ፈተናታት ገጻዊ ምጥባቕ መቲሊን ብሉን ዝነቓቕሐ ካርቦንን፦ ነቲ ፈተና ምክያድን ነቲ ቁጽሪ ምትርጓምን

ሓደ ቤተ ምርምር ክልተ ዓይነታት ዝነቓቕሐ ካርቦን የወዳድር። ናይ ሓደ መረዳእታ ፍርያት፡ ዋጋ መቲሊን ብሉ ካብቲ ካልእ ሰለስተ ዕጽፊ ከም ዝዓቢ ይገልጽ። እቲ ቤተ ምርምር ነቲ ዝዓበየ ቁጽሪ ዘለዎ ይዕድግ፡ ብእኡ መሰረት መጠን ካርቦን ይውስን፡ እቲ መሕበሪ ድማ ካብቲ ዝተጸበዮ ግዜ ቀዲሙ ይሓልፍ። ዝተጭበርበረ ነገር ኣይነበረን። እቶም ክልተ ቁጽርታት ካብ ዝተፈላለዩ ፈተናታት ዝመጹ እዮም፣ እቲ ዓዳጊ ግን ከም ሓደ ዓይነት መጠን ተርጒምዎም።

እዚ ጽሑፍ ነቲ ናይ ምትርጓም ጌጋ የእርሞ። እቲ ፈተና እንታይ ከም ዝዕቅን ይገልጽ፡ ብተጨባጢ ቁጽርታት ነቲ ስሌት ክልተ ግዜ ይሰርሖ፡ ንውጽኢቱ ዝቕይር ነፍሲ ወከፍ ተለዋዋጢ ድማ ይሰምይ። እቲ ተዛማዲ ጉዳይ፡ ዝተፈላለዩ ብገጻዊ ምጥባቕ ዝሕዙ ንጥረ ነገራት ንሓድሕዶም ብደረጃ ምስራዕ፡ ብፍሉይ ይዝተ፤ ኣብዚ ግን እቲ ጉዳይ ሓደ ክፍሊ ንጥረ ነገርን ሓደ ኣገባብን እዩ።

ስለምንታይ እዚ መሕበሪ ከም መፈተኒ ይጥቀም

መቲሊን ብሉ ካትዮናዊ፡ ጸፊሕ ቅርጺ ዘለዎ ኣሮማቲክ መሕበሪ እዩ። ኣብ ማይ ከም ኣወንታዊ ቻርጅ ዘለዎ ኣዮን ይህሉ፣ መጠን ሞለኪዩሉ ድማ ብግምት 1.43 ብ 0.61 ብ 0.40 nm እዩ። እቲ ቀንዲ ነጥቢ እዚ መጠን እዩ። እቲ ካልእ ልሙድ መፈተኒ ዝኾነ ኣዮዲን፡ ኣዝዩ ዝነኣሰ ስለ ዝኾነ ናብ ጸበብቲ ማይክሮፖራት ይኣቱ፤ ስለዚ ቁጽሪ ኣዮዲን ዕቤት ማይክሮፖራት ይከታተል። መቲሊን ብሉ ዝሰፍሑ መእተዊታት የድልይዎ፦ ብግምት ካብ 0.75 nm ንላዕሊ ናብ ዝኾኑ ቀዳዳት ይኣቱ፣ ኣብ ከባቢ 1.4 ክሳብ 3 nm ዝኾኑ ቀዳዳት ድማ ኣገዳሲ ኣበርክቶ ኣለዎም። እዞም መጠናት ዓበይቲ ማይክሮፖራትን ንኣሽቱ መሶፖራትን ይሽፍኑ፤ ስለዚ ነቲ ፈተና መሶፖራት ጥራይ ዝፍትን ምባል ካብ መጠን ንላዕሊ ምቅላል እዩ። እቶም ክልተ መፈተኒታት ንሓድሕዶም ይመላልኡ። ኣዮዲን ክንደይ ዝኣክል ደቂቕ ቀዳዳዊ ቦታ ከም ዘሎ ይሓትት። መቲሊን ብሉ ድማ ዓቢ ኦርጋኒክ ሞለኪዩል ከእቱ ዝኽእል ቦታ ቀዳዳት ክንደይ ከም ዝኾነ ይሓትት፤ እዚ ንምውጋድ መሕበሪ ኣገዳሲ ዝኾነ ሕቶ እዩ። ካብቶም ክልተ ቁጽርታት ዝኾነ ሓደ፡ በይኑ ምውሳድ ካልኦት ሞለኪዩላት ክትንበይ ኣይክእልን።

