаргахыг дэмжихгүй.

Зайлуулалтын хувь нь багтаамж биш

Ихэнх буруу эрэмбэ гурван ойлголтыг хольж хутгадаг. Зайлуулалтын хувь нь тодорхой нэг уусмалаас будагч бодисын ямар хувь нь алга болсныг хэлнэ. Хэмжсэн шингээлт нь тэнцвэрийн үед адсорбентын грамм бүрд хэр их будагч бодис байгааг хэлнэ. Загвараар тааруулсан багтаамж нь сонгосон изотермийн загвар өндөр концентраци дээр ямар ханалтын утга төсөөлж байгааг хэлнэ.

Массын баланс эхний хоёр үзүүлэлтийг хооронд нь холбоно:

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

энд qe нь тэнцвэрийн шингээлт mg/g, C0 ба Ce нь эхний болон тэнцвэрийн концентраци, V нь эзлэхүүн, m нь адсорбентын масс.

Тоон жишээ урхийг тодорхой харуулна. 0.1 L хэмжээтэй 10 mg/L будагч бодисын уусмалаас 1 g адсорбент ашиглан 100 percent-ийг зайлуулахад ердөө 1 mg/g гарна. Харин 0.1 L хэмжээтэй 1000 mg/L будагч бодисын уусмалаас 0.1 g адсорбент ашиглан 80 percent-ийг зайлуулахад 800 mg/g гарна. Эхний үр дүн хувиар харахад төгс боловч багтаамжийн хувьд бараг хэрэггүй. Эдгээр хоёр баганыг хольсон ямар ч эрэмбэ материал биш, туршилтыг эрэмбэлж байгаа хэрэг.

Тааруулсан qmax нь бас нэг давхар ойлголт нэмнэ. Метилен хөхийн адсорбцийн изотерм нь хэд хэдэн эхний концентраци дээр qe-г Ce-тэй харьцуулан дүрсэлдэг. Langmuir тааруулалт муруйг qmax гэж нэрлэгдэх төгсгөлтэй плато руу төсөөлдөг; Freundlich тааруулалт нь платогүй зэрэгт хуулийг дүрсэлдэг. Тайлагнасан qmax бол жинлэж хэмжсэн хэмжээ биш, загварын параметр юм. Хэрэв цэгүүд платод ойртохгүй бол сүүлийн хэдэн цэгийн багахан өөрчлөлт qmax-ийг их хэмжээгээр өөрчилнө.

Үзүүлэлт бүрийг өөрчилдөг зургаан нөхцөл

Тун. Нунтаг их байх тусам идэвхтэй байрлал олон болно. Иймээс зайлуулалтын хувь ихэвчлэн өсдөг ч mg/g шингээлт буурдаг, учир нь баригдсан будагч бодис илүү их масс дээр хуваагдана. 10 g/L болон 0.2 g/L үед 99 percent зайлуулсан гэсэн мэдэгдлүүд материалын үр ашгийн хувьд тавин дахин ялгаатай. Туныг g/L-ээр бүртгэж, ижил тун дээрх шингээлтийг харьцуул.

Эхний концентраци. C0 өндөр байх тусам хөдөлгөгч хүч ихэсдэг тул qe өсөж, харин байрлалууд ханах тусам зайлуулалтын хувь буурна. 100 to 400 mg/L мужид тааруулсан qmax нь 5 to 50 mg/L мужид тааруулснаас муруйн өөр хэсгийг дүрсэлнэ. Эрэмбэлэхээс өмнө концентрациудын муж давхцаж байгаа эсэхийг шаардана.

pH. Метилен хөх нь катион тул гадаргуугийн цэнэг таталцлыг хянадаг. Тэг цэнэгийн цэгээс доош үед гадаргуу будагч бодисыг түлхэнэ; түүнээс дээш үед гадаргуу татна. Зөвхөн эхний pH-ийг тайлагнасан судалгаанд мэдээллийн цоорхой үлддэг, учир нь адсорбци тэнцвэрийн утгыг өөрчилдөг. Хоёуланг нь, мөн суурь давсуудыг бүртгэ. Учир нь ионы хүч pH-ийн тохируулдаг ижил хүчнүүдийг халхалдаг. Уусгагч болон pH-ийн нөхцөлийг шингээлтэд суурилсан тоон хэмжилттэй хамт авч үзэх зарчим энд мөн үйлчилнэ: тоо нь нөхцөлтэйгөө хамт утгатай.

