פֿאַרגלײַכן מעטילען־בלוי אַדסאָרבענטן יושרדיק: קאַפּאַציטעט, קינעטיק און עקספּערימענטעלע באַדינגונגען

איין שטודיע מעלדט 58 mg/g. אַן אַנדערע מעלדט 725 mg/g. ס׳איז גרינג צו באַשליסן אַז דער צווייטער אַדסאָרבענט איז צוועלף מאָל בעסער און אויפֿהערן לייענען. אַזאַ ראַנגירונג איז געוויינטלעך אָן באַדײַט, ווײַל די צוויי נומערן זײַנען באַקומען געוואָרן אונטער אַנדערע באַדינגונגען און קענען אַפֿילו נישט זײַן דער זעלבער מין נומער.

אַדסאָרפּציע־אַרבעטן מעלדן דרײַ קוואַנטיטעטן וואָס זעען אויס ענלעך: פּראָצענט באַזײַטיקונג, געמאָסטענע אויפֿנאַם, און צוגעפּאַסטע קאַפּאַציטעט. ווען מען לייגט צו די ברייטע קייט מאַטעריאַלן וואָס ווערן פֿאָרגעלייגט צו בינדן דעם פֿאַרבשטאָף, און די אופֿנים ווי דער פֿאַרבשטאָף רעאַגירט אויף זײַן סביבה, ווערט דער פֿאַרגלײַך קודם אַ פּראָבלעם פֿון צופּאַסן די באַדינגונגען און ערשט דערנאָך אַ פּראָבלעם פֿון ראַנגירן.

די וואָרענונג איז סטרוקטורעל, נישט אַנעקדאָטיש. אַ מאַשין־לערנען אַנאַליז פֿון 914 עקספּערימענטן פֿון 75 אַרטיקלען וועגן ליימען, אַשן און אַלקאַלי־אַקטיוויזירטע מאַטעריאַלן האָט געפֿונען אַז די געמעלדטע אויפֿנאַם איז בעיקר באַשטימט געוואָרן דורך די עקספּערימענטעלע באַדינגונגען, מיט דער אָנהייב־קאָנצענטראַציע פֿון פֿאַרבשטאָף ווי דער שטאַרקסטער פּרעדיקטאָר. אַ 2024 איבערבליק פֿון אַדסאָרבענטן דערייווד פֿון בלעטער ווײַזט ווי שטאַרק די פּראָאָטאָקאָלן קענען זיך אונטערשיידן אַפֿילו אין איין מאַטעריאַל־משפּחה. קיין איינער פֿון די מקורים שטיצט נישט קיין ראַנג־ליסטע וואָס איז געבויט בלויז אויף די הויפּט־נומערן אין mg/g.

פּראָצענט באַזײַטיקונג איז נישט קאַפּאַציטעט

רוב שלעכטע ראַנגירונגען פֿאַרמישן דרײַ באַגריפֿן. פּראָצענט באַזײַטיקונג ענטפֿערט וואָס פֿאַר אַ טייל פֿון פֿאַרבשטאָף איז אַרויסגענומען געוואָרן פֿון איין באַשטימטער לייזונג. געמאָסטענע אויפֿנאַם ענטפֿערט וויפֿל פֿאַרבשטאָף זיצט אויף יעדן גראַם אַדסאָרבענט בײַ גלײַכגעוויכט. צוגעפּאַסטע קאַפּאַציטעט ענטפֿערט וואָס פֿאַר אַ זעטיקונג־ווערט אַ אויסגעקליבענער איזאָטערם־מאָדעל פּראַדזשעקטירט בײַ אַ הויכער קאָנצענטראַציע.

דער מאַסע־באַלאַנס פֿאַרבינדט די ערשטע צוויי:

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

וווּ qe איז די גלײַכגעוויכט־אויפֿנאַם אין mg/g, C0 און Ce זענען די אָנהייב־ און גלײַכגעוויכט־קאָנצענטראַציעס, V איז דער באַנד, און m איז די מאַסע פֿון אַדסאָרבענט.

