كاربرد مدلهاي دوز-پاسخ در تعيين ميانه دوز موثر جاذب خاكستر استخوان در حذف فلورايد از محلول‌هاي آب آشاميدني

Determine the Median Effctive Adsorbent Bone Char Dose to Remove Fluoride From Drinking Aqueous Solutions

مقدمه: در مطالعات مربوط به جذب آلاينده‌ها برروي جاذب‌هاي مختلف، تعيين دوز جاذب مورد استفاده از مهمترين مشخصه‌هايي است كه بايد مورد توجه قرارگيرد. هدف اين مطالعه استفاده از مدلهاي دوز-پاسخ در تعيين دوزهاي هدف خاكستر استخوان در حذف فلورايد از محلول‌هاي آبي و مقايسه مدل‌هاي ايزوترم جذب با مدل‌هاي دوز-پاسخ از ديدگاه رفتار جذب است. روش‌كار: در اين مطالعه تجربي، خاكستر استخوان با استفاده از كوره الكتريكي در دماي C°450 و زمان 2 ساعت تهيه شد. دانه بندي جاذب با الك‌هاي استاندارد ASTM در محدوده 35-18 مش انجام و مشخصات آن با روشهاي متداول تعيين گرديد. غلظت فلورايد نمونه‌ها با روش توصيه شده شركت (HACH) با دستگاه Dr-5000 با ريجنت فلورايد اندازه‌گيري شد. مدل‌هاي دوز-پاسخ به داده‌ها برازش و پارامترهاي مورد نظر برآورد شدند. بر اساس شاخص‌هاي نيكويي برازش به مقايسه مدل‌هاي ايزوترم جذب با مدل‌هاي دوز-پاسخ پرداخته شد. كليه روش‌هاي ذكر شده با استفاده از برنامه نويسي در محيط نرم افزار R و روي داده‌هاي ميزان حذف و ميزان جذب فلورايد صورت گرفت يافته‌ها: محاسبه شاخص‌هاي (AIC,) نشان داد، مناسب‌ترين مدل براي برازش به داده‌ها در 10 = ‌pH و غلظت 10، 7 = ‌pH و غلظت 20، مدل ايماكس و در 7 = ‌pH و غلظت 10، 7 = ‌pH و غلظت 15، مدل درجه دو مي‌باشد. بر اساس اين مدل‌ها، ميانه دوز موثر خاكستر استخوان در حذف فلورايد با غلظت 10 ميلي گرم بر ليتر 11/0 گرم در 10 = ‌pH وحداكثردوز موثر با غلظت 20 ميلي گرم بر ليتر 25/1 گرم در 7 = ‌pH تعيين شد. شاخص (AIC) نشان داد، مدل دوز-پاسخ درجه دو نسبت به مدل‌هاي ايزوترم جذب برازش بهتري به داده‌هاي جذب دارند. نتيجه‌گيري: بااستفاده از روش‌هاي آماري، ميانه و حداكثر دوز موثر خاكستر استخوان در حذف فلورايد با دقت بيشتري برآورد مي‌شوند. علاوه بر آن تعيين دوزهاي هدف با روش مدلبندي بجاي آزمايشهاي مكرر، از لحاظ اقتصادي و زمان بر بودن انجام آزمايشها مقرون به صرفه خواهد. مدل دوز-پاسخ درجه دو، مي‌تواند جايگزين مناسبي براي مدل‌هاي ايزوترم جذب در بررسي رفتار جذب باشد.

Introduction: In studies of the adsorption of pollutants onto diffrent adsorbents, determining the adsorbent dose of the most important characteristics must be considered. Th aim of the study was the determination and modeling of dose-response bone char floride removal from aqueous solutions and comparison of the adsorption isotherm models with dose-response models from the perspective of adsorption. Methods: In this experimental study, bone char was prepared by using an electric furnace at 450?C in two hours. Sorting the adsorbent was conducted by standard sieve ASTM in the range of 35-18 meshes and its characteristics were determined with conventional methods. Th concentration of floride was measured according to the recommendation of manufacturer )HACH( with Dr5000- of regent floride. Dose-response models were fi to the data and parameters were estimated. Based on the quality of finess indicators, the adsorption isotherm models were compared with dose-response models. Analysis of the data in this study was performed using the R softare version 3.1.2 and stats package. Results: Fit indexes )AIC and R2( showed that the most appropriate model for the data in pH= 10, concentration = 10 and pH = 7, concentration = 20 was the Emax model and in pH = 7, concentration = 10 and pH = 7, concentration = 15 the quadratic model. According to these models, the median of effctive dose on bone char at removal of floride was determined 0.11 g in concentration of 10 mg/L and pH = 10. Th maximum effctive dose was determined 1.25 g in concentration of 20 mg/L and pH = 7. Th index )AIC( showed that quadratic dose-response models bettr fi to adsorption data than adsorption isotherm models. Conclusions: Th median and maximum effctive doses of bone char at removal of floride were estimated by statistical models more accurately. In addition, determining the goal dose was performed using modeling method, which was more economic than repeated testing, and the performance time was also more cost-effctive. Quadratic doseresponse model can be a good alternative for adsorption isotherm models in the adsorption behavior.