مقایسه مدل های خطی و غیرخطی سینتیک حذف آرسنیک با استفاده از کامپوزیت TiO۲-Fe۲O۳ از محلول آبی

زمینه و هدف: فلزات سنگین به عنوان یکی از عوامل مهم تهدیدکننده کیفیت آب در بسیاری از مناطق محسوب می  شوند، از این رو توجه محققان بسیاری را به خود جلب کرده اند. در این پژوهش تغییرات زمانی حذف آرسنیک از محلول آبی با استفاده از کامپوزیت فتوکاتالیز- جاذب TiO۲-Fe۲O۳ در مدت زمان ۳۶۰ دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. سپس قابلیت مدل  های خطی و غیر  خطی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و توانی در توصیف فرآیند سینتیک ارزیابی شد.روش پژوهش: برای تعیین سینتیک جذب آرسنیک از محلول آبی توسط کامپوزیت TiO۲-Fe۲O۳ آزمایش  های جذب ناپیوسته در pH برابر با ۷، غلظت اولیه ۴۰ میلی  گرم بر لیتر و دوز جاذب ۱ گرم بر لیتر انجام شد. پس از برازش خطی و غیر  خطی مدل  های سینتیک بر داده  های جذب و یافتن ثابت  های هر مدل، مقدار جذب در زمان  های مختلف محاسبه و با مقادیر اندازه  گیری شده در آزمایشگاه مقایسه گردید.یافته ها: نتایج نشان داد که با افزایش زمان، میزان جذب افزایش یافت و غلظت آرسنیک در زمان ۲۵ دقیقه به تعادل رسید .با در نظر گرفتن مقادیر توابع خطا در برازش خطی مشاهده شد که معادله شبه مرتبه دوم با کمترین میزان خطاها و بیشترین ضریب تبیین (۹۲/۹۹%) انطباق بهتری بر داده  های آزمایشگاهی داشت. پس از آن، معادله شبه مرتبه اول عملکرد بهتری داشت و ضعیف  ترین شبیه  سازی مربوط به مدل الوویچ بود. در تجزیه و تحلیل غیر  خطی، ضریب تبیین تمامی مدل  ها بالا و بسیار نزدیک به هم بود لذا با توجه به مقادیر توابع خطا، مدل الوویچ دارای کمترین مقدار خطا بود که نشان   دهنده بهترین برازش بر داده  های سینتیکی می  باشد. به دنبال آن به ترتیب مدل  های توانی، شبه مرتبه دوم و شبه مرتبه اول بهترین برازش را بر داده  های جذب سینتیکی داشتند.نتایج: مقایسه مدل ها تا ۳۶۰ دقیقه با استفاده از ضریب تبیین و توابع خطا (ضریب تبیین، خطای میانگین مربعات خطا، مجموع مربعات خطاها، مجموع خطاهای مطلق، میانگین خطای نسبی، تابع خطای کسری ترکیبی، درصد انحراف معیار مارکوارت) نشان داد که استفاده از فرم خطی می  تواند منجر به نتیجه و تفسیری کاملا متفاوت از فرم غیرخطی مدل شود؛ به طوری که بر اساس فرم  های خطی، مدل شبه مرتبه دوم و بر اساس فرم  های غیرخطی، مدل الوویچ بهترین برازش را بر داده  های سینتیکی داشت. هم  چنین برازش های غیرخطی مدل های سینتیکی نسبت به فرم های خطی برتری داشتند. به طور کلی نتایج نشان داد که کامپوزیت TiO۲-Fe۲O۳ دارای پتانسیل بالایی در زمینه حذف آرسنیک از محلول آبی است.

Keywords:

آرسنیک , توابع خطا , سینتیک , شبه مرتبه اول , شبه مرتبه دوم , الوویچ