مقاله
د میتیلین بلو د سطحي جذب ازموینې او فعال کاربن: د ازموینې ترسره کول او د شمېرې تفسیر
یو لابراتوار دوه فعال کاربنونه پرتله کوي. د یوه د معلوماتو پاڼه د میتیلین بلو داسې ارزښت ښيي چې د بل په پرتله درې چنده دی. لابراتوار هغه کاربن اخلي چې شمېره یې لوړه ده، د همدې شمېرې له مخې یې مقدار ټاکي، خو رنګ تر تمې مخکې ترې تېرېږي. هېڅ معلومات جعل شوي نه وو. دا دوه شمېرې له بېلابېلو ازموینو راغلې وې، خو پېرودونکي دواړه د یوه کمیت په توګه لوستې وې.
دا مقاله د تفسیر همدا تېروتنه سموي. تشریح کوي چې ازموینه څه اندازه کوي، محاسبه دوه ځله له واقعي شمېرو سره ترسره کوي، او هر هغه متغیر نوموي چې پایله بدلوي. د بېلابېلو جاذبو موادو د خپلمنځي درجهبندۍ اړونده ستونزه په جلا توګه څېړل کېږي؛ دلته موضوع د موادو یوه ټولګی او یوه طریقه ده.
ولې دا رنګ د ارزونې وسیله دی
میتیلین بلو یو کاتیوني، هوار اروماتیک رنګ دی. په اوبو کې د مثبت چارج لرونکي ایون په بڼه شتون لري، او مالیکولي ابعاد یې نږدې 1.43 په 0.61 په 0.40 nm دي. همدا اندازه مهمه ده. آیوډین، چې د ارزونې بله دودیزه وسیله ده، ډېر کوچنی دی او تنګو مایکروسوریو ته ننوځي؛ نو د آیوډین شمېره د مایکروسوریو وده څرګندوي. میتیلین بلو پراخو ورونو ته اړتیا لري: هغه سوریو ته ننوځي چې اندازه یې له نږدې 0.75 nm څخه لوړه وي، او د شاوخوا 1.4 تر 3 nm سوري په دې جذب کې مهمه ونډه لري. دا ابعاد لوی مایکروسوري او کوچني مېزوسوري رانغاړي، نو دا ازموینه یوازې د مېزوسوریو د ارزونې وسیله بلل د موضوع له حده ډېر ساده کول دي. دا دواړه د ارزونې وسیلې یو بل بشپړوي. آیوډین ښيي چې څومره نری سوریلرونکی جوړښت شته. میتیلین بلو ښيي چې څومره سوري داسې ځای لري چې یو لوی عضوي مالیکول ورننوتلی شي؛ دا هماغه پوښتنه ده چې د رنګ د لرې کولو لپاره مهمه ده. هېڅ یوه شمېره په یوازې ځان د نورو مالیکولونو جذب نه شي اټکلولی.
چارج د اندازې په څېر مهم دی. ځکه چې رنګ کاتیوني دی، منفي چارج لرونکو سطحو ته جذبېږي او مثبت چارج لرونکې سطحې یې شړي. له همدې امله pH یو اساسي متغیر دی، نه یو فرعي یادښت، لکه لاندې تجربې چې یې ښيي.
په تړلې مجموعه کې ازموینه څنګه ترسره کېږي
معیاري لابراتواري بڼه یې په تړلې مجموعه کې تعادل ته رسول دي. کاربن چمتو کړئ، په غلبېل یې د ذرو د اندازې یوه ټاکلې برخه جلا کړئ، او معلومه کتله m یې وتلئ. د رنګ محلول معلوم حجم V، چې لومړنی غلظت یې C0 وي، ورزیات کړئ. pH او تودوخه ثابت وساتئ، د تایید شوې مودې لپاره یې وخوځوئ، بیا کاربن د فلټر کولو یا سنټریفیوژ په وسیله جلا کړئ. پاتې غلظت Ce د UV-Vis د نوري جذب له لارې وټاکئ، عموماً د 660 تر 665 nm شاوخوا او ډېر ځله په 664 nm کې، د کالیبراسیون د هغې لړۍ په پرتله چې په همدې وسیله چمتو شوې وي. په یوه خپره شوې کړنلاره کې 0.050 g کاربن له 50 mL محلول سره، د 10 تر 1000 mg/L غلظتونو په لړ کې، د 24 ساعتونو لپاره په 25 C کې کارول شوی و او لوستل په 660 nm کې شوي وو. یوه واحده نړیواله کړنلاره نشته؛ نو داسې ارزښت چې د کاربن مقدار، د غلظت لړۍ، وخت، تودوخه، pH او څپې اوږدوالی ورسره نه وي راپور شوي، پایله نه ده. یوازې یوه اوازه ده.
