مدلسازي سينتيكي و انتقال جرم در فرآيند جذب سطحي داروي كتورولاك ترومتامين بر روي جاذب متخلخل چارچوب فلز آلي UiO-66

Kinetic and mass transfer modeling of adsorption process of ketorolactromethamine drug onto the porous UiO-66 metal organic framework adsorbent

در پژوهش حاضر، به منظور مطالعه و پيش‌بيني فرآيند جذب سطحي آلاينده دارويي كتورولاك ترومتامين (KTC) بر روي جاذب متخلخل چارچوب فلز آلي UiO-66 يك مقايسه جامع بين مدل‌هاي مختلف سينتيك جذب و انتقال جرم صورت گرفته است. در ابتدا يك مدل‌ سينتيكي جديد توسعه داده شده و با مدل‌هاي سينتيكي الوويچ و چهار شكل مختلف از مدل شبه مرتبه دوم مقايسه شده است. علاوه بر اين، مدل‌هاي مختلف انتقال جرم از جمله وبر و موريس، نفوذ فيلمي مايع، بانگهام و بورت و مك كي و همكاران جهت تعيين مكانيسم انتقال جرم مولكول‌هاي دارو بر روي جاذب مورد بررسي قرار گرفته است. داده‌هاي تجربي اندازه‌گيري شده در آزمايشگاه با مدل‌هاي فوق تطبيق داده شده و نتايج بدست آمده نشان دادند كه مدل شبه مرتبه دوم-1 و پس از آن مدل سينتيكي توسعه داده شده به ترتيب با ضرايب همبستگي (R^2) 999/0 و 994/0 مي‌توانند به عنوان بهترين مدل‌ براي توصيف سرعت فرآيند جذب مورد استفاده قرار گيرند. همچنين بررسي نتايج مدل‌هاي انتقال جرم نشان داد كه نفوذ فيلمي و نفوذ درون ذره‌اي هر دو در كنترل مكانيسم انتقال جرم نقش دارند و با افزايش غلظت آلاينده دارويي، ضخامت لايه مرزي و تاثير آن در فرآيند جذب سطحي افزايش مي‌يابد.

In this study, a comprehensive comparative analysis between various adsorption kinetic and mass transfer models were carried out to investigate and predict the adsorption process of ketorolactromethamine drug pollutant onto the porous UiO-66 metal organic framework. Primarily, a new kinetic model was developed and compared with Elovich and four different form of Pseudo second order kinetics. Moreover, various mass transfer models such as Weber and Morris, liquid film diffusion, Bangham's and Burt and McKay et al models were utilized for determination of mass transfer mechanism of drug molecules onto the adsorbent. Measured experimental data in laboratory were fitted with the abovementioned models and the results showed that Pseudo second order (Form 1) and subsequently developed new kinetic models, with 𝑅2 valuse of 0.999 and 0.994, respectively, could be utilized as the best models for description of the adsorption rate. In addition, investigation of the results of the mass transfer models illustrated that both film diffusion and intraparticle diffusion had an important roles in the mass transfer mechanism and the boundary layer thickness and its effectiveness increases with increasing the drug concentration in adsorption process.