Metilen ko‘k adsorbentlarini adolatli taqqoslash: sig‘im, kinetika va tajriba sharoitlari

Bir tadqiqot 58 mg/g ni ko‘rsatadi. Boshqasi 725 mg/g ni ko‘rsatadi. Ikkinchi adsorbentni o‘n ikki baravar yaxshiroq deb e’lon qilib, o‘qishni to‘xtatish vasvasasi kuchli. Bunday reyting odatda ma’nosiz, chunki bu ikki qiymat turli sharoitlarda olingan va hatto bir xil turdagi qiymat bo‘lmasligi mumkin.

Adsorbsiya haqidagi maqolalarda bir-biriga o‘xshab ko‘rinadigan uchta kattalik keltiriladi: chiqarib tashlash foizi, o‘lchangan yutilish va model orqali moslashtirilgan sig‘im. Bo‘yoqni bog‘lash uchun taklif qilingan materiallar xilma-xilligi va bo‘yoqning muhitga qanday javob berishi ham qo‘shilsa, taqqoslash avval mos sharoitlarni topish masalasiga, keyingina reyting masalasiga aylanadi.

Bu ehtiyotkorlik alohida misollarga emas, masalaning tuzilishiga bog‘liq. Loylar, kullar va ishqor bilan faollashtirilgan materiallar bo‘yicha 75 ta maqoladagi 914 ta tajribaning mashinaviy o‘rganish tahlili e’lon qilingan yutilishga asosan tajriba sozlamalari ta’sir qilganini, boshlang‘ich bo‘yoq konsentratsiyasi esa eng kuchli bashoratlovchi omil bo‘lganini aniqladi. Barglardan olingan adsorbentlarga oid 2024 yilgi sharh hatto bitta material oilasi doirasida ham protokollar qanchalik keng farqlanishini ko‘rsatadi. Hech bir manba sarlavhada keltirilgan mg/g qiymatlaridan tuzilgan reytingni qo‘llab-quvvatlamaydi.

Chiqarib tashlash foizi sig‘im emas

Noto‘g‘ri reytinglarning aksariyati uchta tushunchani aralashtirib yuboradi. Chiqarib tashlash foizi muayyan eritmadan bo‘yoqning qaysi ulushi chiqarilganini ko‘rsatadi. O‘lchangan yutilish muvozanatda adsorbentning har bir grammida qancha bo‘yoq borligini ko‘rsatadi. Model orqali moslashtirilgan sig‘im esa tanlangan izoterma modeli yuqori konsentratsiyada qanday to‘yinish qiymatini prognoz qilishini ko‘rsatadi.

Modda balansi dastlabki ikkitasini bog‘laydi:

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

bu yerda qe — mg/g dagi muvozanat yutilishi, C0 va Ce — boshlang‘ich va muvozanat konsentratsiyalari, V — hajm, m esa adsorbent massasi.

Raqamli juftlik tuzoqni ko‘rsatadi. 1 g adsorbent bilan 0.1 L hajmdagi 10 mg/L bo‘yoqdan 100 percent ni chiqarish atigi 1 mg/g beradi. 0.1 g adsorbent bilan 0.1 L hajmdagi 1000 mg/L bo‘yoqdan 80 percent ni chiqarish esa 800 mg/g beradi. Birinchi natija foiz sifatida mukammal ko‘rinadi, ammo sig‘im sifatida deyarli foydasiz. Bu ikki ustunni aralashtirgan har qanday reyting materialni emas, tajribani reytinglaydi.

Moslashtirilgan qmax yana bir qatlam qo‘shadi. Metilen ko‘k adsorbsiya izotermasi bir nechta boshlang‘ich konsentratsiyalar bo‘yicha qe ni Ce ga nisbatan ko‘rsatadi. Langmuir moslashtirishi bu egri chiziqni qmax deb ataladigan chekli plato tomon davom ettiradi; Freundlich moslashtirishi esa platosiz darajali qonunni tavsiflaydi. E’lon qilingan qmax tortib o‘lchangan kattalik emas, model parametridir. Agar nuqtalar platoga yaqinlashmasa, oxirgi nuqtalardagi kichik o‘zgarishlar qmax ni sezilarli darajada siljitadi.

