ලිපිය
මෙතිලීන් බ්ලූ අධිශෝෂණ පරීක්ෂණ සහ සක්‍රිය කාබන්: පරීක්ෂණය සිදු කිරීම සහ අගය අර්ථකථනය කිරීම
රසායනාගාරයක් සක්‍රිය කාබන් වර්ග දෙකක් සංසන්දනය කරයි. එක් දත්ත පත්‍රිකාවක සඳහන් මෙතිලීන් බ්ලූ අගය අනෙකේ අගය මෙන් තුන් ගුණයකි. රසායනාගාරය වැඩි අගයක් ඇති කාබන් මිලදී ගෙන, ඒ අනුව යෙදිය යුතු ප්‍රමාණය තීරණය කරයි. එහෙත් බලාපොරොත්තු වූවාට කලින් වර්ණකය කාබන් හරහා පිටවීමට පටන් ගනී. කිසිදු දත්තයක් ව්‍යාජ ලෙස සකස් කර තිබුණේ නැත. අගයන් දෙක ලැබී තිබුණේ වෙනස් පරීක්ෂණවලින් වන අතර, ගැනුම්කරු ඒවා එකම රාශියක් ලෙස අර්ථකථනය කර තිබුණි.
මෙම ලිපිය එම අර්ථකථන දෝෂය නිවැරදි කරයි. පරීක්ෂණයෙන් මනින්නේ කුමක්දැයි පැහැදිලි කරමින්, සැබෑ අගයන් යොදා ගණනය කිරීම් දෙකක් ඉදිරිපත් කර, ප්‍රතිඵලය වෙනස් කරන සෑම විචල්‍යයක්ම නම් කරයි. විවිධ අධිශෝෂක එකිනෙක සමඟ සංසන්දනය කර ශ්‍රේණිගත කිරීමේ ආශ්‍රිත ගැටලුව වෙනම සලකා බලනු ලැබේ; මෙහි විෂය වන්නේ එක් ද්‍රව්‍ය පන්තියක් සහ එක් ක්‍රමයකි.
මෙම වර්ණකය පරීක්ෂණ ද්‍රව්‍යය ලෙස යොදාගන්නේ ඇයි
මෙතිලීන් බ්ලූ යනු කැටායනික, තලීය ඇරෝමැටික වර්ණකයකි. ජලයේදී එය ධන ආරෝපිත අයනයක් ලෙස පවතින අතර, එහි අණුක මාන දළ වශයෙන් 1.43 × 0.61 × 0.40 nm වේ. මෙහි වැදගත් වන්නේ එම ප්‍රමාණයයි. අනෙක් සම්ප්‍රදායික පරීක්ෂණ ද්‍රව්‍යය වන අයඩීන් බෙහෙවින් කුඩා වන අතර පටු ක්ෂුද්‍ර සිදුරුවලට ඇතුළු වේ. ඒ නිසා අයඩීන් අංකය ක්ෂුද්‍ර සිදුරු වර්ධනය පිළිබිඹු කරයි. මෙතිලීන් බ්ලූ සඳහා වඩා පුළුල් පිවිසුම් අවශ්‍ය වේ: එයට දළ වශයෙන් 0.75 nm ට වැඩි සිදුරුවලට ඇතුළු විය හැකි අතර, 1.4 සිට 3 nm පමණ වන සිදුරු සැලකිය යුතු දායකත්වයක් සපයයි. මෙම මාන විශාල ක්ෂුද්‍ර සිදුරු සහ කුඩා මධ්‍ය සිදුරු යන දෙකම ආවරණය කරන බැවින්, මෙම පරීක්ෂණය මධ්‍ය සිදුරු පමණක් පරීක්ෂා කරන ක්‍රමයක් ලෙස හැඳින්වීම අතිශය සරල කිරීමකි. මෙම පරීක්ෂණ ද්‍රව්‍ය දෙක එකිනෙකට අනුපූරක වේ. අයඩීන් පරීක්ෂා කරන්නේ සියුම් සිදුරු අවකාශය කොපමණ තිබේද යන්නයි. මෙතිලීන් බ්ලූ පරීක්ෂා කරන්නේ විශාල කාබනික අණුවකට ඇතුළු විය හැකි සිදුරු අවකාශය කොපමණ තිබේද යන්නයි; වර්ණක ඉවත් කිරීමේදී වැදගත් වන්නේ එම ප්‍රශ්නයයි. මෙම අගයන් දෙකෙන් එකක්වත් තනිවම වෙනත් අණුවල අධිශෝෂණය පුරෝකථනය නොකරයි.
