ارايه روشي براي تعيين مستقيم ثابت هاي ايزوترم‌هاي فرايندهاي جذب و ارزيابي آن با نتايج تجربي

An approach for the explicit determination of adsorption isotherms constants and its validation by experimental data

رفتار جذبي اغلب فرايندهاي جذب ناپيوسته با مدل‌هاي ايزوترم غيرخطي، مثل ايزوترم ردليش-پيترسون، رادكه-پرازنيتز، سيپس، كبله-كريگان و ديگر معادلات مشابه بيان مي شود. براي تعيين ضرايب اين مدل‌ها مي بايست از روش‌هاي مرسوم بهينه‌سازي مبتني بر سعي و خطا استفاده شود كه معمولاً به لحاظ حساسيت اين روش ها به حدس اوليه ي انتخاب‌شده، روش هاي زمان‌بري هستند. بنابراين در مقاله حاضر براي تعيين پارامترهاي مدل‌هاي غيرخطي فرايندهاي جذب، روشي مستقيم و بدون نياز به سعي و خطا ارايه‌شده است. در اين روش، نخست رابطه تفاضلي ايزوترم‌هاي جذب به دست آمده، و سپس پارامتر تواني مدل موردنظر مستقيماً از روي عرض از مبدا اين رابطه تعيين مي شود. در ادامه با داشتن پارامتر تواني، ساير ضرايب اين ايزوترم از روي شيب و عرض از مبدا نمودار خطي تغييرات ظرفيت جذب و غلظت به دست مي آيد. به‌منظور ارزيابي اين روش جاذب پلي سولفوني اصلاح‌شده با كتكول آمين براي جذب كروم (VI) ساخته‌شده و ايزوترم‌هاي مختلف بر روي نتايج جذب برازش شدند. در تعيين پارامتر تواني، خطاي نسبي اين روش در مقايسه با روش سعي و خطا كمتر از يك درصد تعيين شد.

Adsorption behavior of most of the batch mode adsorption processes are defined by non-linear isotherms models such as Redlich-Peterson, Radke-Prausnitz, Sips, Koble–Corrigan- model, etc. To determine the isotherms’ parameters of this type of adsorption models, a trial and error based optimization methods are inevitable which are time consuming as usually are sensitive to the chosen first guess. Therefore, in the present paper an explicit method with no need to trial and error for the determination of the non-linear adsorption models’ parameters was presented. In this approach, first the differential form of the adsorption isotherm is achieved and then the exponential parameter is determined through the intercept of this equation. Having the exponential parameter in hand, the other constants of the isotherm are obtained from the slope and intercept of the linear plot of the concentration and the adsorption capacity. To validate the method, catecholamine modified polysulfone was synthesized for the adsorption of chromium (VI), and different adsorption models were fitted to the resultant data. In the exponential parameter determination, in comparison with the trial and error method, the relative error was less than one percent.