Har bir qiymatni o‘zgartiradigan oltita sharoit

Doza. Ko‘proq kukun ko‘proq bog‘lanish joylarini anglatadi, shu sabab chiqarib tashlash foizi odatda oshadi, mg/g dagi yutilish esa pasayadi, chunki ushlangan bo‘yoq kattaroq massa bo‘yicha taqsimlanadi. 10 g/L da va 0.2 g/L da 99 percent chiqarib tashlash haqidagi da’volar material samaradorligi bo‘yicha ellik baravar farq qiladi. Dozani g/L da qayd eting va yutilishni bir xil dozada taqqoslang.

Boshlang‘ich konsentratsiya. Yuqoriroq C0 kattaroq harakatlantiruvchi kuch beradi, shuning uchun qe oshadi, joylar to‘yingan sari chiqarib tashlash foizi esa kamayadi. 100 dan 400 mg/L gacha moslashtirilgan qmax 5 dan 50 mg/L gacha moslashtirilganidan egri chiziqning boshqa qismini tavsiflaydi. Reytinglashdan oldin diapazonlar bir-birini qoplashini talab qiling.

pH. Metilen ko‘k kationli, shuning uchun sirt zaryadi tortishishni boshqaradi. Nol zaryad nuqtasidan pastda sirt bo‘yoqni itaradi; undan yuqorida esa sirt uni tortadi. Faqat boshlang‘ich pH ni keltiradigan tadqiqotlar ma’lumotda bo‘shliq qoldiradi, chunki adsorbsiya muvozanat qiymatini o‘zgartiradi. Ikkalasini ham, shuningdek fon tuzlarini ham qayd eting, chunki ion kuchi pH boshqaradigan ayni kuchlarni ekranlaydi. Yutilishga asoslangan miqdoriy aniqlashda erituvchi va pH ni hisobga olishni ta’minlaydigan intizom bu yerda ham amal qiladi: qiymat o‘z sharoitlari bilan birga ko‘riladi.

Vaqt. 5 minutes dan keyin olingan qiymat qe emas, qt dir. Tezlik va katta sig‘im alohida xususiyatlardir: barg kukunlari bo‘yicha adabiyotlar turkumida bir protokolda muvozanatga yaqinlashish 60 minutes atrofida, boshqasida esa 160 atrofida qayd etilgan. Muvozanat qiymatlarini faqat kinetik egri chiziq tekislangandan keyin taqqoslang, dastlabki vaqtdagi yutilishni esa alohida kinetika natijasi sifatida ko‘rsating.

Harorat. Muvozanat ham, diffuziya ham haroratga tizimga xos tarzda javob beradi. Xurmo palmasi bo‘yicha bir turkumda Langmuir qmax 30 C da taxminan 43 mg/g dan 60 C da taxminan 58 mg/g gacha oshgan, ya’ni faqat harorat hisobiga 35 percent siljish yuz bergan. Bir-biridan ancha farqli haroratlarda o‘lchangan sig‘imlarni buni alohida belgilamasdan hech qachon reytinglamang.

Hisobot asosi. Milligramm per gramm faqat gramm bir xil narsani anglatgandagina taqqoslanadi. Quruq va nam massa namlik ulushi sabab farq qiladi, kompozit donachalar esa sof faol fazadan farq qiladi. Maxrajni va namlik bo‘yicha har qanday tuzatishni ko‘rsating. Filtrlar uchun sig‘im times hajmiy zichlikni qo‘shing; sirt samaradorligi uchun sig‘im divided by BET area ni qo‘shing, bunda o‘lchangan maydonning hammasi ham metilen ko‘kdek katta molekulani qabul qila olmasligini qayd eting. Ushbu bosqichda reagent identifikatsiyasi ham yozuvga kiradi, shu sabab reagent tozaligi va spetsifikatsiyasini tekshirish adsorbent massasi bilan yonma-yon turadi.