ቻርጅ ልክዕ ከም መጠን ኣገዳሲ እዩ። እቲ መሕበሪ ካትዮናዊ ስለ ዝኾነ፡ ብኣሉታዊ ቻርጅ ዘለዎም ገጻት ይስሓብ፡ ብኣወንታዊ ቻርጅ ዘለዎም ድማ ይድፋእ። ከምቲ ኣብ ታሕቲ ዘለዉ ፈተናታት ዘርእይዎ፡ እዚ pH ኣብ ክንዲ ንእሽቶ ተወሳኺ ሓበሬታ፡ ቀንዲ ተለዋዋጢ ክኸውን ይገብሮ።

ናይ ባች ፈተና ከመይ ይካየድ

እቲ ልሙድ ናይ ቤተ ምርምር ኣገባብ፡ ብባች ናብ ሚዛን ምብጻሕ እዩ። ነቲ ካርቦን ኣዳሉ፡ ብመንፊት ኣሕሊፍካ ዝተቆጻጸረ መጠን ቅንጣታት ፍለ፡ ዝተፈልጠ ጅምላ m ድማ መዝን። መበገሲ ክምችቱ C0 ዝኾነ፡ ዝተፈልጠ ሓጽሚ V ናይ መሕበሪ መፍትሒ ወስኽ። pHን ሙቐትን ቀዋሚ ግበር፡ ንዝተረጋገጸ ግዜ ኣንቀሳቕሶ፡ ድሕሪኡ ነቲ ካርቦን ብምጽራይ ወይ ብሴንትሪፉጅ ፍለዮ። ነቲ ዝተረፈ ክምችት Ce፡ ብመምጠጥ ብርሃን UV-Vis፡ መብዛሕትኡ ግዜ ኣብ ከባቢ 660 ክሳብ 665 nm፡ ብዙሕ ግዜ ድማ ኣብ 664 nm፡ ኣብቲ ተመሳሳሊ መሳርሒ ምስ ዝተዳለወ ተኸታታሊ መዐቀኒ ብምውድዳር ወስን። ሓደ ዝተሓትመ ኣገባብ፡ 0.050 g ካርቦን ምስ 50 mL መፍትሒ፡ ኣብ ክምችት 10 ክሳብ 1000 mg/L፡ ን24 ሰዓታት ኣብ 25 C፡ ንባብ ድማ ኣብ 660 nm ተጠቒሙ። ሓደ ንኹሉ ዝምልከት ፕሮቶኮል የለን፤ ስለዚ ብዘይ መጠን ካርቦን፡ ክልል ክምችት፡ ግዜ፡ ሙቐት፡ pHን ንውሓት ማዕበልን ዝግለጽ ዋጋ፡ ውጽኢት ኣይኮነን። ወረ እዩ።

እቲ ብቁጽሪ ምውሳን ባዕሉ፡ ነቲ ኣብ መምጠጥ ብርሃን ዝተመርኮሰ ልክዕ መሕበሪ ዝተገልጸ ተመሳሳሊ ጥንቃቐ ይጠልብ፦ ኣብ መሳርሒኻ መዐቀኒ ኣዳሉ፡ 664 nm እዩ ኢልካ ኣብ ክንዲ ምግማት ነቲ ጫፍ ኣረጋግጽ፡ ነቶም ልዑል ክምችት ዘለዎም ልዕሊ ዝተቐመጠ ደለል ዘለዉ ፈሳሲታት ድማ መሊስካ ናብቲ መስመራዊ ክልል ክኣትዉ ኣቕጥኖም።

እቲ ዝተሰርሐ ስሌት

ዓቕሚ ካብ ሚዛን ጅምላ ይርከብ። ካብቲ መፍትሒ ዝጎደለ መሕበሪ ኣብቲ ካርቦን ይርከብ፦

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

ኣብዚ qe ኣብ ሚዛን ዝተወስደ መጠን ብ mg/g እዩ፡ C0ን Ceን መበገሲን ናይ ሚዛንን ክምችታት ብ mg/L እዮም፡ V ሓጽሚ ብሊትር እዩ፡ m ድማ ጅምላ ካርቦን ብግራም እዩ።