Хугацаа. 5 минутын дараа авсан утга нь qt болохоос qe биш. Хурдан байх ба их багтаамжтай байх нь тусдаа давуу талууд: навчны нунтаг материалын тухай судалгааны цувралуудад нэг протоколд тэнцвэржилт 60 минут орчим, нөгөөд нь 160 минут орчим гэж тайлагнасан байдаг. Зөвхөн кинетикийн муруй тэгширсний дараах тэнцвэрийн утгуудыг харьцуулж, эхний үеийн шингээлтийг тусдаа кинетикийн үр дүн болгон тайлагна.

Температур. Тэнцвэр болон диффуз хоёулаа температураас систем бүрд өөр өөрөөр хамаарна. Нэг финик дал модны цувралд Langmuir qmax 30 C үед ойролцоогоор 43 mg/g байснаас 60 C үед ойролцоогоор 58 mg/g болж өссөн нь зөвхөн температураас шалтгаалсан 35 percent-ийн өөрчлөлт юм. Температурын хувьд их зөрүүтэй нөхцөлд хэмжсэн багтаамжуудыг үүнийг онцлохгүйгээр хэзээ ч эрэмбэлж болохгүй.

Тайлагнах суурь. Нэг грамм ижил зүйлийг илэрхийлж байгаа үед л milligrams per gram-ийг харьцуулж болно. Хуурай ба нойтон масс нь чийгийн хувиар ялгаатай, харин нийлмэл бөмбөлөг материал нь цэвэр идэвхтэй фазаас өөр. Хуваарийн суурь болон чийгийн аливаа залруулгыг тодорхой бич. Шүүлтүүрийн хувьд багтаамжийг эзлэхүүний нягтаар үржүүлсэн үзүүлэлтийг; гадаргуугийн үр ашгийн хувьд багтаамжийг BET талбайд хуваасан үзүүлэлтийг нэм, гэхдээ хэмжигдсэн бүх талбай метилен хөх шиг том молекул нэвтрэх боломжтой байдаггүйг тэмдэглэ. Энэ шатанд урвалжийн таних мэдээлэл мөн бүртгэлд байх ёстой тул урвалжийн цэвэршилт ба техникийн үзүүлэлтийг шалгах нь адсорбентын масстай зэрэгцэн авч үзэгдэнэ.

Изотерм ба кинетикийн тааруулалт үнэндээ юу хэлдэг вэ

Түгээмэл алдаа нь сайн тааруулалтыг механизмын нотолгоо гэж үзэх явдал. Метилен хөхийн Langmuir Freundlich харьцуулалт нь туршсан мужид аль тэгшитгэл муруйн хэлбэрийг илүү сайн дүрсэлж байгааг шалгана. Энэ нь нэг давхаргын бүрхэлт, нэгэн төрлийн байдал эсвэл олон давхарга үүссэнийг тогтоодоггүй. Нэгэн төрлийн бус сүвэрхэг материал ч хязгаарлагдмал мужид Langmuir хэлбэрийн муруй өгч болно, харин Freundlich илүү сайн таарч байгаа нь өгөгдөл тухайн тэгшитгэлийн өсдөг хэв маягаар үргэлжлэн өсөж байгааг л хэлнэ. Механизмыг спектроскопи, калориметри эсвэл ионы хүчнээс хамаарах байдал зэрэг бие даасан нотолгоогоор баталгаажуул.

Тааруулалтын чанарын дадал чухал. Шугаман бус регрессийг илүүд үз, учир нь шугаманчилсан хувиргалтууд алдааг гажуудуулж, нэг загварыг системтэйгээр давуу харагдуулж чадна. Зөвхөн R squared-д найдалгүй үлдэгдлийг шалга. qmax нь хэмжсэн муж дотор байна уу, эсвэл түүнээс гадуур байна уу гэдгийг асуу: хамгийн их хэмжсэн qe-ээс хол давсан плато бол төсөөлөл бөгөөд зөвхөн утгыг нь бус, тодорхойгүй байдлыг нь мөн тайлагнах ёстой.

Үүнтэй ижил болгоомжлол метилен хөхийн адсорбцийн кинетикт хамаарна. Навчны адсорбентын судалгаанд pseudo second order тэгшитгэлийг хамгийн түгээмэл “хамгийн сайн таарсан” гэж тайлагнадаг ч энэ нь chemisorption-ыг нотлохгүй, мөн pseudo first order тааруулалт physisorption-ыг нотлохгүй. Бөөмийн хэмжээ болон хутгалтаас хамааран диффуз аль ч тэгшитгэлийг дуурайж болох бөгөөд шугаманчилсан графикууд түүхэн байдлаар харьцуулалтыг pseudo second order талд хазайлгаж ирсэн. Тэгшитгэл, хурдны тогтмол, тааруулсан тэнцвэр, интервал, бөөмийн хэмжээ, хутгалтыг тайлагнаж, хурд ба багтаамжийг ажлын хүснэгтийн тусдаа баганад байлга.