ප්‍රමාණය තරමටම ආරෝපණයද වැදගත් වේ. වර්ණකය කැටායනික බැවින්, එය ඍණ ආරෝපිත පෘෂ්ඨ වෙත ආකර්ෂණය වන අතර ධන ආරෝපිත පෘෂ්ඨවලින් විකර්ෂණය වේ. පහත පරීක්ෂණවලින් පෙන්වන පරිදි, එබැවින් pH යනු අතුරු සටහනක් නොව ප්‍රධාන විචල්‍යයකි.
කාණ්ඩ පරීක්ෂණය සිදු කරන ආකාරය
රසායනාගාරයේ සාමාන්‍ය ක්‍රමය වන්නේ කාණ්ඩයක් සමතුලිතතාවට පත් කිරීමයි. කාබන් අවශ්‍ය තත්ත්වයට සකස් කර, පාලිත අංශු ප්‍රමාණ පරාසයක් ලබාගැනීමට හලා, දන්නා ස්කන්ධයක් වන m කිරාගන්න. ආරම්භක සාන්ද්‍රණය C0 වන වර්ණක ද්‍රාවණයෙන් දන්නා පරිමාවක් වන V එක් කරන්න. pH සහ උෂ්ණත්වය නියතව තබා, තහවුරු කළ කාලයක් කලතන්න. ඉන්පසු පෙරීමෙන් හෝ කේන්ද්‍රාපසාරණයෙන් කාබන් වෙන් කරන්න. එම උපකරණයෙන්ම සකස් කළ ක්‍රමාංකන ශ්‍රේණියකට සාපේක්ෂව UV-Vis අවශෝෂණය මඟින් ඉතිරි සාන්ද්‍රණය Ce තීරණය කරන්න. සාමාන්‍යයෙන් මෙය 660 සිට 665 nm ආසන්නයේත්, බොහෝවිට 664 nm හිත් සිදු කෙරේ. ප්‍රකාශිත එක් ක්‍රියාපටිපාටියක 10 සිට 1000 mg/L සාන්ද්‍රණ පරාසයක ද්‍රාවණ 50 mL සමඟ කාබන් 0.050 g භාවිත කර, 25 C හි පැය 24 ක් තබා, 660 nm හි මිනුම් ලබාගෙන තිබුණි. සෑම තැනකම අදාළ වන එකම ක්‍රියාපටිපාටියක් නැත. එබැවින් යෙදූ ප්‍රමාණය, සාන්ද්‍රණ පරාසය, කාලය, උෂ්ණත්වය, pH සහ තරංග ආයාමය නොමැතිව වාර්තා කරන අගයක් ප්‍රතිඵලයක් නොවේ. එය ආරංචියක් පමණි.
ප්‍රමාණාත්මක නිර්ණය සඳහාද අවශෝෂණය පදනම් කරගත් වර්ණක මිනුම්වල විස්තර කෙරෙන විනයම අවශ්‍ය වේ: ඔබේ උපකරණයෙන් ක්‍රමාංකනය කරන්න, 664 nm යැයි උපකල්පනය නොකර උපරිම අවශෝෂණ තරංග ආයාමය තහවුරු කරන්න, සහ ඉහළ සාන්ද්‍රණයක් ඇති ඉහළ පැහැදිලි ද්‍රව ස්තරය රේඛීය පරාසයට ගෙන ඒම සඳහා තනුක කරන්න.
