1,235 matches
-
o dependență liniară, din panta căreia se poate obține k1. Modelul Lagergren nu s-a dovedit însă a fi întotdeauna eficient în reprezentarea datelor cinetice pe parcursul desfășurării adsorbției. În anumite cazuri, deși acest model furnizează o excelentă conformare a datelor cinetice experimentale, nu permite calcularea exactă a cantității de colorant adsorbit teoretic. În cazul modelelor cinetice multiple de pseudo-ordin unu reprezentarea log(qe-qt) funcție de timp poate cuprinde două sau trei porțiuni liniare, fiecare porțiune reprezentând un mecanism de reacție de pseudo-ordin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
dovedit însă a fi întotdeauna eficient în reprezentarea datelor cinetice pe parcursul desfășurării adsorbției. În anumite cazuri, deși acest model furnizează o excelentă conformare a datelor cinetice experimentale, nu permite calcularea exactă a cantității de colorant adsorbit teoretic. În cazul modelelor cinetice multiple de pseudo-ordin unu reprezentarea log(qe-qt) funcție de timp poate cuprinde două sau trei porțiuni liniare, fiecare porțiune reprezentând un mecanism de reacție de pseudo-ordin unu. 2.3.2.2. Modelul Ho Ecuația vitezei de reacție, pentru o reacție de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
adsorbția și difuzia intraparticule) și deci sunt pseudo-modele. Oricum, utilizarea așa-numitelor ecuații de pseudo-ordin unu și pseudo-ordin doi pentru interpretarea datelor este discutabilă, deoarece ecuațiile nu au semnificație fizică. În acest sens, este mai rezonabil să se interpreteze datele cinetice în termeni de transfer de masă. Deoarece pseudo-modelele cinetice de mai sus nu pot identifica mecanismele de adsorbție, s-a propus utilizarea mecanismelor de difuzie, cum ar fi difuzia intraparticule, pe baza modelului Webber-Morris, modelul Avrami și ecuația Elovich. Primul
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
utilizarea așa-numitelor ecuații de pseudo-ordin unu și pseudo-ordin doi pentru interpretarea datelor este discutabilă, deoarece ecuațiile nu au semnificație fizică. În acest sens, este mai rezonabil să se interpreteze datele cinetice în termeni de transfer de masă. Deoarece pseudo-modelele cinetice de mai sus nu pot identifica mecanismele de adsorbție, s-a propus utilizarea mecanismelor de difuzie, cum ar fi difuzia intraparticule, pe baza modelului Webber-Morris, modelul Avrami și ecuația Elovich. Primul model derivă din legea a doua a lui Fick
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Elovich sugerează că chimiosorbția este probabil determinantă de viteză în adsorbție. Chang și Juang (2005) au indicat că deși ecuația de pseudo-ordin unu poate descrie bine procesul de adsorbție, dintr-un punct de vedere caracteristic, conformitatea mai bună a datelor cinetice ecuației Elovich comparativ cu difuzia intraparticule sugerează semnificația mecanismului de chimiosorbție în timpul procesului. 2.3.2.3. Modelul Webber-Morris Transferul de masă implică mai multe etape: difuzia în volumul soluției, difuzia prin film, difuzia intraparticule și reacții de adsorbție (fizică
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
obicei acceptat că în cazul adsorbției fizice, adsorbția în sine poate fi considerată ca un proces instantaneu și cinetica adsorbției este controlată fie de difuzia externă sau intraparticule, sau ambele mecanisme în același timp. În cazul reacțiilor chimice, vitezele lor cinetice proprii pot intefera în controlul vitezei adsorbției. Pentru modelarea completă a cineticii adsorbției ar fi necesar să se ia în considerare nu numai ecuațiile de difuzie, dar și condițiile limită incluzând ecuația izotermei de adsorbție. Aceasta înseamnă că sistemul de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
considerată ca un proces instantaneu și cinetica adsorbției este controlată fie de difuzia externă sau intraparticule, sau ambele mecanisme în același timp. În cazul reacțiilor chimice, vitezele lor cinetice proprii pot intefera în controlul vitezei adsorbției. Pentru modelarea completă a cineticii adsorbției ar fi necesar să se ia în considerare nu numai ecuațiile de difuzie, dar și condițiile limită incluzând ecuația izotermei de adsorbție. Aceasta înseamnă că sistemul de ecuații este foarte complex, dar, în general, este posibilă simplificarea sistemului prin
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
în care difuzia intraparticule începe să fie redusă datorită concentrației extrem de reduse a solutului în soluție. Unii autori (Crini și al., 2008a, 2008b) au raportat că multiliniaritatea obținută cu modelul Webber-Morris arată o contribuție a difuziei în film la controlul cinetic, iar difuzia intraparticule joacă un rol important, dar nu este etapa determinantă de viteză. Viteza adsorbției este dată de două mecanisme de difuzie: difuzia în pori (difuzia în volumul porilor) și difuzia la suprafață (difuzia de-a lungul suprafeței porilor
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