ቀዳማይ ነጥቢ። ብ C0 = 100 mg/L, V = 0.100 L, m = 0.0200 g ጀምር። ሚዛን ድሕሪ ምብጻሕ፡ እቲ መሳርሒ Ce = 35 mg/L የርኢ። ሽዑ qe = (100 minus 35) times 0.100 divided by 0.0200 = 65 times 0.100 divided by 0.0200 = 325 mg/g። ሚእታዊ መጠን ምውጋድ፡ (100 minus 35) divided by 100 times 100 = 65 percent እዩ።

ካልኣይ ነጥቢ፡ ተመሳሳሊ መጠን ካርቦንን ሓጽምን፡ ግን ዝለዓለ መጠን መሕበሪ። ብ C0 = 200 mg/L ጀምር፡ Ce = 90 mg/L ድማ ዕቀን። ሽዑ qe = (200 minus 90) times 0.100 divided by 0.0200 = 550 mg/g፡ ምውጋድ ግን (200 minus 90) divided by 200 times 100 = 55 percent እዩ።

እዞም ክልተ ጽምዲታት፡ (Ce = 35, qe = 325)ን (Ce = 90, qe = 550)ን፡ ክልተ ነጥብታት ናይ ኢዞተርም እዮም። ነቲ ተቓራኒ ለውጢ ኣስተውዕል፦ ዓቕሚ ካብ 325 ናብ 550 mg/g ወሲኹ፡ ምውጋድ ግን ካብ 65 ናብ 55 ሚእታዊ ወሪዱ። ክምችት እናወሰኸ ምስ ዝኸይድ፡ ዓቕምን ሚእታዊ መጠን ምውጋድን ብተቓራኒ ኣንፈታት ይቕየሩ። ብዝተፈላለየ መጠን ካርቦን ወይ ክምችት ዝተዓቀነ ሚእታዊ መጠን ምውጋድ ተመርኲሱ ንካርቦናት ብደረጃ ዝሰርዕ ሰብ፡ ነቲ ፈተና እምበር ነቲ ንጥረ ነገር ኣይኮነን ዝሰርዕ ዘሎ።

ክትቆጻጸሮም ዘለካ ተለዋወጥቲ

ኣብ ታሕቲ ዘሎ ነፍሲ ወከፍ ነጥቢ ነቲ ቁጽሪ ይቕይሮ። ንነፍሲ ወከፎም ቀዋሚ ግበሮ ወይ መዝግቦ።

መጠን ካርቦን። ዝያዳ ካርቦን ማለት ዝያዳ መጣበቒ ቦታታት ማለት እዩ፤ ስለዚ ሚእታዊ መጠን ምውጋድ ይውስኽ፡ ኣብ ነፍሲ ወከፍ ግራም ዝውሰድ መጠን ግን መብዛሕትኡ ግዜ ይቕንስ፣ ምኽንያቱ እቲ ዝተሓዝ መሕበሪ ኣብ ዝያዳ ጅምላ ይዝርጋሕ። መጠን ካርቦን ብ g/L፡ ምስቶም መሰረቱ ዝኾኑ Vን mን ግለጽ።

መበገሲ ክምችት። ዝለዓለ C0 ዝዓበየ ደፋኢ ሓይሊ ይህብ፤ ስለዚ qe ይውስኽ፡ መጣበቒ ቦታታት እናጸገቡ ምስ ዝኸዱ ድማ ሚእታዊ መጠን ምውጋድ ይቕንስ። ኣብ 5 ክሳብ 50 mg/Lን ኣብ 100 ክሳብ 400 mg/Lን ዝተገጠሙ ኢዞተርማት፡ ዝተፈላለዩ ክፋላት ጥምዙዝ መስመር ይገልጹ። ብምግጣም ዝተረኽቡ ዓቕምታት፡ ኣብ ዝደራረቡ ክልላት ጥራይ ኣወዳድር።