ගණනය කිරීමේ උදාහරණ
ධාරිතාව ලැබෙන්නේ ස්කන්ධ තුලනයෙනි. ද්‍රාවණයෙන් අඩු වූ වර්ණකය කාබන් මත පවතී:
qe = (C0 minus Ce) times V divided by m
මෙහි qe යනු mg/g වලින් දක්වන සමතුලිත අධිශෝෂණ ප්‍රමාණයයි. C0 සහ Ce යනු mg/L වලින් දක්වන ආරම්භක සහ සමතුලිත සාන්ද්‍රණයි. V යනු ලීටර්වලින් දක්වන පරිමාව වන අතර m යනු ග්‍රෑම්වලින් දක්වන කාබන් ස්කන්ධයයි.
පළමු දත්ත ලක්ෂ්‍යය. C0 = 100 mg/L, V = 0.100 L, m = 0.0200 g යන අගයන්ගෙන් ආරම්භ කරන්න. සමතුලිතතාවට පැමිණි පසු උපකරණය Ce = 35 mg/L ලෙස වාර්තා කරයි. එවිට qe = (100 minus 35) times 0.100 divided by 0.0200 = 65 times 0.100 divided by 0.0200 = 325 mg/g වේ. ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශතය (100 minus 35) divided by 100 times 100 = 65 ප්‍රතිශතයකි.
දෙවන දත්ත ලක්ෂ්‍යයේදී යෙදූ කාබන් ප්‍රමාණය සහ පරිමාව එලෙසම තබා, වර්ණක භාරය වැඩි කරන්න. C0 = 200 mg/L යන අගයෙන් ආරම්භ කර Ce = 90 mg/L ලෙස මැනගන්න. එවිට qe = (200 minus 90) times 0.100 divided by 0.0200 = 550 mg/g වන අතර, ඉවත් කිරීම (200 minus 90) divided by 200 times 100 = 55 ප්‍රතිශතයකි.
මෙම යුගල දෙක, (Ce = 35, qe = 325) සහ (Ce = 90, qe = 550), සමෝෂ්ණ වක්‍රයක දත්ත ලක්ෂ්‍ය දෙකකි. ප්‍රතිවිරුද්ධ වෙනස්වීම සලකන්න: ධාරිතාව 325 සිට 550 mg/g දක්වා ඉහළ ගිය අතර ඉවත් කිරීම 65 සිට 55 ප්‍රතිශතය දක්වා පහළ ගියේය. සාන්ද්‍රණය ඉහළ යන විට ධාරිතාව සහ ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශතය ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට වෙනස් වේ. වෙනස් යෙදූ ප්‍රමාණ හෝ සාන්ද්‍රණ යටතේ මනින ලද ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශත අනුව කාබන් ශ්‍රේණිගත කරන අය ශ්‍රේණිගත කරන්නේ ද්‍රව්‍යය නොව පරීක්ෂණයයි.
ඔබ පාලනය කළ යුතු විචල්‍ය
පහත සෑම සාධකයක්ම අගය වෙනස් කරයි. ඒ එක් එක් සාධකය නියතව තබන්න, නැතහොත් වාර්තා කරන්න.
යෙදූ ප්‍රමාණය. කාබන් වැඩි වීමෙන් අධිශෝෂණ ස්ථාන වැඩි වන නිසා ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශතය ඉහළ යයි. එහෙත් රඳවාගත් වර්ණකය වැඩි ස්කන්ධයක් පුරා බෙදී යන බැවින්, ග්‍රෑම් එකකට අධිශෝෂණ ප්‍රමාණය සාමාන්‍යයෙන් අඩු වේ. අදාළ V සහ m අගයන් සමඟ යෙදූ ප්‍රමාණය g/L වලින් වාර්තා කරන්න.
ආරම්භක සාන්ද්‍රණය. ඉහළ C0 අගයක් වැඩි ගාමක බලයක් සපයන බැවින් qe ඉහළ යයි. අධිශෝෂණ ස්ථාන සංතෘප්ත වන විට ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශතය පහළ යයි. 5 සිට 50 mg/L පරාසයටත් 100 සිට 400 mg/L පරාසයටත් ගැළපූ සමෝෂ්ණ වක්‍ර විස්තර කරන්නේ වක්‍රයේ වෙනස් කොටස්ය. ගැළපීමෙන් ලැබුණු ධාරිතා සංසන්දනය කරන්නෙත් පරාස එකිනෙක අතිච්ඡාදනය වන විට පමණි.