adsorbentului, cu excepția unei mici cantități care se adsoarbe la suprafața externă. În cazul difuziei peliculare, transportul are loc către suprafața externă a adsorbentului; transportul extern este mai redus decât cel intern. Ca urmare, pentru interpretarea procesului care are loc, datele cinetice obținute prin metoda „finite bach”, în fiecare caz, au fost prelucrate prin diferite abordări matematice, date de Boyd și Reichenberg. 2.3.2.4. Modelul Elovich Ecuația care definește modelul Elovich (Yurtsever și Șengil, 2009) se bazează pe un principiu
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
obținute prin metoda „finite bach”, în fiecare caz, au fost prelucrate prin diferite abordări matematice, date de Boyd și Reichenberg. 2.3.2.4. Modelul Elovich Ecuația care definește modelul Elovich (Yurtsever și Șengil, 2009) se bazează pe un principiu cinetic care presupune că situsurile de adsorbție cresc exponențial cu adsorbția care implică o adsorbție multistrat. Forma liniară a ecuației Elovich este dată de: (2.62) în care α și β sunt coeficienții Elovich. α reprezintă viteza de adsorbție inițială (mg
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
origine se poate considera că difuzia prin film sau reacția chimică controlează viteza de adsorbție. 2.3.2.7. Modelul Ritchie Ecuația modelului Ritchie este următoarea: (2.70) în care k2 (g mg-1 min-1) reprezintă constanta de viteză a modelului cinetic Ritchie. Aplicabilitatea modelului este dată de relația liniară între 1/qt și 1/t. 2.3.2.8. Aprecierea validității unui model Din cele prezentate mai sus reiese că pentru interpretarea datelor experimentale de echilibru se pot utiliza diverse izoterme
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
valorilor mari ale erorii medii procentuale. Validitatea modelului este confirmată numai prin valori reduse ale APE (obținute pe baza recalculării cantităților adsorbite), utilizând valorile concentrațiilor de echilibru și parametrii modelului izotermei testate rezultați din formulele liniarizate. 2.3.3. Modelarea cinetică a adsorbției într-un sistem continuu, cu strat de adsorbent fix Aplicând modelele matematice pentru descrierea adsorbției într-o coloană cu pat fix se poate prevedea comportamentul acesteia. Coeficientul de corelație liniară (R) arată concordanța între datele experimentale și formele
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2006). 2.3.3.1. Modelul Bohart și Adams Modelul Bohart și Adams este utilizat pentru descrierea părții inițiale a curbei de străpungere. Forma liniarizată a modelului este dată de Ecuația (2.72). (2.72) în care kBA este constanta cinetică Adams-Bohart (L mg-1 h-1), N0 este concentrația de saturare (mg L-1), Z - înălțimea patului (mm), U0 - viteza liniară (mm h-1) și t este timpul (h). Constantele modelului kBA și N0 se pot determina din reprezentarea grafică a valorii ln
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
74) în care kTh este constanta de viteză Thomas, q0 este concentrația maximă a solutului în faza solidă, Q este viteza de curgere și X concentrația de sorbent din coloană. Forma liniarizată a modelului Thomas este următoarea: (2.75) Coeficientul cinetic kTh și capacitatea de adsorbție a patului q0 pot fi determinați din reprezentarea ln[(C0/C)-1] față de Vef la o viteză de curgere dată. 2.3.3.4. Modelul Wolborska Un model bazat pe ecuația generală a transferului de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
fixat a fost descris prin ecuațiile: (2.76) (2.77) în care Cs este concentrația solutului la interfața solid/lichid (mg L-1), D coeficientul de difuzie axial (mm2 h-1), v viteza de migrare (mm h-1) și βa este coeficientul cinetic al transferului de masă extern (h-1). Presupunând: Cs << C, v << U0 și difuzia axială neglijabilă D → 0 la t → 0, se ajunge la o soluție aproximată prin: (2.78) cu (2.79) în care β0 este coeficientul de transfer de
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
2.80) Reprezentarea ln(C/C0) față de t poate da informații asupra acestui model, care în general se aplică datelor experimentale corespunzătoare părții inițiale a curbei de străpungere. Pot fi estimați parametrii caracteristici: capacitatea maximă de sorbție (N0) și coeficientul cinetic al transferului de masă (βa). Valorile corespunzătoare N0 și βa se calculează din reprezentarea grafică a ln(C/C0) față de t (vitezele de curgere și înălțimile patului de adsorbent sunt cunoscute). Deși modelul Wolborska oferă o abordare corespunzătoare testelor pe
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
reprezentate în două moduri: Astfel, pentru o cinetică de ordinul doi, expresia vitezei pentru sorbție poate fi descrisă ca fiind dependentă de cantitatea de colorant sorbit la nivelul situsurilor active la un anumit timp și cantitatea sorbită la echilibru. Datele cinetice obținute pentru diferite concentrații inițiale sunt în general analizate cu ecuațiile modelelor de pseudo-ordin unu, pseudo-ordin doi și difuziei intraparticule (Capitolul 2). În cele mai multe cazuri, acestea se conformează modelului cinetic de pseudo-ordin doi (Amin, 2008; 2009; El-Nemr și al., 2009
