Đang tải... (xem toàn văn)
Bản chất mô hình các đường đẳng nhiệt Nắm được một số chức năng báo lỗi toán học Ứng dụng của các mô hình trong cuộc sống Đã có nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý, trong đó phương pháp hấp phụ là một phương pháp được sử dụng phổ biến. Ngày nay, việc ứng dụng mô hình đường đẳng nhiệt trong công nghiệp hóa học đã ngày càng được quan tâm rộng rãi. Do đó, em chọn đề tài: “BẢN CHẤT VỀ MÔ HÌNH HẤP PHỤ HỆ THỐNG CÁC ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT” để tìm hiểu sâu hơn về đặc điểm cũng như phương thức sử dụng các đường đẳng nhiệt.
BẢN CHẤT VỀ MÔ HÌNH HẤP PHỤ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT MỤC LỤC Trang PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài: 1.2 Đối tượng nghiên cứu – Phạm vi nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Tài liệu tham khảo PHẦN 2: NỘI DUNG .6 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Mô hình hấp phụ đường đẳng nhiệt 2.1.1.1 Mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir 2.1.1.2 Mô hình đường đẳng nhiệt Freundlich 2.1.1.3 Mô hình đường đẳng nhiệt Dubinin-Radushkevich 2.1.1.4 Mô hình đường đẳng nhiệt Temkin 2.1.1.5 Mô hình đường đẳng nhiệt Flory-Huggins 2.1.1.6 Mô hình đường đẳng nhiệt Hill 2.2 Ba tham số đường đẳng nhiệt 2.2.1 Mô hình đường đẳng nhiệt Redlich-Peterson .9 2.2.2 Mô hình đường đẳng nhiệt Sips 10 2.2.3 Mô hình đường đẳng nhiệt Toth 10 2.2.4 Mô hình đường đẳng nhiệt Koble-Corrigan .10 2.2.5 Mô hình đường đẳng nhiệt Khan 10 2.2.6 Mô hình đường đẳng nhiệt Radke-Prausnitz 10 2.3 Đường đẳng nhiệt đa lớp physisorption 10 2.4 Ứng dụng số đường đẳng nhiệt 12 2.5 Các chức báo lỗi 16 2.5.1 Tổng hợp bình phương sai số (ERRSQ) .16 2.5.2 Hàm lỗi phân đoạn lai (HYBRID) 16 2.5.3 Sai số trung bình tương đối (ARE) .17 2.5.4 Tổng sai số tuyệt đối (EABS) .17 2.5.5 Độ lệch chuẩn phần trăm Marquardt (MPSD) .17 2.5.6 Hệ số xác định (R2), tương quan Spearman, hệ số (rs) độ lệch chuẩn lỗi tương đối (SRE) 17 2.5.7 Kiểm tra phi tuyến bình phương x2 .17 2.5.8 Hệ số không xác định (K2) 17 2.5.9 Tổng sai số chuẩn hóa(SNE) 17 2.6 Văn học nhận xét ứng dụng hình thức tuyến tính phi tuyến mô hình đường đẳng nhiệt 18 PHẦN 3: KẾT LUẬN 20 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1.Lý chọn đề tài Trong nhiều thập kỷ qua, dân số giới liên tục tăng theo cấp số nhân với văn minh xã hội ngày phát triển, chất lượng sống cải thiện, công nghệ công nghiệp dần tiến Tuy nhận thức nâng cao, với xuất hoạt động công nghiệp, số hệ sinh thái bị tàn phá nặng nề, nguy ô nhiễm môi trường ngày cao, đe dọa nghiêm trọng tới môi trường sức khỏe người Việc giải vấn đề ô nhiễm đặt khía cạnh sống, tất quan tâm đến việc làm để giảm thiểu việc phát sinh chất gây ô nhiễm môi trường Các nhà sản xuất mong muốn sản phẩm công nghệ sản xuất đại, quy trình quản lý tiên tiến mà phải có trách nhiệm với môi trường có phương pháp xử lý chất thải hiệu quả, chi phí hợp lý để đảm bảo giá thành sản phẩm có khả cạnh tranh thị trường Đây vấn đề khó khắn doanh nghiêp, đặc biệt doanh nghiệp mà quy trình sản xuất phải thường xuyên thải chất độc hại, khó phân hủy phenol , kim loại nặng khác… Đã có nhiều phương pháp áp dụng để xử lý, phương pháp hấp phụ phương pháp sử dụng phổ biến Ngày nay, việc ứng dụng mô hình đường đẳng nhiệt công nghiệp hóa học ngày quan tâm rộng rãi Do đó, em chọn đề tài: “BẢN CHẤT VỀ MÔ HÌNH HẤP PHỤ HỆ THỐNG CÁC ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT” để tìm hiểu sâu đặc điểm phương thức sử dụng đường đẳng nhiệt 1.2.