error functions
در نشریات گروه آب و خاک-
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 TiO2-Fe2O3 در مدت زمان 360 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 پژوهشبرای تعیین سینتیک جذب آرسنیک از محلول آبی توسط کامپوزیت TiO2-Fe2O3 آزمایش های جذب ناپیوسته در pH برابر با 7، غلظت اولیه 40 میلی گرم بر لیتر و دوز جاذب 1 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 هانتایج نشان داد که با افزایش زمان، میزان جذب افزایش یافت و غلظت آرسنیک در زمان 25 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 (92/99%) 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.
نتایجمقایسه مدل ها تا 360 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 TiO2-Fe2O3 دارای پتانسیل بالایی در زمینه حذف آرسنیک از محلول آبی است.
کلید واژگان: آرسنیک، توابع خطا، سینتیک، شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچBackground and AimHeavy metals are considered as one of the important factors threatening water quality in many areas, so they have attracted the attention of many researchers. In this research, the temporal variations of arsenic removal from aqueous solution were investigated using a photocatalytic-adsorbent composite TiO2-Fe2O3 for 360 minutes. Then the capability of linear and nonlinear models of Pseudo-first-order, Pseudo-second-order, Elovich, and power was evaluated in describing the kinetic process.
MethodTo determine the kinetics of arsenic adsorption from aqueous solution by TiO2-Fe2O3 composite, batch adsorption experiments were performed at pH 7, initial concentration of 40 mg/L, and adsorbent dose of 1 g/L. After linear and nonlinear fitting of the kinetic models on the adsorption data and finding the constants of each model, the adsorption amount was calculated at different times and compared with the values measured in the laboratory.
ResultsThe results showed that the amount of adsorption increased with increasing time, and the concentration of arsenic reached equilibrium in 25 minutes. Considering the values of error functions in linear fitting, it was observed that the Pseudo-second-order equation with the lowest errors and the highest coefficient of determination (99.92%) was better agreed to the laboratory data. After this model, the Pseudo-first-order equation performed better, and the weakest simulation was for the Elovich model. In nonlinear analysis, the coefficients of determination of all models were high and very close to each other, so according to the values of error functions, the Elovich model had the lowest error value, which indicates the best fit on the kinetic data. Afterward, power, Pseudo-second order, and Pseudo-first order models had the best fit on the kinetic absorption data, respectively.
ConclusionComparison of models up to 360 minutes using the coefficient of determination and error functions (R-squared, root-mean-square error, sum of squares error, sum of absolute errors, absolute relative error, HYBRID, Marquardt’s percentage standard deviation), showed that the use of linear shape can lead to a completely different result and interpretation than the nonlinear shape of the model. So that based on linear methods, Pseudo -second-order model and based on nonlinear methods, the Elovich model had the best fit on kinetic data. Nonlinear fits of kinetic models were also superior to linear forms. In general, the results showed that TiO2-Fe2O3 composite has a high potential for arsenic removal from an aqueous solution.
Keywords: Arsenic, Error functions, Kinetics, Pseudo-first order, Pseudo-second order, Elovich
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.