Ìdánwò Ìdìmú Búlúù Methylene: Agbára Ìdìmú Lórí Kábọ́n Tí A Ti Mú Ṣiṣẹ́

Ilé ìwádìí kan fi kábọ́n tí a ti mú ṣiṣẹ́ méjì wéra. Ìwé àlàyé ọjà kan sọ pé iye búlúù methylene ti ọ̀kan jẹ́ ìlọ́po mẹ́ta ti èkejì. Ilé ìwádìí náà ra èyí tí nọ́ńbà rẹ̀ tóbi jù, ó lo nọ́ńbà náà láti pinnu iye kábọ́n tí yóò lò, àwọ̀ náà sì bẹ̀rẹ̀ sí í kọjá kábọ́n láìdi mọ́ ọn ṣáájú àkókò tí wọ́n retí. Kò sí ohun tí a sọ di èké. Àwọn nọ́ńbà méjèèjì wá láti inú ìdánwò ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, olùra sì túmọ̀ wọn bí ẹni pé wọ́n jẹ́ ìwọ̀n ohun kan náà.

Àpilẹ̀kọ yìí ṣàtúnṣe àṣìṣe ìtumọ̀ yẹn. Ó ṣàlàyé ohun tí ìdánwò náà ń wọn, ó ṣe ìṣirò náà lẹ́ẹ̀mejì pẹ̀lú àwọn nọ́ńbà gidi, ó sì dárúkọ gbogbo oníyípadà tí ń yí àbájáde padà. Ọ̀ràn tó tan mọ́ ọn, ìyẹn fífi oríṣiríṣi ohun èlò adìmú wéra láti tò wọ́n ní ipò, ni a jíròrò lọ́tọ̀; níbí, kíláàsì ohun èlò kan àti ọ̀nà kan ni kókó ọ̀rọ̀.

Ìdí tí àwọ̀ yìí fi jẹ́ ohun ìwádìí

Búlúù methylene jẹ́ àwọ̀ aromátíkì tí ó fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́, tí ó sì ní ẹrù iná mànàmáná rere. Nínú omi, ó wà gẹ́gẹ́ bí ion tó ní ẹrù rere, ìwọ̀n àyè tí molikula rẹ̀ gbà sì jẹ́ nǹkan bí 1.43 sí 0.61 sí 0.40 nm. Ìwọ̀n yẹn ni kókó náà. Iodine, ohun ìwádìí míì tí a ti ń lò tipẹ́, kéré púpọ̀ sí i, ó sì lè wọ àwọn ihò kéékèèké tó há; nítorí náà, nọ́ńbà iodine ń tọ́ka sí bí àwọn ihò kéékèèké ṣe pọ̀ tó. Búlúù methylene nílò àwọn ẹnu-ọ̀nà tó fẹ̀ sí i: ó lè wọ àwọn ihò tó ju nǹkan bí 0.75 nm lọ, àwọn ihò tó wà ní àárín 1.4 sí 3 nm sì ń kó ipa pàtàkì. Àwọn ìwọ̀n wọ̀nyí bo àwọn ihò kéékèèké tó tóbi sí i àti àwọn ihò àárín tó kéré, nítorí náà, pípe ìdánwò náà ní ìwádìí àwọn ihò àárín nìkan jẹ́ ṣíṣe àlàyé rẹ̀ rọrùn ju bó ṣe yẹ lọ. Àwọn ohun ìwádìí méjèèjì ń ṣe àfikún sí ara wọn. Iodine ń béèrè bí àwọn ihò kéékèèké ṣe pọ̀ tó. Búlúù methylene ń béèrè iye àyè inú ihò tí molikula ọ̀gáníkì ńlá lè wọ̀, èyí sì ni ìbéèrè tó ṣe pàtàkì fún yíyọ àwọ̀ kúrò. Kò sí ọ̀kan nínú àwọn nọ́ńbà méjèèjì tí ó lè sọ iye ìdìmú àwọn molikula mìíràn fúnra rẹ̀.