Đối tượng nghiên cứu – Phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Mô hình hệ thống hấp phụ đường đẳng nhiệt - Phạm vi nghiên cứu: đường đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich, BrunauerEmmett-Teller, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich, Temkin, Toth, KobleCorrigan, Sips, Khan, Hill, Flory-Huggins Radke-Prausnitz 1.3 Mục đích nghiên cứu Nắm chất mô hình đường đẳng nhiệt Một số chức báo lỗi 1.4.Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp phân tích, tổng hợp - Phương pháp tiếp cận thu thập thông tin 1.5 Tài liệu tham khảo [1] Adsorption isotherm models for basic dye adsorption by peat in single and binary component systems [2] Journal of Saudi Chemical Society [3] Journal of Hazardous Materials: A natural sorbent, Luffa cylindrica for the removal of a model basic dye [4] Journal of Hazardous Materials: Dye adsorption behavior of Luffa cylindrica fibers [5] Article: Removal of Cadmium From Aqueous Solutions by Adsorption on to Orange Waste [6] Author: Alp Er S Konukman+ Mehmet Kobya [7] Article: Langmuir adsorption model [8] Disadvantages of the Langmuir model [9] Journal of Colloid and Interface Science [10] Derivation and Application of a Jovanovic–Freundlich Isotherm Model for Single-Component Adsorption on Heterogeneous Surfaces [11] International Journal of Scientific & Engineering Research [12] Water Resources and Industry: Kinetic, equilibrium and thermodynamic studies of synthetic dye removal using pomegranate peel activated carbon prepared by microwave-induced KOH activation [13] Chemical Engineering Journal: Adsorption isotherm, kinetic modeling and mechanism of 2,4,6-trichlorophenol on coconut husk-based activated carbon [14] Journal: Kinetics and equilibrium study for the adsorption of textile dyes on coconut shell activated carbon [15] A.V Hill, The possible effects of the aggregation of the molecules of haemoglobin on its dissociation curves [16] Article: Equilibrium studies of the sorption of Cu(II) ions onto chitosan [17] Journal: Sips Isotherm [18] Journal: Revisiting the determination of langmuir parameters application to tetrahydrothiophene adsorption onto activated carbon [19] Article: Annals of Warsaw University of Life Sciences, Land Reclamation PHẦN 2: NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Mô hình hấp phụ đường đẳng nhiệt Đầu tiên vài khái niệm cần nắm: - Hấp phụ hóa học là: trình xảy chất khí hay chất lỏng bị hút bề mặt chất rắn xốp - Đường đẳng nhiệt hấp phụ: biễu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ theo nồng độ cân nhiệt độ xác định + Dung lượng hấp phụ lượng chất bị hấp phụ đơn vị chất hấp phụ thời điểm cân -Mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ biễu diễn đường cong biến thiên sau: đ Hình 1: Ảnh dạng đường hấp phụ đẳng nhiệt thường gặp Nước thải từ ngành công nghiệp dệt màu vấn đề nghiêm trọng nhiều sông nói riêng toàn đường