אַ נומערישער פּאָר ווײַזט דעם שטרויכלשטיין. 100 פּראָצענט באַזײַטיקונג פֿון 0.1 L מיט 10 mg/L פֿאַרבשטאָף דורך 1 g אַדסאָרבענט גיט בלויז 1 mg/g. 80 פּראָצענט באַזײַטיקונג פֿון 0.1 L מיט 1000 mg/L פֿאַרבשטאָף דורך 0.1 g גיט 800 mg/g. דער ערשטער רעזולטאַט זעט אויס שליימעסדיק ווי אַ פּראָצענט, אָבער איז כּמעט נישט נוציק ווי אַ קאַפּאַציטעט. יעדע ראַנגירונג וואָס מישט די צוויי קאָלאָנען ראַנגירט דעם עקספּערימענט, נישט דעם מאַטעריאַל.

צוגעפּאַסטע qmax לייגט צו נאָך אַ שיכטע. אַן איזאָטערם פֿון מעטילען־בלוי אַדסאָרפּציע פּלאָטעט qe קעגן Ce איבער עטלעכע אָנהייב־קאָנצענטראַציעס. Langmuir־צופּאַסונג פּראַדזשעקטירט די קורווע צו אַ באַגרענעצטן פּלאַטאָ וואָס הייסט qmax; Freundlich־צופּאַסונג באַשרײַבט אַ מאַכט־געזעץ אָן אַ פּלאַטאָ. אַ געמעלדטער qmax איז אַ מאָדעל־פּאַראַמעטער, נישט קיין אָפּגעוואָגענע קוואַנטיטעט. אויב די פּונקטן קומען קיינמאָל נאָענט צו אַ פּלאַטאָ, קענען קליינע ענדערונגען אין די לעצטע פּונקטן שטאַרק פֿאַררוקן qmax.

זעקס באַדינגונגען וואָס פֿאַררוקן יעדן נומער

דאָזע. מער פּודער מיינט מער בינדונג־פּלעצער, דעריבער שטײַגט פּראָצענט באַזײַטיקונג געוויינטלעך בשעת די אויפֿנאַם אין mg/g פֿאַלט, ווײַל דער אויפֿגענומענער פֿאַרבשטאָף ווערט צעטיילט איבער מער מאַסע. טענות וועגן 99 פּראָצענט באַזײַטיקונג בײַ 10 g/L און בײַ 0.2 g/L אונטערשיידן זיך פֿופֿציק מאָל אין מאַטעריאַל־עפֿיציענץ. רעקאָרדירט די דאָזע אין g/L און פֿאַרגלײַכט די אויפֿנאַם בײַ גלײַכער דאָזע.

אָנהייב־קאָנצענטראַציע. אַ העכערע C0 גיט אַ גרעסערע טרייב־קראַפֿט, דעריבער שטײַגט qe בשעת פּראָצענט באַזײַטיקונג פֿאַלט ווען די בינדונג־פּלעצער ווערן זאַט. אַ qmax צוגעפּאַסט איבער 100 צו 400 mg/L באַשרײַבט אַן אַנדערן טייל פֿון דער קורווע ווי איינער צוגעפּאַסט איבער 5 צו 50 mg/L. פֿאָדערט זיך איבערדעקנדיקע ראַנזשן איידער מען ראַנגירט.

pH. מעטילען בלוי איז קאַטיאָניש, דעריבער קאָנטראָלירט די אויבערפֿלאַך־לאַדונג די צוציִונג. אונטער דעם נול־לאַדונג־פּונקט שטויסט אַן אויבערפֿלאַך אָפּ דעם פֿאַרבשטאָף; העכער דעם פּונקט ציט זי אים צו. שטודיעס וואָס מעלדן בלויז דעם אָנהייב־pH לאָזן אַ ריס, ווײַל אַדסאָרפּציע פֿאַררוקט דעם גלײַכגעוויכט־ווערט. רעקאָרדירט ביידע, צוזאַמען מיט הינטערגרונט־זאַלצן, ווײַל יאָנישע שטאַרקייט שילדערט די זעלבע כּוחות וואָס pH שטעלט איין. די זעלבע דיסציפּלין וואָס האַלט אַבזאָרבאַנס־באַזירטע קוואַנטיפֿיקאַציע גענוי לגבי סאָלווענט און pH גילט אויך דאָ: דער נומער גייט צוזאַמען מיט זײַנע באַדינגונגען.