Izoterma va kinetika moslashtirishlari aslida nimani bildiradi

Keng tarqalgan xato yaxshi moslikni mexanizm isboti deb qabul qilishdir. Metilen ko‘k uchun Langmuir Freundlich taqqoslanishi sinovdan o‘tkazilgan diapazonda egri chiziq shaklini qaysi tenglama yaxshiroq tavsiflashini tekshiradi. Bu bir qatlamli qoplanish, bir jinslilik yoki ko‘p qatlam hosil bo‘lishini tasdiqlamaydi. Geterogen g‘ovak materiallar ham cheklangan diapazonda Langmuir shaklidagi egri chiziqlar berishi mumkin, Freundlich ga yaxshiroq moslik esa faqat ma’lumotlar shu tenglama ko‘tariladigan tarzda o‘sishda davom etishini bildiradi. Mexanizmni spektroskopiya, kalorimetriya yoki ion kuchiga bog‘liqlik kabi mustaqil dalillar bilan tasdiqlang.

Moslashtirish sifatiga oid odatlar muhim. Nochiziqli regressiyani afzal ko‘ring, chunki chiziqlashtirilgan o‘zgartirishlar xatolarni buzadi va muntazam ravishda bir modelga ustunlik berishi mumkin. Faqat R squared ga ishonish o‘rniga qoldiqlarni tekshiring. qmax o‘lchangan diapazon ichidami yoki undan tashqaridami, deb so‘rang: eng katta o‘lchangan qe dan ancha yuqoridagi plato prognozdir va faqat uning qiymati emas, noaniqligi ham ko‘rsatilishi kerak.

Xuddi shu ehtiyotkorlik metilen ko‘k adsorbsiya kinetikasiga ham tegishli. Barg adsorbentlari bo‘yicha adabiyotlarda psevd-ikkinchi tartibli tenglama eng ko‘p hollarda eng yaxshi moslik sifatida keltiriladi, ammo bu kimyosorbsiyani isbotlamaydi; xuddi psevd-birinchi tartibli moslik fizisorbsiyani isbotlamagani kabi. Zarrachalar o‘lchami va aralashtirishga qarab diffuziya har ikkala tenglamani ham taqlid qilishi mumkin, chiziqlashtirilgan grafiklar esa tarixan taqqoslashni psevd-ikkinchi tartib foydasiga og‘dirgan. Tenglama, tezlik konstantasi, moslashtirilgan muvozanat, interval, zarracha o‘lchami va aralashtirishni ko‘rsating hamda tezlik va sig‘imni ish varag‘ining alohida ustunlarida saqlang.

E’lon qilingan tadqiqotlarni taqqoslash ish varag‘i

Ushbu jadvalni har bir tadqiqot uchun bir martadan nusxalang. Taqqoslash faqat tekshiruv ustunlari mos kelgan joyda o‘rinli bo‘ladi.

Adabiyotdagi ikki misol ish varag‘i qanday ishlashini ko‘rsatadi. Xurmo palmasi bo‘yicha bir turkum muvozanatni 160 minutes atrofida, optimal qiymatni pH 6.5 atrofida, qmax ning harorat bilan oshishini hamda Temkin va psevd-ikkinchi tartibli modellar afzal tavsiflar sifatida qayd etilganini ko‘rsatadi. Ishlov berilgan bambuk bargi kukuni bo‘yicha tadqiqot taxminan 725 mg/g va deyarli to‘liq chiqarib tashlashni ko‘rsatadi, ammo bu 100 dan 400 mg/L gacha bo‘lgan bo‘yoq, 0.2 dan 1.4 g/L gacha doza va muvozanatgacha taxminan 60 minutes sharoitida olingan. Har ikkisi o‘z ichki sharoitlarida to‘g‘ri bo‘lishi mumkin, ammo doza, konsentratsiya, pH, harorat va hisobot asosi moslashtirilmaguncha ularni o‘zaro reytinglab bo‘lmaydi.

Adolatli jumlaning shakli qat’iy: bir xil konsentratsiya diapazoni, doza, pH, harorat, muvozanat vaqti va hisobot asosida X materiali Y materialiga qaraganda yuqoriroq yutilishni ko‘rsatadi. Bundan qisqaroq har qanday jumla ikki material haqida emas, ikki tajriba haqida da’vo qiladi.