Ein einheitliches Adsorptionskinetikmodell inspiriert von epidemiologischen Modellen: Basierend auf Adsorbaten, die Adsorbentien "infizieren".

Die Adsorption ist ein Verfahrensschritt, der in verschiedenen Bereichen eingesetzt wird, einschließlich der Umwelt-, Chemie- und Pharmaindustrie. Das Verständnis der Adsorptionskinetik ist entscheidend für die Gestaltung effizienter Adsorptionssysteme. Bestehende empirische Adsorptionsmodelle sind jedoch begrenzt in ihrer Fähigkeit, Einblicke in die Massentransfermechanismen zu geben. Darüber hinaus behindert das Fehlen eines einheitlichen Adsorptionskinetikmodells den effektiven Vergleich verschiedener Adsorptionssysteme. Hier betrachten wir die Adsorption als einen "infektiösen Prozess von Adsorbaten durch Adsorbentien", ähnlich der Epidemiologie. In der Epidemiologie können Individuen in anfällige, infizierte und genesene Kompartimente unterteilt werden, wobei die Komplexität der Bewegung unter den Individuen ignoriert wird. Entsprechend haben wir die Adsorbate in adsorbierbare, adsorbierte und entfernte Kompartimente kategorisiert. Daher haben wir ein einheitliches Adsorptionskinetikmodell (das Monoschicht-Multischicht-adsorbierbare-adsorbierte-entfernte Modell) vorgeschlagen, das sowohl Monoschicht- als auch Multischichtadsorption umfasst. Das Modell wurde so konzipiert, dass es verschiedene Adsorptionskonfigurationen, einschließlich kontinuierlicher und Batch-Prozesse mit festen/verteilt Adsorbentien, erfasst. Die Vielseitigkeit und Anwendbarkeit des Modells wurden durch Validierung mit einer vielfältigen Reihe experimenteller Daten demonstriert. Diese Validierung unterstrich seine Wirksamkeit in der Wasser-/Abwasserbehandlung, Salzreduktion, Metallrückgewinnung und Arzneimittelreinigung. Ein MATLAB-basiertes Programm zur Lösung dieses Modells wurde Forschern für ihre Nutzung und weitere Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Insgesamt entwickelte diese Studie ein vielseitiges Adsorptionskinetikmodell, das ein umfassendes und einheitliches Verständnis der Adsorptionskinetik über verschiedene Anwendungen hinweg bietet.