צײַט. אַ ווערט גענומען נאָך 5 minutes איז qt, נישט qe. שנעלקייט און קאַפּאַציטעט זענען באַזונדערע מעלות: ליטעראַטור־סעריעס וועגן בלאַט־פּודערן מעלדן גלײַכגעוויכט לעבן 60 minutes אונטער איין פּראָאָטאָקאָל און לעבן 160 אונטער אַן אַנדערן. פֿאַרגלײַכט גלײַכגעוויכט־ווערטן בלויז נאָך דעם וואָס די קינעטישע קורווע ווערט פֿלאַך, און מעלדט די אויפֿנאַם אין דער פֿריִער צײַט ווי אַ באַזונדערן קינעטיק־רעזולטאַט.

טעמפּעראַטור. סײַ גלײַכגעוויכט סײַ דיפֿוזיע רעאַגירן אויף טעמפּעראַטור אויף אופֿנים וואָס זײַנען ספּעציפֿיש צום סיסטעם. אין איין סעריע מיט טייטל־פּאַלמע איז Langmuir qmax געשטיגן פֿון בערך 43 mg/g בײַ 30 C ביז בערך 58 mg/g בײַ 60 C, אַ 35 פּראָצענט פֿאַררוק בלויז צוליב טעמפּעראַטור. ראַנגירט קיינמאָל נישט קאַפּאַציטעטן געמאָסטן בײַ ווײַט באַזונדערע טעמפּעראַטורן אָן דאָס קלאָר צו באַצייכענען.

רעפּאָרטיר־באַזע. מיליגראַם פּער גראַם קען מען בלויז פֿאַרגלײַכן ווען „גראַם“ מיינט דאָס זעלבע. טרוקענע קעגן נאַסע מאַסע אונטערשיידט זיך לויט דעם פֿײַכטיקייט־חלק, און קאָמפּאָזיט־קוגלען אונטערשיידן זיך פֿון דער ריינער אַקטיווער פֿאַזע. גיט אָן דעם דענאָמינאַטאָר און יעדע פֿײַכטיקייט־קאָרעקציע. פֿאַר פֿילטערס, לייגט צו קאַפּאַציטעט times באַלאַסט־געדיכטקייט; פֿאַר אויבערפֿלאַך־עפֿיציענץ, לייגט צו קאַפּאַציטעט divided by BET area, מיט דער באַמערקונג אַז נישט יעדער געמאָסטענער שטח איז צוטריטלעך פֿאַר אַ מאָלעקול אַזוי גרויס ווי מעטילען בלוי. די אידענטיטעט פֿון רעאַגענט דאַרף אויך שטיין אין דער רעקאָרד אויף דעם שריט, דערפֿאַר שטייען קאָנטראָלן פֿון רעאַגענט־ריינקייט און ספּעציפֿיקאַציע לעבן דער מאַסע פֿון אַדסאָרבענט.

וואָס איזאָטערם־ און קינעטיק־צופּאַסונגען זאָגן טאַקע

אַ געוויינטלעכער טעות איז צו באַהאַנדלען אַ גוטע צופּאַסונג ווי אַ באַווײַז פֿון מעכאַניזם. אַ מעטילען־בלוי Langmuir Freundlich פֿאַרגלײַך פּרוּווט וועלכע גלײַכונג באַשרײַבט בעסער די פֿאָרעם פֿון דער קורווע איבער דעם געפּרוּווטן ראַנזש. ער באַשטעטיקט נישט איין־שיכט־דעקונג, האָמאָגעניטעט אָדער מולטי־שיכט־פֿאָרמירונג. העטעראָגענע פּאָרעזע מאַטעריאַלן קענען נאָך אַלץ געבן Langmuir־פֿאָרמיקע קורווען איבער אַ באַגרענעצטן ראַנזש, און אַ בעסערע Freundlich־צופּאַסונג מיינט בלויז אַז די דאַטן גייען ווײַטער אַרויף אַזוי ווי יענע גלײַכונג גייט אַרויף. באַשטעטיקט דעם מעכאַניזם מיט אומאָפּהענגיקע באַווײַזן ווי ספּעקטראָסקאָפּיע, קאַלאָרימעטריע אָדער אָפּהענגיקייט פֿון יאָנישער שטאַרקייט.