کمي اندازهکول هم هماغه دقت غواړي چې د نوري جذب پر بنسټ د رنګ په اندازهکولو کې بیان شوی: خپله وسیله کالیبره کړئ، د 664 nm د فرض کولو پر ځای د جذب څوکه تایید کړئ، او له رسوب څخه پورته پاتې غلیظ مایع رقیق کړئ څو بېرته خطي لړۍ ته راشي.
عملي محاسبه
ظرفیت د کتلې له موازنې څخه ترلاسه کېږي. هغه رنګ چې له محلول څخه ورک شوی، پر کاربن ناست دی:
qe = (C0 minus Ce) times V divided by m
دلته qe په تعادل کې جذب په mg/g دی، C0 او Ce په mg/L کې لومړنی او د تعادل غلظتونه دي، V په لیټرو کې حجم دی، او m په ګرامو کې د کاربن کتله ده.
لومړی ټکی. له C0 = 100 mg/L، V = 0.100 L، m = 0.0200 g سره پیل وکړئ. تعادل ته تر رسېدو وروسته وسیله Ce = 35 mg/L راپوروي. نو qe = (100 minus 35) times 0.100 divided by 0.0200 = 65 times 0.100 divided by 0.0200 = 325 mg/g. د لرې کولو سلنه (100 minus 35) divided by 100 times 100 = 65 سلنه ده.
دویم ټکی، د کاربن هماغه مقدار او حجم، خو د رنګ لوړه بارونه. له C0 = 200 mg/L سره پیل وکړئ او Ce = 90 mg/L اندازه کړئ. نو qe = (200 minus 90) times 0.100 divided by 0.0200 = 550 mg/g، په داسې حال کې چې د لرې کولو اندازه (200 minus 90) divided by 200 times 100 = 55 سلنه ده.
دا دوه جوړې، (Ce = 35, qe = 325) او (Ce = 90, qe = 550)، د یوې ایزوترم منحني دوه ټکي دي. د مخالفو بدلونونو چلند ته پام وکړئ: ظرفیت له 325 څخه 550 mg/g ته لوړ شو، خو د لرې کولو اندازه له 65 څخه 55 سلنې ته راکمه شوه. د غلظت په لوړېدو سره ظرفیت او د لرې کولو سلنه په مخالفو لوریو بدلېږي. هر څوک چې کاربنونه د لرې کولو د هغې سلنې له مخې درجهبندي کوي چې د کاربن په بېلابېلو مقدارونو یا بېلابېلو غلظتونو کې اندازه شوې وي، تجربه درجهبندي کوي، نه ماده.
هغه متغیرونه چې باید کنټرول یې کړئ
لاندې هر توکی شمېره بدلوي. هر یو ثابت وساتئ یا یې ثبت کړئ.
د کاربن مقدار. ډېر کاربن د جذب ډېر ځایونه برابروي، نو د لرې کولو سلنه لوړېږي، خو په هر ګرام کې جذب معمولاً کمېږي، ځکه نیول شوی رنګ پر ډېره کتله وېشل کېږي. مقدار په g/L کې، له اړوندو V او m سره، راپور کړئ.