pH። ነዚ ካትዮናዊ መሕበሪ፡ ምውሳድ ብልሙድ ምስ pH ይውስኽ፣ ብፍላይ ልዕሊ ናይቲ ካርቦን ነጥቢ ዜሮ ቻርጅ፡ እቲ ገጽ ኣብ ድምር ኣሉታዊ ቻርጅ ምስ ዝህልዎ። ትሑት pH ንናይ ገጽ መጣበቒ ቦታታት ፕሮቶናት ይውስኸሎም፡ ኣዮናት ሃይድሮጅን ድማ ነቶም ቦታታት ክወዳደሩ ይገብር። መጠን እቲ ጽልዋ ብዓይነት ካርቦን ይፈላለ፦ ኣብ ሓደ መጽናዕቲ ዝነቓቕሐ ካርቦን፡ ምውሳድ ካብ ኣብ pH 2 ብግምት 51 mg/g፡ ናብ ኣብ pH 8 ብግምት 92 mg/g ወሲኹ። መበገሲን ናይ ሚዛንን pH፡ ከምኡውን ኣብቲ መፍትሒ ዘለዉ ካልኦት ጨዋት መዝግብ፣ ምኽንያቱ ኣዮናዊ ጽንዓት ነቶም pH ዝቕይሮም ሓይልታት የዳኽሞም።

ግዜ ርክብ። ምውሳድ ብቕልጡፍ ይውስኽ፡ ድሕሪኡ ይረጋጋእ። እቲ ዝተረጋግአ ዋጋ ጥራይ እዩ qe፤ ቅድሚኡ ዘሎ ዝኾነ ዋጋ qt እዩ። ኣብ ዝተፈላለዩ ካርቦናት ዝተሓትሙ ግዜታት ሚዛን ምብጻሕ፡ ካብ ደቓይቕ ክሳብ ብዙሓት ሰዓታት ይበጽሑ፣ ኣብ ገለ ልሙዳት ኣገባባት ድማ ናይ 24 ሰዓት ርክብ ይጥቀሙ። ክልተ ሰዓታት እኹላት እዮም ኢልካ ኣብ ክንዲ ምግማት፡ ንካርቦንካ እቲ ዝረጋጋኣሉ ደረጃ ብመጽናዕቲ ኪነቲክስ ወስን።

ሙቐት። ንኹሉ ዝምልከት ኣንፈት የለን። ኣብ ሙቐት ዝወስዱ ስርዓታት፡ ምውሳድ ምስ ሙቐት ይውስኽ፣ ኣብ ሙቐት ዝለቁ ስርዓታት ድማ ይቕንስ፤ ስለዚ ኣብ ክንዲ ምግማት ዕቀኖ።

መጠን ቅንጣታትን ምንቅስቓስን። ዝደቐቑ ቅንጣታት መንገድታት ስርጸት የሕጽሩ፡ መብዛሕትኡ ግዜ ድማ ምውሳድ የቀላጥፉ፤ ዝሓየለ ምንቅስቓስ ነቲ ኣብ ዙርያ ቅንጣታት ዘሎ ዘይንቀሳቐስ ቀጸላ የቕጥኖ፡ ተመሳሳሊ ጽልዋ ድማ ኣለዎ። ክልቲኦም ንፍጥነት እምበር ንሚዛን ባዕሉ ኣይቕይርዎን። ኣብ ፍጥነት ምሕባር ተመርኲሱ ዝቕየር ዓቕሚ፡ ሚዛን ከም ዘይተበጽሐ ዘጠንቅቕ ምልክት እዩ።

መንነት እቲ ሪኤጀንት እውን ኣብቲ መዝገብ ክኣቱ ኣለዎ፤ ስለዚ ምርመራታት ንጽህናን መግለጺ መለክዒታትን መሕበሪ ምስ ጅምላ ካርቦን ብሓንሳብ ይምዝገቡ፦ መቲሊን ብሉ ከም ማይ ዘይብሉ ጨው፡ ኣብ ከባቢ 319.9 g/mol፡ ወይ ከም ትራይሃይድሬት፡ ኣብ 373.90 g/mol ክሽየጥ ይኽእል፣ ብንግዲ ናይ ዝሽየጥ መጠን ንጥረ ነገር ድማ መብዛሕትኡ ግዜ ትሕቲ 100 ሚእታዊ እዩ። ካብ ጌጋ ክብደት ፎርሙላ ዝተሰልዐ ስማዊ C0፡ ንነፍሲ ወከፍ qe ስርዓታዊ ጌጋ ዘለዎ ይገብሮ።