די געוווינהייטן בײַם אָפּשאַצן צופּאַסונג־קוואַליטעט זענען וויכטיק. בעסער איז ניט־לינעאַרע רעגרעסיע, ווײַל לינעאַריזירטע טראַנספֿאָרמאַציעס פֿאַרקרימען טעותן און קענען סיסטעמאַטיש באַגינסטיקן איין מאָדעל. באַטראַכט די רעזידוען אַנשטאָט זיך צו פֿאַרלאָזן בלויז אויף R squared. פֿרעגט צי qmax ליגט אינעווייניק אין דעם געמאָסטענעם ראַנזש אָדער ווײַטער דערפֿון: אַ פּלאַטאָ ווײַט העכער דעם גרעסטן געמאָסטענעם qe איז אַ פּראַדזשעקציע, און זײַן אומזיכערקייט דאַרף געמאָלדן ווערן, נישט בלויז זײַן ווערט.

די זעלבע צוריקגעהאַלטנקייט גילט פֿאַר מעטילען־בלוי אַדסאָרפּציע־קינעטיק. אין דער ליטעראַטור וועגן בלאַט־אַדסאָרבענטן ווערט די pseudo second order גלײַכונג מערסטנס געמאָלדן ווי די בעסטע צופּאַסונג, אָבער דאָס באַווײַזט נישט כעמיסאָרפּציע, פּונקט ווי אַ pseudo first order צופּאַסונג באַווײַזט נישט פֿיזיסאָרפּציע. דיפֿוזיע קען נאָכמאַכן ביידע גלײַכונגען לויט פּאַרטיקל־גרייס און אַגיטאַציע, און לינעאַריזירטע פּלאָטן האָבן היסטאָריש פֿאַרקרימט דעם פֿאַרגלײַך לטובת pseudo second order. גיט אָן די גלײַכונג, קורס־קאָנסטאַנטע, צוגעפּאַסטן גלײַכגעוויכט, אינטערוואַל, פּאַרטיקל־גרייס און אַגיטאַציע, און האַלט שנעלקייט און קאַפּאַציטעט אין באַזונדערע קאָלאָנען פֿונעם אַרבעטסבלאַט.

אַרבעטסבלאַט פֿאַר פֿאַרגלײַכן פּובליקירטע שטודיעס

קאָפּירט די טאַבעלע אַ מאָל פֿאַר יעדער שטודיע. אַ פֿאַרגלײַך איז גילטיק בלויז וווּ די קאָנטראָל־קאָלאָנען שטימען.

צוויי בײַשפּילן פֿון דער ליטעראַטור ווײַזן ווי דאָס אַרבעטסבלאַט אַרבעט. אַ טייטל־פּאַלמע סעריע מעלדט גלײַכגעוויכט לעבן 160 minutes, אַן אָפּטימום לעבן pH 6.5, qmax וואָס שטײַגט מיט טעמפּעראַטור, און Temkin מיט pseudo second order ווי די בילכערדיקע באַשרײַבונגען. אַ באַהאַנדלטער באַמבו־בלאַט־פּודער מעלדט בערך 725 mg/g מיט כּמעט גאַנצער באַזײַטיקונג, אָבער פֿון 100 ביז 400 mg/L פֿאַרבשטאָף בײַ אַ דאָזע פֿון 0.2 ביז 1.4 g/L און בערך 60 minutes ביז גלײַכגעוויכט. ביידע קענען זײַן אינערלעך גילטיק, אָבער מען קען זיי נישט קעגנזײַטיק ראַנגירן ביז דאָזע, קאָנצענטראַציע, pH, טעמפּעראַטור און באַזע שטימען צוזאַמען.

דער יושרדיקער זאַץ האָט אַ פֿעסטע פֿאָרעם: אונטער אַ גלײַכן קאָנצענטראַציע־ראַנזש, דאָזע, pH, טעמפּעראַטור, גלײַכגעוויכט־צײַט און רעפּאָרטיר־באַזע ווײַזט מאַטעריאַל X אַ העכערע אויפֿנאַם ווי מאַטעריאַל Y. אַלץ קירצער דערפֿון איז אַ טענה וועגן צוויי עקספּערימענטן, נישט וועגן צוויי מאַטעריאַלן.