thủy nói chung Nhiều ngành công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm giấy, nhựa, mỹ phẩm, dệt may, họ sử dụng dược phẩm để nhuộm màu sản phẩm Việc xả nước thải từ ngành công nghiệp có chứa lượng lớn thuốc nhuộm, tính thẩm mỹ mà gây độc cho sinh vật nước Dự đoán khả hấp phụ thuốc nhuộm quan trọng, liệu đường đẳng nhiệt thực nghiệm phân tích phương trình đường đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Tempkin, Toth[1,2] Trong năm qua, loạt mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich, Brunauer-Emmett-Teller, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich, Temkin, Toth, Koble-Corrigan, Sips, Khan, Hill, Flory-Huggins Radke6 Prausnitz xây dựng dựa vào điều kiện ba phương pháp tiếp cận : Động lực học xem xét phương pháp Theo phương thức này, hấp phụ cân định nghĩa trạng thái cân chức năng, với tỷ lệ hấp phụ giải hấp Trong đó, nhiệt động lực - phương thức tiếp cận thứ hai, cung cấp khuôn khổ phát sinh nhiều hình thức mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Năng lượng lý thuyết phương thức thứ ba, thường truyền tải ý tưởng việc tạo đường cong đặc trưng Tuy nhiên, xu hướng thú vị mô hình đường đẳng nhiệt nguồn gốc có nhiều phương pháp tiếp cận, dẫn đến khác biệt việc giải thích vật lý thông số mô hình 2.1.1.1 Mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir Xuất phát điểm thuyết Langmuir khái niệm động lực cân hấp phụ, nghĩa trạng thái cân bằng, tốc độ hấp phụ tốc độ giải hấp phụ Theo Langmuir , bề mặt chất hấp phụ chia thành ô, ô chứa phân tử chất bị hấp phụ, ô có mức lượng (có bề mặt đồng nhất), bi hấp phụ phân tử nằm ô không tương tác với Hình 2: Ảnh sơ đồ biễu diễn vị trí tương đương bề mặt hấp phụ Các chất bị hấp phụ (màu đỏ) không chuyển động bề mặt chất hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir đề cập đến khả hấp phụ đồng nhất, mà phân tử có enthalpies liên tục lượng hoạt hóa hấp phụ (tất vị trí có lực ngang nhau), chất bị hấp phụ không di chuyển mặt phẳng bề mặt RL xác định Webber Chakkravorti biểu diễn sau: RL = KL (L / mg) số Langmuir Co nồng độ ban đầu chất bị hấp phụ (mg / L) Khi hạ thấp giá trị RL hấp thụ thuận lợi Giá trị R L tính chất hấp phụ hai bất lợi (R L> 1); tuyến tính (RL = 1), thuận lợi (0 [...]... Tương tự như vậy, đường đẳng nhệt MacMillan-Teller (MET) một mô hình hấp phụ được giải thích từ hiệu ứng sức căng trong các đường đẳng nhiệt BET: qE = qs ln k là một hằng đẳng nhiệt Ta có cách viết khác: 11 Danh sách các đường hấp phụ đẳng nhiệt 2.4 Ứng dụng của một số đường đẳng nhiệt hấp phụ (Langmuir, Freunlich, Dubinin-Radushkevich, Temkin) ♦ Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Các hợp chất phenolic... làm rõ cả hai mô hình đường đẳng nhiệt hấp phụ trong các hệ thống hấp phụ khác nhau Dù sao thì, các nhà khoa học trẻ luôn được khuyến khích tìm tòi, khám phá để giúp cho lĩnh vực hấp phụ được phát triển 19 PHẦN 3: KẾT LUẬN Qua nghiên cứu vấn đề rút ra được một số kết luận sau: - Hiểu về bản chất mô hình các đường đẳng nhiệt - Nắm được một số chức năng báo lỗi toán học - Ứng dụng của các mô hình trong... K) Nhiệt độ tuyệt đối (K) và nồng độ cân bằng chất bị hấp phụ Ce (mg / L) Một trong những tính năng độc đáo của mô hình đường đẳng