Ẹrù iná mànàmáná ṣe pàtàkì bí ìwọ̀n ṣe ṣe pàtàkì. Nítorí pé àwọ̀ náà ní ẹrù rere, àwọn ojú ohun èlò tó ní ẹrù òdì ń fà á mọ́ra, àwọn tó ní ẹrù rere sì ń tì í kúrò. Èyí mú pH jẹ́ oníyípadà pàtàkì, kì í ṣe ohun tí a kàn mẹ́nuba lẹ́gbẹ̀ẹ́, gẹ́gẹ́ bí àwọn ìdánwò tó wà nísàlẹ̀ ṣe fi hàn.

Bí ìdánwò nínú àkójọpọ̀ kan ṣe ń lọ

Ọ̀nà tí a sábà máa ń lò ní ilé ìwádìí ni mímú àkójọpọ̀ kan dé ìwọ̀ntúnwọ̀nsì. Mú kábọ́n náà wà ní ipò tí a fẹ́, fi àlẹ̀ yan ẹ̀ka tí ìwọ̀n àwọn patikulu rẹ̀ wà lábẹ́ ìṣàkóso, kí o sì wọn iye kan tí a mọ̀, m. Fi ìwọ̀n omi àwọ̀ V tí a mọ̀ kún un, ní ìfojúsùn àwọ̀ ìbẹ̀rẹ̀ C0. Mú pH àti ìwọ̀n ìgbóná dúró ṣinṣin, mì í fún àkókò tí a ti fìdí rẹ̀ múlẹ̀, lẹ́yìn náà ya kábọ́n náà kúrò nípasẹ̀ sísẹ̀ tàbí yíyí ká ní ẹ̀rọ centrifuge. Fi ìfàmọ́ ìmọ́lẹ̀ UV-Vis mọ ìfojúsùn tó ṣẹ́kù, Ce, sábà ní àyíká 660 sí 665 nm, àti lọ́pọ̀ ìgbà ní 664 nm, ní ìfiwéra pẹ̀lú àkójọpọ̀ àwọn ojútùú ìṣàtúnṣe ìwọ̀n tí a pèsè lórí ẹ̀rọ kan náà. Ọ̀nà kan tí a tẹ̀ jáde lo 0.050 g ti kábọ́n pẹ̀lú 50 mL ti ojútùú láàárín 10 sí 1000 mg/L, fún wákàtí 24 ní 25 C, pẹ̀lú kíkà ní 660 nm. Kò sí ìlànà kan ṣoṣo tí gbogbo ènìyàn ń lò, nítorí náà iye tí a ròyìn láìsọ iye kábọ́n tí a lò, ààlà ìfojúsùn, àkókò, ìwọ̀n ìgbóná, pH, àti gígùn ìgbì kì í ṣe àbájáde. Àhesọ ni.

Ṣíṣe ìwọ̀n náà fúnra rẹ̀ nílò ìṣọ́ra kan náà tí a ṣàlàyé fún wiwọn àwọ̀ nípasẹ̀ ìfàmọ́ ìmọ́lẹ̀: ṣe ìṣàtúnṣe ìwọ̀n lórí ẹ̀rọ rẹ, jẹ́rìí ibi tí ìfàmọ́ ìmọ́lẹ̀ ga jù dípò kí o kàn rò pé 664 nm ni, kí o sì fomi sí omi àwọ̀ tó le tí ó wà lókè ìsàlẹ̀ tó ti jókòó, kí ó lè padà sínú ààlà tí ìdáhùn ẹ̀rọ ti ń tẹ̀lé ìlà tààrà.

Àpẹẹrẹ ìṣirò náà

Agbára ìdìmú wá láti ìwọ̀ntúnwọ̀nsì ìwọ̀n ohun èlò. Àwọ̀ tí kò sí nínú ojútùú mọ́ wà lórí kábọ́n náà:

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

níbi tí qe ti jẹ́ ìwọ̀n ìdìmú ní ìwọ̀ntúnwọ̀nsì ní mg/g, C0 àti Ce jẹ́ ìfojúsùn ìbẹ̀rẹ̀ àti ti ìwọ̀ntúnwọ̀nsì ní mg/L, V jẹ́ ìwọ̀n omi ní lítà, m sì jẹ́ ìwọ̀n kábọ́n ní gíráàmù.