እቶም ዝተገጠሙ ጥምዙዛት መስመራት እንታይ ይብሉ፡ እንታይከ ኣይብሉን

ናይ Langmuir ምግጣም፡ qe ከም qmax times KL times Ce divided by (1 plus KL times Ce) ይጽሕፎ። እዚ ብምግጣም ዝተረኽበ ናይ ምጽጋብ ዓቕሚ qmax ብ mg/g፡ ከምኡውን ቀዋሚ ተስሓብነት KL ብ L/mg ይህብ። ጽቡቕ ምግጣም፡ እዚ ፍሉይ ጥምዙዝ መስመር ምጽጋብ ነቲ ዝተዓቀነ ክልል ክምችት ብጽቡቕ ከም ዝገልጾ ማለት እዩ። እቲ ካርቦን ሓደ ዓይነት ሓደ ዓይነታዊ መጣበቒ ቦታታት ከም ዘለዎ፡ እቲ ሽፋን ብጥብቂ ሓደ ቀጸላ ጥራይ ከም ዝኾነ፡ ወይ ዝኾነ ፍሉይ ሞለኪዩላዊ መስርሕ ከም ዝሰርሕ ኣየረጋግጽን። ዘይሓደ ዓይነታዊ ቀዳዳዊ ካርቦናት፡ ኣብ ውሱናት ክልላት ቅርጺ Langmuir ዘለዎም ጥምዙዛት መስመራት ብልሙድ የፍርዩ።

ናይ Freundlich ምግጣም፡ qe ከም KF times Ce to the power 1/n ይጽሕፎ። KF ነቲ ብተመክሮ ዝተረኽበ መዐቀኒ ዓቕሚ ይውስኖ፡ 1/n ድማ ጥምዘቱ ይውስኖ። እዚ ቅርጺ ውሱን ናይ ምርግጋእ ደረጃ ስለ ዘይብሉ፡ qmax ንምፍጣር ካብቲ ዝተዓቀነ ክልል ወጻኢ ፈጺሙ ክግመት የብሉን። ዝሓሸ ናይ Freundlich ምግጣም፡ እቲ እናወሰኸ ዝኸይድ ቅርጹ ምስቲ ዝተዓቀነ ክልል ዝሓሸ ምግጣም ከም ዘለዎ ጥራይ እዩ ዘመልክት። ዝኾነ ማዕርነት ተጠቒምካ፡ ኣብቲ መበቆላዊ ቅርጺ ዘይመስመራዊ ሪግሬሽን ምጥቃም ምረጽ፣ ምኽንያቱ ናብ መስመራዊ ቅርጺ ዝቕይሩ ለውጥታት ንጌጋታት የዛብዑ። ኣብ R ስኩዌር ጥራይ ኣብ ክንዲ ምእማን ድማ፡ ኣብ መንጎ ዝተዓቀኑን ዝተገመቱን ዋጋታት ዘሎ ዝተረፈ ፍልልይ መርምር።

914 ፈተናታት እንታይ ይምህሩ

ሓደ ብማሽን ምምሃር ዝተኻየደ ትንታነ፡ ካብ 75 ወረቓቕቲ ምርምር ዝተኣከቡ 914 ፈተናታት፡ ኣብ ሸክላታት፡ ሓሙኽሽታትን ብኣልካሊ ዝነቓቕሑ ንጥረ ነገራትን ምውሳድ መቲሊን ብሉ፡ ብግራድየንት ዝተጠናኸሩ ናይ ሪግሬሽን ኣግራብ ተጠቒሙ ሞዴል ሰሪሑሉ። እቲ ቀንዲ ውጽኢቱ፦ መበገሲ ክምችት መሕበሪ፡ ነቲ ዝተገልጸ ምውሳድ ዝትንበይ ቀንዲ ረቛሒ ነበረ። pH፡ መንነት ጥረ ንጥረ ነገርን ዓይነት ለውጥን እውን ኣገደስቲ ነበሩ፤ ኣብ መንጎ ክምችትን ዳርጋ ነፍሲ ወከፍ ካልእ ተለዋዋጢን፡ መጠን ንጥረ ነገር፡ ስፍሓት ገጽ፡ ግዜ ርክብን ምንቅስቓስን ሓዊሱ፡ ሓያል ሓባራዊ ጽልዋ ነበረ።

