Переосмысление модели кинетики адсорбции с внутридиффузионным переносом: интерпретация, методы решения и применение

Адсорбция широко применяется как единичная операция в различных областях, включая химическую, экологическую и фармацевтическую. Модель кинетики адсорбции с внутридиффузионным переносом — одна из наиболее распространённых моделей кинетики адсорбции. Однако вопросы применения и решения этой модели до сих пор не получили достаточного освещения. Модель имеет две формы: q = kt и q = kt + const, где q — адсорбционная ёмкость в момент времени t, а k и const — параметры модели; единой формы до настоящего времени не предложено. Кроме того, теоретическое обоснование интерпретации этой модели недостаточно: считается, что при прохождении прямой через начало координат (0, 0) адсорбция определяется внутридиффузионным переносом, а при отсутствии такого прохождения имеет место множественный процесс адсорбции. В настоящем исследовании проанализированы корректные уравнения модели внутридиффузионного переноса и области их применения, рассмотрена интерпретация стадий массопереноса, описываемых этой моделью, и представлены методы решения. Результаты показали, что корректной формой модели является кусочная функция: q = k₁t (0 ≤ t ≤ t₁); q − q₁ = k₂(t − t₁) (t₁ < t ≤ t₂). Эта модель описывает диффузию адсорбата в порах адсорбента как стадию массопереноса. Для оценки качества подгонки следует использовать статистические параметры, а не определять пригодность модели по прохождению её прямых через начало координат (0, 0). Представлены методы решения модели с помощью программ Origin и Microsoft Excel. В исследовании разработан метод применения модели внутридиффузионного переноса.