Àmì àkọ́kọ́. Bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú C0 = 100 mg/L, V = 0.100 L, m = 0.0200 g. Lẹ́yìn tí ìwọ̀ntúnwọ̀nsì bá ṣẹlẹ̀, ẹ̀rọ náà fi Ce = 35 mg/L hàn. Nígbà náà, qe = (100 minus 35) times 0.100 divided by 0.0200 = 65 times 0.100 divided by 0.0200 = 325 mg/g. Ìdá àwọ̀ tí a yọ kúrò jẹ́ (100 minus 35) divided by 100 times 100 = 65 ní ọgọ́rùn-ún.

Àmì kejì, iye kábọ́n àti ìwọ̀n omi kan náà, ṣùgbọ́n àwọ̀ tó pọ̀ sí i. Bẹ̀rẹ̀ pẹ̀lú C0 = 200 mg/L, kí o sì wọn Ce = 90 mg/L. Nígbà náà, qe = (200 minus 90) times 0.100 divided by 0.0200 = 550 mg/g, nígbà tí ìyọkúrò jẹ́ (200 minus 90) divided by 200 times 100 = 55 ní ọgọ́rùn-ún.

Àwọn tọkọtaya ìwọ̀n méjì yìí, (Ce = 35, qe = 325) àti (Ce = 90, qe = 550), jẹ́ àmì méjì lórí ìlà ìbáṣepọ̀ ìdìmú ní ìwọ̀n ìgbóná kan náà, tí a ń pè ní isotherm. Ṣàkíyèsí bí wọ́n ṣe lọ ní ọ̀nà òdì sí ara wọn: agbára ìdìmú gòkè láti 325 sí 550 mg/g nígbà tí ìyọkúrò sọ̀kalẹ̀ láti 65 sí 55 ní ọgọ́rùn-ún. Agbára ìdìmú àti ìdá ìyọkúrò ń lọ ní ọ̀nà òdì sí ara wọn bí ìfojúsùn ṣe ń pọ̀ sí i. Ẹnikẹ́ni tó bá ń to kábọ́n sí ipò nípa ìdá ìyọkúrò tí a wọn ní iye kábọ́n tàbí ìfojúsùn ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ń to ìdánwò sí ipò, kì í ṣe ohun èlò náà.

Àwọn oníyípadà tí o gbọdọ̀ ṣàkóso

Gbogbo ohun tó wà nísàlẹ̀ ń yí nọ́ńbà náà padà. Mú ọ̀kọ̀ọ̀kan dúró ṣinṣin tàbí kọ ọ́ sílẹ̀.

Iye kábọ́n tí a lò. Kábọ́n tó pọ̀ sí i túmọ̀ sí àwọn ibi ìdìmú tó pọ̀ sí i, nítorí náà ìdá ìyọkúrò ń gòkè nígbà tí ìwọ̀n ìdìmú fún gíráàmù kan sábà ń sọ̀kalẹ̀, nítorí pé àwọ̀ tí a dì mú tàn ká ìwọ̀n kábọ́n tó pọ̀ sí i. Ròyìn iye kábọ́n tí a lò ní g/L, pẹ̀lú V àti m tí ó dá lé lórí.

Ìfojúsùn ìbẹ̀rẹ̀. C0 tó ga sí i ń pèsè agbára tó lágbára sí i láti mú ìdìmú ṣẹlẹ̀, nítorí náà qe ń gòkè nígbà tí ìdá ìyọkúrò ń sọ̀kalẹ̀ bí àwọn ibi ìdìmú ṣe ń kún. Àwọn isotherm tí a bá dátà mu láàárín 5 sí 50 mg/L àti láàárín 100 sí 400 mg/L ń ṣàpèjúwe apá ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ti ìlà náà. Fi àwọn agbára ìdìmú tí a rí nípasẹ̀ bíbá dátà mu wéra nìkan ní àwọn ààlà tí ó wọ ara wọn.