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
acest tip de adsorbenți nu sunt încă elucidate, deoarece adsorbția este un proces complicat care depinde de mai multe tipuri de interacțiuni, atât electrostatice, cât și ne-electrostatice (hidrofobice). Deși există multe studii în termeni de proprietăți de sorbție și cinetice, în continuare sunt necesare investigații suplimentare pentru elucidarea mecanismelor de adsorbție. 3.1.3. Factori experimentali care influențează adsorbția coloranților pe cărbune activ În cazul interacțiunii cărbune activ - fază lichidă capacitatea de adsorbție depinde de o serie de factori, cum
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
Pekkuz și al., 2008), fie după spălare cu apă distilată, urmată de uscare la 105șC (Ferrero, 2007) sau 70șC, timp de 24 ore (Ahmad și al., 2009b; Özacar și Sengil, 2005a). Dimensiunea particulelor de adsorbent are o influență semnificativă asupra cineticii adsorbției. Influența mărimii particulelor furnizează informații importante pentru utilizarea optimă a adsorbentului și asupra naturii curbelor de străpungere. Viteza de adsorbție pe suprafața unui solid variază cu aria suprafeței, pentru o masă constantă de adsorbent. Capacitatea de adsorbție este direct
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cuarț și hematit mineral. 3.2.2. Mecanismul de adsorbție Mecanismele de adsorbție pot fi explicate prin prezența mai multor interacțiuni, cum ar fi complexare, schimb ionic datorită ionizării suprafeței și legături de hidrogen. Studiile de adsorbție, în particular cele cinetice și de echilibru, furnizează informații legate de mecanismul de adsorbție, adică modul în care colorantul se leagă de adsorbent. Cunoașterea acestuia este esențială pentru înțelegerea procesului de adsorbție. Datorită complexității materialelor utilizate și caracteristicilor lor specifice (cum ar fi prezența
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
agitare, când grosimea stratului de difuzie care înconjoară particulele de adsorbent este redusă. Cinetica adsorbției Albastrului de metilen și Red Basic 22 este influențată la viteze de agitare în domeniul 0-200 rpm, confirmând astfel că influența difuziei externe asupra controlului cinetic joacă un rol important. Efectul slab al agitării în domeniul 200-600 rpm arată că transferul de masă extern nu este etapa determinantă de viteză și implică necesitatea includerii rezistenței la difuzia intraparticule în analiza globală a adsorbției (Batzias și Sidiras
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
adsorbția Albastrului de metilen pe rumeguș de cedru s-au testat o serie de modele de adsorbție pe coloană, pentru a determina curbele de străpungere la diferite înălțimi ale patului și viteze de curgere (Hamdaoui, 2006b). Au fost aplicate modelele cinetice Bohart și Adams, BDST, Clark, Wolborska, Yoon și Nelson pentru a calcula curbele de străpungere și a determina parametrii caracteristici ai coloanei utili în schema procesului (Figura 3.22). S-a constatat că toate modelele sunt adecvate pentru descrierea întregului
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
maximă adsorbită, qm, în cazul rumegușului tratat (12,2±1,8 (CaCl2), 13,2±2,0 (ZnCl2), 15,6±2,4 (MgCl2), 9,7±0,6 (NaCl)), nu diferă semnificativ de cea pentru materialul netratat (13,6). La testarea modelului cinetic de ordin unu s-au obținut corelații liniare semnificative statistic pentru toate materialele tratate, ceea ce indică aplicabilitatea acestui model în cazul adsorbției Albastrului de metilen. Valorile constantei de viteză de ordin unu pentru rumegușul netratat (5,6 10-4 mg-1 L
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
cu bicarbonat de sodiu 1% pentru a îndepărta restul de acid. După uscare la 105șC timp de 24 h, s-a sitat pentru a obține fracțiunile de mărime menționate anterior. Adsorbția colorantului Verde malachit pe materialul funcționalizat se conformează unei cinetici de ordinul unu. Rezultate similare s-au constatat pentru adsorbția Verde malachit pe rumeguș de Dalbergia sissoo (Garg și al., 2003). Rumegușul a fost tratat în modul descris mai sus, cu formaldehidă, respectiv acid sulfuric. Cantitatea de colorant adsorbit crește
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]
-
îndepărtat din soluție cu rumegușul modificat, în timp ce doar un număr redus de procente (8,7%; 4,35 mg g-1) sunt îndepărtate cu materialul inițial (Marchetti și al., 2000). 3.2.7. Analiza adsorbției în sistem static în cicluri succesive Ecuațiile cinetice pot fi utilizate pentru a prefigura design-ul sistemului de sorbție în sistem static, în două etape (Özacar și Șengýl, 2004). În Figura 3.24 este reprezentată diagrama schematică a unui astfel de sistem. Soluția care trebuie tratată conține L
Metode neconvenţionale de sorbţie a unor coloranţi by Viorica DULMAN, Simona Maria CUCU-MAN, Rodica MUREŞAN () [Corola-publishinghouse/Science/100974_a_102266]