pH. මෙම කැටායනික වර්ණකය සඳහා pH වැඩි වන විට අධිශෝෂණ ප්‍රමාණය සාමාන්‍යයෙන් ඉහළ යයි. විශේෂයෙන්ම කාබන්හි ශුන්‍ය ආරෝපණ ලක්ෂ්‍යයට ඉහළදී පෘෂ්ඨයේ ශුද්ධ ආරෝපණය ඍණ වන විට මෙය සිදු වේ. අඩු pH තත්ත්වයේදී පෘෂ්ඨ ස්ථාන ප්‍රෝටෝනීකරණයට ලක් වන අතර හයිඩ්‍රජන් අයන එම ස්ථාන සඳහා තරග කරයි. බලපෑමේ ප්‍රමාණය කාබන් වර්ගයට විශේෂිතය: එක් සක්‍රිය කාබන් අධ්‍යයනයක අගය pH 2 හි ආසන්න වශයෙන් 51 mg/g සිට pH 8 හි ආසන්න වශයෙන් 92 mg/g දක්වා ඉහළ ගියේය. ආරම්භක සහ සමතුලිත pH සමඟ ද්‍රාවණයේ ඇති අනෙකුත් ලවණද වාර්තා කරන්න. එයට හේතුව pH මඟින් සකස් කරන එම බලයන්ම අයනික ප්‍රබලතාව මඟින් ආවරණය වී දුර්වල වීමයි.
ස්පර්ශ කාලය. අධිශෝෂණ ප්‍රමාණය මුලදී ශීඝ්‍රයෙන් ඉහළ ගොස් පසුව ස්ථාවර වේ. qe වන්නේ ස්ථාවර මට්ටමේ අගය පමණි; ඊට පෙර ඕනෑම අගයක් qt වේ. විවිධ කාබන් සඳහා ප්‍රකාශිත සමතුලිතතා කාල මිනිත්තු කිහිපයක සිට පැය ගණනාවක් දක්වා විහිදෙන අතර, සමහර සම්මත ක්‍රියාපටිපාටිවල පැය 24 ක ස්පර්ශ කාල භාවිත වේ. පැය දෙකක් ප්‍රමාණවත් යැයි උපකල්පනය කරනවා වෙනුවට, ඔබේ කාබන් සඳහා කාලය අනුව වෙනස්වීම අධ්‍යයනය කර ස්ථාවර මට්ටම තීරණය කරන්න.
උෂ්ණත්වය. සෑම පද්ධතියකටම අදාළ වන එකම වෙනස්වීම් දිශාවක් නොමැත. තාප අවශෝෂක පද්ධතිවල උෂ්ණත්වය සමඟ අධිශෝෂණය ඉහළ යන අතර තාපදායක පද්ධතිවල එය පහළ යයි. එබැවින් උපකල්පනය කරනවා වෙනුවට එය මනින්න.
අංශු ප්‍රමාණය සහ කලතනය. කුඩා අංශු විසරණ මාර්ග කෙටි කරන අතර සාමාන්‍යයෙන් අධිශෝෂණය වේගවත් කරයි. වඩා ප්‍රබල කලතනය අංශු වටා ඇති නිශ්චල ද්‍රව පටලය තුනී කර එම ප්‍රතිඵලයම ඇති කරයි. මේ දෙකම වෙනස් කරන්නේ වේගය මිස සමතුලිතතාව නොවේ. කලතන වේගයට අනුව වෙනස් වන ධාරිතාවක් යනු සමතුලිතතාවට කිසිවිටෙක ළඟා නොවූ බවට අනතුරු ඇඟවීමකි.