pH. Fún àwọ̀ yìí tó ní ẹrù rere, ìwọ̀n ìdìmú sábà ń pọ̀ sí i bí pH ṣe ń gòkè, pàápàá nígbà tí pH bá ju ibi tí ẹrù àpapọ̀ kábọ́n ti jẹ́ òdo lọ, tí ojú rẹ̀ sì ní ẹrù òdì lápapọ̀. pH tó kéré ń fi àwọn proton sí àwọn ibi ìdìmú lórí ojú kábọ́n, ó sì ń jẹ́ kí àwọn ion hydrogen bá àwọ̀ díje fún wọn. Bí ipa náà ṣe tó sinmi lórí kábọ́n pàtó: nínú ìwádìí kan lórí kábọ́n tí a ti mú ṣiṣẹ́, ìwọ̀n ìdìmú gòkè láti nǹkan bí 51 mg/g ní pH 2 sí nǹkan bí 92 mg/g ní pH 8. Kọ pH ìbẹ̀rẹ̀ àti ti ìwọ̀ntúnwọ̀nsì sílẹ̀, pẹ̀lú àwọn iyọ̀ mìíràn tó wà nínú ojútùú, nítorí pé agbára ion ń dín àwọn agbára ìfàmọ́ra àti ìtìkúrò kan náà tí pH ń ṣàtúnṣe kù.

Àkókò ìfọwọ́kan. Ìwọ̀n ìdìmú ń gòkè kánkán, lẹ́yìn náà ó dúró ní ìpele kan. Iye ní ìpele tí ó dúró ṣinṣin yẹn nìkan ni qe; èyíkéyìí ṣáájú rẹ̀ jẹ́ qt. Àwọn àkókò tí a tẹ̀ jáde fún dídé ìwọ̀ntúnwọ̀nsì wà láti ìṣẹ́jú díẹ̀ sí ọ̀pọ̀ wákàtí fún oríṣiríṣi kábọ́n, pẹ̀lú ìfọwọ́kan wákàtí 24 nínú àwọn ìlànà kan tí a sábà ń lò. Fi ìwádìí ìyípadà ìdìmú pẹ̀lú àkókò mọ ibi tí ìwọ̀n ti dúró ṣinṣin fún kábọ́n rẹ, dípò kí o kàn rò pé wákàtí méjì tó.

Ìwọ̀n ìgbóná. Kò sí ọ̀nà ìyípadà kan tí ó kan gbogbo ètò. Ìwọ̀n ìdìmú ń pọ̀ sí i pẹ̀lú ìwọ̀n ìgbóná nínú àwọn ètò tó ń gba ooru wọlé, ó sì ń dín kù nínú àwọn tó ń tú ooru jáde, nítorí náà wọn ún dípò fífojú inú pinnu rẹ̀.

Ìwọ̀n patikulu àti mímì. Àwọn patikulu tó kéré sí i ń mú ọ̀nà ìtànkálẹ̀ kúrú, wọ́n sì sábà ń mú ìdìmú yára sí i; mímì tó lágbára sí i ń mú fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ omi tí kò ń ṣàn ní àyíká àwọn patikulu tinrin sí i, ó sì ń ṣe ohun kan náà. Àwọn méjèèjì ń yí ìyára padà, kì í ṣe ìwọ̀ntúnwọ̀nsì fúnra rẹ̀. Agbára ìdìmú tó ń yí padà pẹ̀lú ìyára rírú jẹ́ àmì ìkìlọ̀ pé a kò dé ìwọ̀ntúnwọ̀nsì rárá.