nhiệt DubininRadushkevich trên thực tế là khi hấp thụ dữ liệu phụ thuộc nhiệt độ khác nhau ,nhiệt độ được vẽ như một hàm của logarit hấp phụ vs bình phương của thế năng, tất cả các số liệu phù hợp sẽ nằm trên cùng một đường, tên là đường cong đặc trưng ♦ Mô hình đường đẳng. .. các chất hấp phụ chi phí thấp Loại bỏ kim loại 18 hòa tan bằng than hoạt tính từ đường dòng chảy trong một hệ thống hàng loạt Than hoạt tính là một chất hấp thụ hiệu quả để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong môi trường nước Trong các thí nghiệm tiến hành, hạt than hoạt tính được sử dụng để kiểm tra các quá trình hấp phụ kim loại nặng (Cd, Cu, Ni, Pb và Zn) [19] hệ thống ion hấp phụ (hấp phụ. .. 5: Ảnh SEM của ASC ♦ Mô hình đường đẳng nhiệt Freunlich Theo tạp chí Khoa học Colloid và Interface [9,10] mô hình thực nghiệm này có thể được áp dụng cho hấp phụ đa lớp, với phân bố không đồng đều của sự hấp phụ nhiệt và ái lực trên bề mặt không đồng nhất Hiện nay, đường đẳng nhiệt Freundlich được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống không đồng nhất đặc biệt là đối với các hợp chất hữu cơ hay loài... nhiệt hấp phụ BET (L / mg) Cs : nồng độ bão hòa chất bị hấp phụ đơn lớp (mg / L) qs : lý thuyết công suất đẳng nhiệt độ bão hòa (mg / g) pe :công suất cân bằng hấp phụ (mg / g) Phương trình được đơn giản hóa như sau: Trong khi đó, đường đẳng nhiệt Frenkel-Halsey-Hill (FHH) một đa lớp hấp thụ nguồn gốc từ lý thuyết có thể viết như sau: trong đó d, α và r là các khoảng cách giữa các lớp (m), đường đẳng nhiệt. .. năng hấp phụ của thực vật sống Năm 2007 theo A.B Pérez-Marín, V Meseguer Zapata, mô hình đường đẳng nhiệt – Langmuir đã được ứng dụng để thử nghiệm[5] Theo Alp Er S Konukman và Mehmet Kobyav[6] thì đường đẳng nhiệt Langmuir cung cấp sự tương quan tốt nhất cho Cr (VI) vào vỏ hạnh nhân than hoạt tính (ASC) Khả năng hấp phụ đã được tính toán từ đường đẳng nhiệt Langmuir là 190,3 mg/g tại 323°K 13 Hình. .. nhận xét về các ứng dụng của hình thức tuyến tính và phi tuyến của mô hình đường đẳng nhiệt Độ chính xác của một mô hình đường đẳng nhiệt tổng quát là chức năng của số lượng các thông số độc lập, liên quan đến việc áp dụng quy trình là biểu thị của sự đơn giản toán học Chắc chắn là phân tích hồi quy tuyến tính đã được sử dụng rộng rãi trong việc tiếp cận chất lượng phù hợp và hiệu suất hấp phụ, chủ... Journal of hazardous materials[3,4]cho rằng mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich, Tempkin và Dubinin Radushkevich đã được lựa chọn để đánh giá sự hấp thụ của phenol trên LC, họ chứng minh được rằng mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir là phù hợp nhất với hấp phụ phenol vào LC Hình 4 :Ảnh kính hiển vi điện tử phóng đại LC tới 2.400 lần Việc sử dụng các chất thải màu cam, để loại bỏ cadmium từ dung.. .Đường đẳng nhiệt Brunauer-Emmett-Teller (BET)là một phương trình lý thuyết được áp dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống cân bằng khí-rắn Nó được phát triển để lấy các hệ thống hấp phụ đa lớp Với áp lực tương đối trong khoảng 0,05-0,30 tương ứng trong phạm vi đơn lớp nằm giữa 0,50 và 1,50 Mô hình dập tắt sự liên quan đến giao diện chất lỏng-rắn được trình bày như sau: CBET: là các đường đẳng nhiệt