ප්‍රතික්‍රියාකාරකයේ අනන්‍යතාවද වාර්තාවට ඇතුළත් විය යුතුය. වර්ණක සංශුද්ධතාව සහ පිරිවිතර පිළිබඳ පරීක්ෂා කාබන් ස්කන්ධය සමඟම සටහන් කළ යුත්තේ එබැවිනි: මෙතිලීන් බ්ලූ 319.9 g/mol ආසන්න අණුක ස්කන්ධයක් ඇති නිර්ජල ලවණය ලෙස හෝ 373.90 g/mol අණුක ස්කන්ධයක් ඇති ත්‍රිජලයෝජිත ස්වරූපය ලෙස විකිණිය හැකි අතර, වාණිජ නිෂ්පාදනයේ නිර්ණය කළ අන්තර්ගතය බොහෝවිට 100 ප්‍රතිශතයට අඩුය. වැරදි සූත්‍ර ස්කන්ධයක් යොදා ගණනය කළ නාමික C0 අගය සෑම qe අගයක්ම ක්‍රමානුකූලව වැරදි කරයි.
ගැළපූ වක්‍රවලින් කියවෙන සහ නොකියවෙන දේ
Langmuir ගැළපීමකදී qe ලියන්නේ qmax times KL times Ce divided by (1 plus KL times Ce) ලෙසය. එයින් mg/g වලින් දක්වන ගැළපූ සංතෘප්ත ධාරිතාව qmax සහ L/mg වලින් දක්වන බන්ධුතා නියතය KL ලැබේ. හොඳ ගැළපීමක් යනු මෙම විශේෂිත සංතෘප්ති වක්‍රය මනින ලද සාන්ද්‍රණ පරාසය හොඳින් විස්තර කරන බවයි. කාබන්හි එකම ඒකාකාර අධිශෝෂණ ස්ථාන සමූහයක් ඇති බව, ආවරණය අනිවාර්යයෙන්ම තනි අණුක ස්තරයක් බව හෝ විශේෂිත අණුක යාන්ත්‍රණයක් ක්‍රියාත්මක වන බව එයින් සනාථ නොවේ. විෂමජාතීය සිදුරු සහිත කාබන් සීමිත පරාස තුළ Langmuir හැඩැති වක්‍ර නිරන්තරයෙන් ලබා දෙයි.
Freundlich ගැළපීමකදී qe ලියන්නේ KF times Ce to the power 1/n ලෙසය. KF මඟින් ආනුභවික ධාරිතා පරිමාණය තීරණය වන අතර 1/n මඟින් වක්‍රතාව තීරණය වේ. මෙම ආකෘතියට පරිමිත ස්ථාවර මට්ටමක් නොමැති නිසා, qmax අගයක් නිර්මාණය කිරීමට එය කිසිවිටෙක මනින ලද පරාසයෙන් ඔබ්බට දිගු නොකළ යුතුය. වඩා හොඳ Freundlich ගැළපීමකින් අදහස් වන්නේ එහි ඉහළ යන හැඩය මනින ලද පරාසයට වඩා හොඳින් ගැළපෙන බව පමණි. කුමන සමීකරණය භාවිත කළත්, රේඛීයකරණ පරිවර්තන දෝෂ විකෘති කරන බැවින් මුල් ආකෘතිය මත රේඛීය නොවන ප්‍රතිපායනයට ප්‍රමුඛත්වය දෙන්න. R වර්ගය පමණක් විශ්වාස කරනවා වෙනුවට අවශේෂ පරීක්ෂා කරන්න.
පරීක්ෂණ 914 කින් ඉගෙනගත හැකි දේ
පර්යේෂණ පත්‍රිකා 75 ක පරීක්ෂණ 914 ක් පිළිබඳ යන්ත්‍ර ඉගෙනුම් විශ්ලේෂණයක් මැටි, අළු සහ ක්ෂාර මඟින් සක්‍රිය කළ ද්‍රව්‍යවල මෙතිලීන් බ්ලූ අධිශෝෂණය ආනති-වර්ධිත ප්‍රතිපායන වෘක්ෂ යොදා ආකෘතිගත කළේය. එහි ප්‍රධාන ප්‍රතිඵලය වූයේ වාර්තා කළ අධිශෝෂණ ප්‍රමාණයේ ප්‍රමුඛ පුරෝකථකය ආරම්භක වර්ණක සාන්ද්‍රණය බවයි. pH, අමුද්‍රව්‍යයේ අනන්‍යතාව සහ වෙනස් කිරීමේ වර්ගයද වැදගත් වූ අතර, සාන්ද්‍රණය සහ යෙදූ ප්‍රමාණය, පෘෂ්ඨ වර්ගඵලය, ස්පර්ශ කාලය, කලතනය ඇතුළු අනෙක් සියලුම විචල්‍ය පාහේ අතර ප්‍රබල අන්තර්ක්‍රියා තිබුණි.