Irú ohun èlò kẹ́míkà tí a lò tún yẹ kí ó wà nínú àkọsílẹ̀, èyí ni ìdí tí àwọn àyẹ̀wò ìmọ́ àti àlàyé ìwọ̀n àwọ̀ fi wà lẹ́gbẹ̀ẹ́ ìwọ̀n kábọ́n: a lè ta búlúù methylene gẹ́gẹ́ bí iyọ̀ tí kò ní omi nínú ní nǹkan bí 319.9 g/mol, tàbí gẹ́gẹ́ bí trihydrate ní 373.90 g/mol, ìwọ̀n àkóónú tí àyẹ̀wò fi hàn fún ọjà sì sábà kéré ju 100 ní ọgọ́rùn-ún lọ. C0 àfojúsùn tí a fi ìwọ̀n molikula tí kò tọ́ ṣe ìṣirò rẹ̀ ń mú gbogbo qe ṣàṣìṣe ní ọ̀nà kan náà.

Ohun tí àwọn ìlà tí a bá dátà mu sọ àti ohun tí wọn kò sọ

Bíbá dátà mu pẹ̀lú Langmuir ń kọ qe gẹ́gẹ́ bí qmax times KL times Ce divided by (1 plus KL times Ce). Ó ń fún wa ní agbára ìdìmú ní ìkún tí a rí nípasẹ̀ bíbá dátà mu, qmax, ní mg/g, àti nọ́ńbà ìfàmọ́ra tó dúró ṣinṣin, KL, ní L/mg. Bíbá dátà mu dáadáa túmọ̀ sí pé ìlà ìkún pàtó yìí ṣàpèjúwe ààlà ìfojúsùn tí a wọn dáadáa. Kò fi hàn dájú pé gbogbo ibi ìdìmú lórí kábọ́n jẹ́ irú kan náà, pé fẹ́lẹ́fẹ́lẹ́ molikula kan ṣoṣo ni àwọ̀ náà ń dá sílẹ̀, tàbí pé ìlànà molikula pàtó kan ń ṣiṣẹ́. Àwọn kábọ́n aláwọ̀ihò tí ojú wọn kò dọ́gba sábà ń mú àwọn ìlà tí ó ní ìrísí Langmuir jáde láàárín àwọn ààlà díẹ̀.

Bíbá dátà mu pẹ̀lú Freundlich ń kọ qe gẹ́gẹ́ bí KF times Ce to the power 1/n. KF ń ṣètò ìwọ̀n agbára ìdìmú tí a rí láti ìdánwò, 1/n sì ń ṣètò bí ìlà náà ṣe tẹ́. Nítorí pé fọ́ọ̀mù yìí kò ní ìpele tí ó dúró ṣinṣin tí ó sì ní ààlà, a kò gbọdọ̀ fa á kọjá dátà tí a wọn láti dá qmax sílẹ̀. Bíbá dátà mu tó dára sí i pẹ̀lú Freundlich kàn túmọ̀ sí pé ìrísí rẹ̀ tó ń gòkè bá ààlà tí a wọn mu dáadáa sí i. Èyíkéyìí nínú àwọn ìdọ́gba tí a bá lò, yan ìtúpalẹ̀ ìbáṣepọ̀ tí kì í ṣe ti ìlà tààrà lórí fọ́ọ̀mù ìpilẹ̀ṣẹ̀, nítorí pé àwọn ìyípadà sí fọ́ọ̀mù ìlà tààrà ń darí àwọn àṣìṣe, kí o sì ṣàyẹ̀wò ìyàtọ̀ láàárín iye tí a wọn àti iye tí ìdọ́gba sọ dípò gbígbẹ́kẹ̀ lé R squared nìkan.

Ohun tí ìdánwò 914 kọ́ wa

Ìtúpalẹ̀ ẹ̀kọ́ ẹ̀rọ kan lórí ìdánwò 914 láti inú àpilẹ̀kọ ìwádìí 75 ṣe àwòṣe ìdìmú búlúù methylene lórí amọ̀, eérú, àti àwọn ohun èlò tí a fi alkali mú ṣiṣẹ́, ní lílo àwọn igi ìtúpalẹ̀ ìbáṣepọ̀ tí a fi gradient boosting mú lágbára. Àbájáde pàtàkì rẹ̀: ìfojúsùn àwọ̀ ìbẹ̀rẹ̀ ni oníyípadà tó ṣe pàtàkì jù fún sísọ ìwọ̀n ìdìmú tí a ròyìn, pH, irú ohun èlò aise, àti irú àtúnṣe tí a ṣe sí i náà sì ṣe pàtàkì, pẹ̀lú ìbáṣepọ̀ tó lágbára láàárín ìfojúsùn àti ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ gbogbo oníyípadà mìíràn, títí kan iye ohun èlò tí a lò, ààlà ojú rẹ̀, àkókò ìfọwọ́kan, àti mímì.