لومړنی غلظت. لوړ C0 د جذب لپاره لوی محرک ځواک برابروي، نو qe لوړېږي، خو د ځایونو په اشباع کېدو سره د لرې کولو سلنه کمېږي. هغه ایزوترمونه چې د 5 تر 50 mg/L او د 100 تر 400 mg/L په لړونو کې ورسره منحني برابره شوې وي، د منحني بېلابېلې برخې بیانوي. د منحني له برابرولو ترلاسه شوي ظرفیتونه یوازې په هغو لړونو کې پرتله کړئ چې یو پر بل پوښښ لري.
pH. د دې کاتیوني رنګ جذب معمولاً د pH په لوړېدو سره زیاتېږي، په ځانګړي ډول د کاربن د صفر چارج له ټکي پورته، چې هلته د سطحې خالص چارج منفي کېږي. ټیټ pH د سطحې ځایونو ته پروتونونه ورزیاتوي او د هایدروجن ایونونو ته اجازه ورکوي چې د دغو ځایونو لپاره سیالي وکړي. د اغېز اندازه د کاربن له ډول سره تړلې ده: د فعال کاربن په یوه څېړنه کې جذب په pH 2 کې له شاوخوا 51 mg/g څخه په pH 8 کې شاوخوا 92 mg/g ته لوړ شو. لومړنی او د تعادل pH، او په محلول کې شته نورې مالګې ثبت کړئ، ځکه ایوني ځواک هماغه قواوې کمزورې کوي چې pH یې تنظیموي.
د تماس وخت. جذب لومړی په چټکۍ لوړېږي، بیا ثابتې کچې ته رسېږي. یوازې د دې ثابتې کچې ارزښت qe دی؛ تر هغې مخکې هر ارزښت qt دی. د بېلابېلو کاربنونو لپاره خپاره شوي تعادل ته د رسېدو وختونه له دقیقو تر ډېرو ساعتونو پورې دي، او په ځینو معیاري کړنلارو کې تماس 24 ساعته دوام کوي. د دې پر ځای چې فرض کړئ دوه ساعته بس دي، د خپل کاربن لپاره ثابته کچه د جذب د وختي بهیر له لارې وټاکئ.
تودوخه. د بدلون یو نړیوال لوری نشته. په تودوخهجذبوونکو سیستمونو کې جذب د تودوخې په لوړېدو سره زیاتېږي، او په تودوخهخوشېکوونکو کې کمېږي؛ نو د فرض کولو پر ځای یې اندازه کړئ.
د ذرو اندازه او خوځول. وړې ذرې د نفوذ لارې لنډوي او معمولاً جذب چټکوي؛ پیاوړی خوځول د ذرو شاوخوا ولاړ مایع پوړ نری کوي او همدا اغېز لري. دواړه د جذب سرعت بدلوي، نه خپله تعادل. داسې ظرفیت چې د ګډولو له سرعت سره بدلېږي، دا خبرداری ورکوي چې تعادل ته هېڅکله رسېدلي نه وو.
د تعاملګر پېژندنه هم باید ثبت شي، او له همدې امله د رنګ د خالصوالي او مشخصاتو ارزونې د کاربن د کتلې تر څنګ ځای لري: میتیلین بلو ښايي د بېاوبو مالګې په بڼه، د نږدې 319.9 g/mol مولري کتلې سره، یا د درېاوبیزې بڼې په توګه په 373.90 g/mol کې وپلورل شي، او د سوداګریز محصول د خالصوالي اندازه ډېری وخت تر 100 سلنې ټیټه وي. که نومي C0 د ناسم فورمولي وزن له مخې محاسبه شي، هر qe په سیستماتیک ډول ناسمېږي.
برابرې شوې منحني څه وايي او څه نه وايي
د لانګمویر د منحني برابرول qe د qmax times KL times Ce divided by (1 plus KL times Ce) په بڼه لیکي. دا په mg/g کې د برابرې شوې منحني د اشباع ظرفیت qmax او په L/mg کې د میلان ثابت KL ورکوي. ښه برابرون دا معنا لري چې د اشباع دا ځانګړې منحني د اندازه شوي غلظت لړۍ ښه بیانوي. دا نه ثابتوي چې کاربن د جذب د ځایونو یوه یوشان مجموعه لري، پوښښ یې په کلکه یو واحد مالیکولي پوړ دی، یا کوم ځانګړی مالیکولي میکانیزم پکې کار کوي. ناهمجنس سوريلرونکي کاربنونه په محدودو لړونو کې په معمول ډول د لانګمویر په څېر منحني جوړوي.