මෙම සොයාගැනීම ප්‍රයෝජනවත් ලෙස භාවිත කිරීමට අවවාද දෙකක් වැදගත් වේ. පළමුව, එම අධ්‍යයනය සක්‍රිය කාබන් ආවරණය නොකළ බැවින් එයින් කාබන් සඳහා විචල්‍යවල වැදගත්කම ශ්‍රේණිගත කළ නොහැක. දෙවනුව, එහි පාඩම ක්‍රමවේදයට අදාළ වන අතර එය වෙනත් පද්ධතිවලටද සෘජුව අදාළ කළ හැකිය: ආරම්භක සාන්ද්‍රණය කිසිවිටෙක නොවැදගත් අමතර විචල්‍යයක් නොවේ. එමෙන්ම ක්‍රියාකාරී තත්ත්ව සහ ද්‍රව්‍ය ගුණ අතර අන්තර්ක්‍රියා කෙතරම් ප්‍රබලද යත්, තත්ත්ව පිළිබඳ තොරතුරු ඉවත් කළ පසු කිසිදු ප්‍රධාන mg/g ශ්‍රේණිගත කිරීමක් වලංගුව පවතින්නේ නැත. ගණනය කිරීමේ උදාහරණය මූලික මූලධර්මවලින් ළඟා වන නිගමනයද එයමය.
නතර කළ යුතු වැරදි දෙකක්
පළමුව, ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශතය ධාරිතාව ලෙස වාර්තා කිරීම නතර කරන්න. කාබන් විශාල ප්‍රමාණයක් යෙදීමෙන් අඩු සාන්ද්‍රණ ද්‍රාවණයක වර්ණකයෙන් 99 ප්‍රතිශතයක් ඉවත් කළ හැකි වුවද, ග්‍රෑම් එකකට රඳවාගන්නේ මිලිග්‍රෑම් කිහිපයක් පමණක් විය හැකිය. ඉහළ සාන්ද්‍රණ ද්‍රාවණයකට කාබන් සුළු ප්‍රමාණයක් යෙදීමෙන්, දෘශ්‍ය වර්ණය ඉතිරිව තිබියදීත් ග්‍රෑම් එකකට මිලිග්‍රෑම් සිය ගණනක් රඳවාගත හැකිය. සෑමවිටම C0, Ce, V, m, g/L වලින් යෙදූ ප්‍රමාණය, ඉවත් කිරීමේ ප්‍රතිශතය සහ qe එකට වාර්තා කරන්න; එසේ නොමැති නම් අගය නැවත භාවිත කළ නොහැක.
දෙවනුව, කාලය අනුව වෙනස්වීම ස්ථාවර මට්ටමකට පැමිණෙන බව පෙන්වන්නේ නැතිව නියමිත කාලයක අගයක් qe ලෙස හැඳින්වීමත්, ලේබලයේ සඳහන් බර අනුව වර්ණකය ප්‍රමිතිකරණය කිරීමත් නතර කරන්න. කාල ශ්‍රේණියකින් සමතුලිතතාව තහවුරු කරන්න. ජලයෝජිත ස්වරූපය සහ අන්තර්ගත නිර්ණය පිළිබඳ ගැටලුව නිසා, ලේබලය අනුව කිරාගත් ප්‍රමාණය විශ්වාස කරනවා වෙනුවට වර්ණාවලී ප්‍රකාශමිතිකව සාන්ද්‍රණය තහවුරු කරන්න. pH, උෂ්ණත්වය, අංශු ප්‍රමාණය සහ කලතනය පාලනය කරන්න. මෙම තොරතුරු සමඟ දක්වන මෙතිලීන් බ්ලූ ධාරිතාවක් වෙනත් අවස්ථාවක භාවිතයට ගත හැකි මිනුමකි. ඒවා නොමැතිව එය තනි අත්දැකීමක් පිළිබඳ සටහනක් පමණි.