Àwọn ìkìlọ̀ méjì mú kí àbájáde yìí wúlò. Àkọ́kọ́, ìwádìí náà kò kan kábọ́n tí a ti mú ṣiṣẹ́, nítorí náà kò lè to àwọn oníyípadà fún kábọ́n ní ìpele pàtàkì wọn. Èkejì, ẹ̀kọ́ rẹ̀ jẹ́ ti ọ̀nà ìwádìí, a sì lè lò ó níbí láìsí ìṣòro: ìfojúsùn ìbẹ̀rẹ̀ kì í ṣe oníyípadà tí a lè kà sí ìdálẹ́kọ̀ọ́ lásán, àwọn ipò iṣẹ́ sì ń bá àwọn ànímọ́ ohun èlò ṣiṣẹ́ papọ̀ ní agbára tó fi jẹ́ pé ìtòlẹ́sẹẹsẹ mg/g kankan tí a gbé kalẹ̀ gẹ́gẹ́ bí àbájáde pàtàkì kò lè dúró bí a bá yọ àwọn ipò rẹ̀ kúrò. Ìparí kan náà ni àpẹẹrẹ ìṣirò náà dé láti inú àwọn ìlànà ìpilẹ̀ṣẹ̀.

Àṣìṣe méjì tí a gbọdọ̀ dáwọ́ dúró

Àkọ́kọ́, dáwọ́ rírọyìn ìdá ìyọkúrò gẹ́gẹ́ bí agbára ìdìmú dúró. Iye kábọ́n tó pọ̀ lè yọ 99 ní ọgọ́rùn-ún àwọ̀ kúrò nínú ojútùú tí kò lágbára, nígbà tí ó dì mílígíráàmù díẹ̀ mú fún gíráàmù kan, iye kábọ́n tó kéré nínú ojútùú tó lágbára sì lè dì ọgọ́rọ̀ọ̀rún mílígíráàmù mú fún gíráàmù kan, nígbà tí àwọ̀ ṣì hàn. Máa ròyìn C0, Ce, V, m, iye kábọ́n tí a lò ní g/L, ìdá ìyọkúrò, àti qe papọ̀ ní gbogbo ìgbà, bí bẹ́ẹ̀ kọ́, a kò lè tún nọ́ńbà náà lò.

Èkejì, dáwọ́ pípe iye tí a wọn ní àkókò kan tí a yàn ní qe láìfi hàn pé ìwọ̀n náà ti dúró ṣinṣin pẹ̀lú àkókò, kí o sì dáwọ́ ṣíṣètò ìfojúsùn àwọ̀ nípa ìwọ̀n tí àmì ọjà sọ nìkan. Jẹ́rìí ìwọ̀ntúnwọ̀nsì pẹ̀lú àwọn ìwọ̀n tí a gbà ní àkókò ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀, fi wiwọn ìfàmọ́ ìmọ́lẹ̀ jẹ́rìí ìfojúsùn dípò gbígbẹ́kẹ̀ lé ìwọ̀n tí a wọn gẹ́gẹ́ bí àmì ọjà ṣe sọ, nítorí ìṣòro hydrate àti ìwọ̀n àkóónú, kí o sì ṣàkóso pH, ìwọ̀n ìgbóná, ìwọ̀n patikulu, àti mímì. Agbára ìdìmú búlúù methylene tí àwọn àlàyé wọ̀nyí bá so mọ́ jẹ́ ìwọ̀n tí a lè gbé lọ sí ipò mìíràn. Láìsí wọn, ìtàn ìrírí lásán ni.