د فرویندلیخ د منحني برابرول qe د KF times Ce to the power 1/n په بڼه لیکي. KF د تجربوي ظرفیت کچه ټاکي او 1/n د منحني کږوالی ټاکي. ځکه چې دا بڼه یوه محدوده ثابته کچه نه لري، باید هېڅکله له اندازه شوې لړۍ بهر وغځول نه شي څو یو qmax ترې جوړ شي. د فرویندلیخ ښه برابرون یوازې دا معنا لري چې د هغې پورته تلونکې بڼه له اندازه شوې لړۍ سره ښه سمون لري. هره معادله چې کارول کېږي، پر اصلي بڼه غیرخطي رېګرېشن ته لومړیتوب ورکړئ، ځکه خطي شوې بڼې تېروتنې تحریفوي؛ او یوازې پر R مربع د باور کولو پر ځای پاتې توپیرونه وڅېړئ.
914 تجربې څه راښيي
له 75 مقالو څخه د 914 تجربو د ماشین زدهکړې تحلیل په خټو، ایرو او په القلي فعالو شویو موادو کې د میتیلین بلو جذب د ګرېډینټ په وسیله پیاوړو شویو رېګرېشن ونو په کارولو ماډل کړ. اصلي پایله یې دا وه: د رنګ لومړنی غلظت د راپور شوي جذب تر ټولو پیاوړی وړاندوینهکوونکی و؛ pH، د خامو موادو پېژندنه او د بدلون ډول هم مهم وو، او د غلظت او نږدې هر بل متغیر ترمنځ پیاوړي متقابل اغېزونه موجود وو، چې د موادو مقدار، د سطحې مساحت، د تماس وخت او خوځول هم پکې شامل وو.
دوه احتیاطونه دا موندنه ګټوره ساتي. لومړی، په دې څېړنه کې فعال کاربن نه و شامل، نو د کاربن لپاره متغیرونه نه شي درجهبندي کولی. دویم، درس یې د طریقې په اړه دی او په روښانه ډول نورو ازموینو ته هم لېږدول کېدای شي: لومړنی غلظت هېڅکله یو مزاحم او بېاهمیته متغیر نه دی، او کاري شرایط د موادو له ځانګړنو سره دومره پیاوړي متقابل اغېزونه لري چې په mg/g کې هېڅ عمومي درجهبندي د خپلو شرایطو له لرې کېدو وروسته معتبره نه پاتې کېږي. عملي محاسبه هم له بنسټیزو اصولو څخه همدې پایلې ته رسېږي.
دوه تېروتنې چې باید نورې یې ونه کړئ
لومړی، د لرې کولو سلنه د ظرفیت په توګه مه راپور کوئ. د کاربن لوی مقدار کولای شي د یوه رقیق محلول 99 سلنه رنګ لرې کړي، خو په هر ګرام کې یوازې څو مليګرامه وساتي؛ او په غلیظ محلول کې د کاربن لږ مقدار کولای شي په هر ګرام کې سلګونه مليګرامه وساتي، خو لا هم څرګند رنګ پرېږدي. تل C0، Ce، V، m، په g/L کې د کاربن مقدار، د لرې کولو سلنه او qe یوځای راپور کړئ، کنه شمېره بیا نه شي کارول کېدای.
دویم، د جذب په وختي بهیر کې د ثابتې کچې له ښودلو پرته، د یوه ټاکلي وخت ارزښت ته qe مه وایئ، او د رنګ غلظت د لیبل د وزن پر بنسټ مه معیاري کوئ. تعادل د وختي اندازهګیریو په لړۍ تایید کړئ؛ د اوبهلرونکې بڼې او د خالصوالي د ستونزې له امله، د لیبل له مخې پر تللي وزن د باور کولو پر ځای غلظت په سپېکټروفوتومتري تایید کړئ؛ او pH، تودوخه، د ذرو اندازه او خوځول کنټرول کړئ. د میتیلین بلو داسې ظرفیت چې دا معلومات ورسره وي، په نورو شرایطو کې د کارولو وړ اندازه ده. له دې معلوماتو پرته یوازې د یوې پېښې بیان دی.