نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

تعیین پارامترهای هم‌دمای جذب لانگمویر با استفاده از روش بهینه‌سازی غیرخطی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
آرزو مریخی
امیر حیدری
گروه مهندسی شیمی، دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، ایران
چکیده
تعیین دقیق پارامترهای مدل­ های ریاضی غیرخطی، یکی از مهم­ ترین محاسبه­ ها در علوم و مهندسی می­ باشد. رو­ش­ های بسیاری بر پایه­ ی خطی­ سازی و یا بهینه­ سازی برای بررسی پارامترهای این معادله­ ها به کار گرفته شده است. در این مطالعه، روشی نوین جهت تعیین پارامترهای معادله­ ی هم­دمای جذب لانگمویر ارایه شده است.در این روش، ساختار معادله­ی یاد شده همانند روش برازش خطی مورد بررسی قرار گرفته و یک مساله­ ی بهینه­ سازی غیرخطی یک متغیره به­ دست آمده است. داده­ های تجربی جذب متیلن­ بلو بر بنتونیت، به عنوان داده­ های آزمایشگاهی به کار رفته ­اند. در ادامه، روش ارایه شده با سایر روش ­های خطی­ سازی مقایسه شده است. این مقایسه بر مبنای سه روش آماری شامل ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا و انحراف استاندارد نرمال شده انجام شده و مقدارهای پارامترهای هم­دمایجذب نیز مد نظر قرار گرفته­ اند. در مقایسه با ماهیتخطی­ سازی که منجر به ایجاد خطا در محاسبه های ریاضیمی­ شود،روش غیرخطی ارایه شدهنتیجه­ های بهتری ارایه می ­دهد و می­ تواند در سایر معادله­ های همانند نیز مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
هم دمای جذب لانگمویر
متیلن بلو
بنتونیت
بهینه سازی

موضوعات

[1] عی، ح. و م. شیروانی. کاربرد کامپوزیت پلی‌اکریلیک اسید ـ بنتونیت برای جذب کروم از محلول های آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2) 36: 127 تا 139 (1396).
[2] Bergaya, F. and Lagaly G., "Chapter 1 - General Introduction: Clays, Clay Minerals, and Clay Science", in: "Developments in Clay Science", F. Bergaya and G. Lagaly, (Editors)., Elsevier. p. 1-19 (2013).
[3] Ismadji, S., F.E. Soetaredjo, Ayucitra A., Natural Clay Minerals as Environmental Cleaning Agents, in “Clay Materials for EnvironmentalRemediation”, Springer. p. 5-37 (2015).
[4] Hussin F., Aroua M.K., Daud W.M.A.W., Textural Characteristics, Surface Chemistry and Activation of Bleaching Earth: A Review, Chemical Engineering Journal, 170(1): 90-106 (2011).
[5] Moraes J.D.D., Bertolino S.R.A., Cuffini S.L., Ducart D.F., Bretzke P.E., Leonardi G.R., Clay Minerals: Properties and Applications to Dermocosmetic Products and Perspectives of Natural Raw Materials for Therapeutic Purposes - A Review, International Journal of Pharmaceutics, 534(1): 213-219 (2017).
[6] طهمورسی، م.؛ ا. صرافی، ع.؛ منصوری، ایرج؛ لشکری، ب.؛ جذب یون­های مس، روی و نیکل توسط بنتونیت کلسیمی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)32: 7 تا 16 (1392).
[7] Alaei Shahmirzadi M.A., Hosseini S.S., Luo J., Ortiz I., Significance, Evolution and Recent Advances in Adsorption Technology, Materials and Processes for Desalination, Water Softening and Salt Removal, Journal of Environmental Management, 215: 324-344 (2018).
[8] Cooney D.O., “Adsorption Design for Wastewater Treatment”, CRC Press (1998).
[9] Kumar, K.V., Sivanesan S., Sorption Isotherm for Safranin onto Rice Husk: Comparison of Linear and Non-Linear Methods, Dyes and Pigments, 72(1): 130-133 (2007).
[10] Foo K., Hameed B., Insights into the Modeling of Adsorption Isotherm Systems, Chemical Engineering Journal, 156(1): 2-10 (2010).
[11] Srivastava V.C., Swamy M.M., Mall I.D., Prasad B., Mishra I.M., Adsorptive Removal of Phenol by Bagasse Fly Ash and Activated Carbon: Equilibrium, Kinetics and Thermodynamics, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 272(1): 89-104 (2006).
[12] Fechtner M., Kienle A., Efficient Simulation and Equilibrium Theory for Adsorption Processes with Implicit Adsorption Isotherms – Mass Action Equilibria, Chemical Engineering Science, 171: 471-480 (2017).
[13] El-Khaiary M.I., Least-Squares Regression of Adsorption Equilibrium Data: Comparing the Options, Journal of Hazardous Materials, 158(1): 73-87  (2008).
[14] Vijayaraghavan K., Padmesh T., Palanivelu K., Velan M., Biosorption of Nickel (II) Ions onto Sargassum Wightii: Application of Two-Parameter and Three-Parameter Isotherm Models, Journal of Hazardous Materials, 133(1): 304-308 (2006).
[15] Davis T.A., Volesky B., Mucci A., A Review of the Biochemistry of Heavy Metal Biosorption by Brown Algae, Water Research, 37(18): 4311-4330 (2003).
[16] احمدی اسبچین، س.، ا.ع. پوربابایی، و ا. آندره.؛ بررسی فرایند جذب زیستی همزمان دو فلز روی/ نیکل به وسیله جلبک قهوه ای فوکوس سراتوس، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)32: 85 تا 91 (1392).
[17] Langmuir I., The Constitution and Fundamental Properties of Solids and Liquids. Part I. Solids, Journal of the American Chemical Society, 38(11): 2221-2295  (1916).
[18] Foo K.Y., Hameed B.H., Insights into the Modeling of Adsorption Isotherm Systems, Chemical Engineering Journal, 156(1): 2-10 (2010).
[19] Heydari A., Fattahi M., Khorasheh F., A New Nonlinear Optimization Method for Parameter Estimation in Enzyme Kinetics, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 37(12): 1275-1281 (2015).
[20] Merikhy A., Heydari A., Eskandari H., Nematollahzadeh A., Revalorization of Spent Bleaching Earth a Waste from Vegetable Oil Refinery Plant by an Efficient Solvent Extraction System, Waste and Biomass Valorization, 1-11 (2018).
[21] Khdour O.M., Bandyopadhyay I., Chowdhury S.R., Visavadiya N.P., Hecht S.M., Lipophilic Methylene Blue Analogues Enhance Mitochondrial Function and Increase Frataxin Levels in a Cellular Model of Friedreich’s Ataxia, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 26(12): 3359-3369 (2018).
[22] Giles C.H., MacEwan T., Nakhwa S., Smith D., Studies in Adsorption. Part XI. A System of Classification of Solution Adsorption Isotherms, and Its Use in Diagnosis of Adsorption Mechanisms and in Measurement of Specific Surface Areas of Solids, Journal of the Chemical Society (Resumed), 786: 3973-3993 (1960)..