Нийтлэгдсэн судалгааг харьцуулах ажлын хүснэгт

Энэ хүснэгтийг судалгаа бүрд нэг удаа хуул. Шалгах баганууд таарч байгаа тохиолдолд л харьцуулалт хүчинтэй.

Нөхцөл	Юуг бүртгэх	Хэвийн болгох дүрэм	Мэдээлэл дутуу бол зогс
Тун	g/L, мөн эзлэхүүн ба нийт масс	Ижил тун дээрх qe-г харьцуул; зайлуулалтын хувийг тусад нь байлга	Percent-ийг багтаамж руу хөрвүүлэх боломжгүй
Концентраци	C0 цуврал, Ce муж, платод хүрсэн эсэх	qmax-ийг зөвхөн давхцсан мужид харьцуул	qmax нь цэвэр экстраполяци байж болно
pH	Эхний болон тэнцвэрийн pH, давс, мэдэгдэж байвал тэг цэнэгийн цэг	Ойролцоогоор нэг нэгжийн дотор тааруул	Хөдөлгөгч хүч тодорхойгүй
Хугацаа	Харьцах хугацаа, кинетикийн муруй, тэнцвэрийн шалгуур	qe-г зөвхөн тэнцвэр тогтсон нь харуулсан үед харьцуул	Утгыг qe гэж буруу тэмдэглэсэн qt байж болно
Температур	Изотермийн цэг бүрийн температур	Ижил температурт харьцуул	Дулааны өөрчлөлтийг материалын ялгаа гэж андуурна
Тайлагнах суурь	Хуурай эсвэл нойтон масс, чийгийн хувь, идэвхтэй фаз эсвэл нийлмэл материал, эзлэхүүний нягт, BET талбай	Хуурай грамм тутмын mg болгон хөрвүүл; эзлэхүүн ба талбайн баганууд нэм	Хуваарийн суурь тодорхойгүй
Загварын тааруулалт	Тэгшитгэлүүд, шугаман эсвэл шугаман бус тааруулалт, алдааны хэмжүүр, үлдэгдэл, параметрийн тодорхойгүй байдал	Шугаман бус тааруулалтыг илүүд үз; параметрийн бүрэн багцуудыг харьцуул	Хамгийн сайн таарсан гэх мэдэгдлийг шалгах боломжгүй
Уусмалын матриц	Усны зэрэглэл, ионы хүч, өрсөлдөгч ион эсвэл органик бодис	Матрицыг тааруулах эсвэл үр дүнг анхан шатны скрининг гэж тэмдэглэх	Бодит усан дахь гүйцэтгэл тодорхойгүй

Уран зохиолын хоёр жишээ энэ ажлын хүснэгт хэрхэн ажилладгийг харуулна. Финик дал модны нэг цувралд тэнцвэржилт 160 минут орчим, оновчтой нөхцөл pH 6.5 орчим, qmax температур өсөхөд нэмэгдсэн бөгөөд Temkin болон pseudo second order-ийг илүүд үзсэн тайлбар гэж мэдээлсэн. Боловсруулсан хулсны навчны нунтагт ойролцоогоор 725 mg/g, бараг бүрэн зайлуулалт тайлагнасан боловч энэ нь 100 to 400 mg/L будагч бодис, 0.2 to 1.4 g/L тун, тэнцвэрт хүрэхэд ойролцоогоор 60 минут гэсэн нөхцөлтэй. Аль аль нь дотооддоо хүчинтэй байж болох ч тун, концентраци, pH, температур болон тайлагнах суурь таарах хүртэл хооронд нь эрэмбэлэх боломжгүй.

Шударга харьцуулалтын өгүүлбэр тогтсон бүтэцтэй: ижил концентраци, тун, pH, температур, тэнцвэрийн хугацаа болон тайлагнах суурийн нөхцөлд X материал Y материалаас өндөр шингээлт үзүүлнэ. Үүнээс богино хэлбэр нь хоёр материалын тухай биш, хоёр туршилтын тухай мэдэгдэл юм.