ክልተ መጠንቀቕታታት ነዚ ውጽኢት ጠቓሚ ክኸውን ይሕግዝዎ። ቀዳማይ፡ እቲ መጽናዕቲ ዝነቓቕሐ ካርቦን ኣይሸፈነን፤ ስለዚ ኣብ ካርቦን ንተለዋወጥቲ ብደረጃ ክሰርዕ ኣይክእልን። ካልኣይ፡ ትምህርቱ ብዛዕባ ኣገባብ እዩ፡ ብግልጺ ድማ ናብ ካልእ ክተሓላለፍ ይኽእል፦ መበገሲ ክምችት ፈጺሙ ንግዲ ዘይብሉ ተለዋዋጢ ኣይኮነን፣ ኩነታት ስራሕን ባህርያት ንጥረ ነገርን ድማ ኣዝዩ ሓያል ሓባራዊ ጽልዋ ኣለዎም። ስለዚ ዝኾነ ብ mg/g ዝቐርብ ቀንዲ ደረጃ፡ ኩነታቱ ምስ ዝጠፍኡ ትርጉሙ ኣይዕቅብን። እዚ እቲ ዝተሰርሐ ስሌት ካብ መሰረታዊ መትከላት ዝበጽሖ ተመሳሳሊ መደምደምታ እዩ።

ምግባሮም ከተቋርጽ ዘለካ ክልተ ጌጋታት

ቀዳማይ፡ ሚእታዊ መጠን ምውጋድ ከም ዓቕሚ ምግላጽ ኣቋርጽ። ብዙሕ መጠን ካርቦን፡ ኣብ ነፍሲ ወከፍ ግራም ውሑዳት ሚሊግራማት እናሓዘ፡ 99 ሚእታዊ ሕብሪ ናይ ድኹም መፍትሒ ከወግድ ይኽእል። ውሑድ መጠን ካርቦን ኣብ ልዑል ክምችት ዘለዎ መፍትሒ ድማ፡ ዝርአ ሕብሪ እናተረፈ፡ ኣብ ነፍሲ ወከፍ ግራም ኣማኢት ሚሊግራማት ክሕዝ ይኽእል። ኩሉ ግዜ C0፡ Ce፡ V፡ m፡ መጠን ካርቦን ብ g/L፡ ሚእታዊ መጠን ምውጋድን qeን ብሓንሳብ ግለጽ፤ እንተዘይኮይኑ እቲ ቁጽሪ ዳግማይ ክጥቀመሉ ኣይከኣልን።

ካልኣይ፡ እቲ ኪነቲካዊ ምርግጋእ ከየርኣኻ፡ ኣብ ዝተወሰነ ግዜ ዝተዓቀነ ዋጋ qe ምባል ኣቋርጽ፣ ንመሕበሪ ብክብደት መለለዪ ጽሑፉ ጥራይ መዐቀኒ ምግባር እውን ኣቋርጽ። ሚዛን ብተኸታታሊ ናይ ግዜ ልክዕ ኣረጋግጽ። እቲ ናይ ሃይድሬትን መጠን ንጥረ ነገርን ጸገም ስለ ዘሎ፡ ኣብ ዝተመዝነ መጠን ናይቲ መለለዪ ጽሑፍ ኣብ ክንዲ ምእማን፡ ክምችት ብስፔክትሮፎቶሜትሪ ኣረጋግጽ። pH፡ ሙቐት፡ መጠን ቅንጣታትን ምንቅስቓስን ድማ ተቖጻጸር። እዞም መረዳእታታት ዝተሓወስዎ ዓቕሚ መቲሊን ብሉ፡ ናብ ካልእ ኩነታት ክተሓላለፍ ዝኽእል ልክዕ እዩ። ብዘይ እዚኣቶም ግን ታሪኽ ተመክሮ ጥራይ እዩ።