Закономерности кинетики адсорбции антоцианов из экстрактов ягод аронии и бузины катионитом ФИБАН К-1
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
В данном исследовании установлены кинетические закономерности адсорбции антоцианов из экстрактов ягод аронии и бузины на волокнистом катионите ФИБАН K-1 при
изменении начальной концентрации антоцианов, температуры, pH и массы катионита.
Установлено, что модели псевдовторого порядка и Еловича лучше всего описывают
экспериментальные кинетические кривые адсорбции антоцианов ягод аронии и бузины, подтверждая, что процесс адсорбции лимитируется ионным обменом и химическим взаимодействием катионов флавилия с SO3-функциональными группами катионита. Анализ кинетических кривых с помощью модели внутренней диффузии показал,
что процесс адсорбции антоцианов на катионите ФИБАН К-1 протекает в режиме смешанной диффузии.
У роботі встановлено кінетичні закономірності адсорбції антоціанів з екстрактів ягід аронії та бузини на волокнистому сульфокислотному катіоніті ФИБАН К-1. Екстракти ягід аронії та бузини готували методом мацерації подрібнених ягід в 0,1 М водному розчині HCl. Досліджено вплив різних параметрів, таких як вихідна концентрація антоціанів (100-250 мг/л), температура (20-50 оС), рН екстрактів (2,0-3,5) і маса катіоніту (4,5-9,0 г/л) на кінетику адсорбції антоціанів. При збільшенні вихідної концентрації антоціанів від 100 до 250 мг/л рівноважна адсорбція антоціанів збільшується з екстрактів аронії ~ в 2,5 рази і з екстрактів бузини ~ в 2 рази. Час рівноважної адсорбції обох видів ягід зменшується від 135 до 75 хв з підвищенням температури від 20 до 50 °С. Максимальна величина рівноважної адсорбції антоціанів з екстрактів ягід аронії і бузини спостерігається при рН = 2,0. Рівноважна адсорбція антоцианів ягід аронії та бузини на катіоніті ФИБАН К-1 зменшується при збільшенні маси катіоніту. Експериментальні кінетичні криві проаналізовано за допомогою чотирьох кінетичних адсорбційних моделей. Адекватність кінетичних моделей оцінювали за допомогою лінійних коефіцієнтів кореляції (R2) і стандартних похибок (SE). Встановлено, що кінетичні криві адсорбції краще описуються кінетичними моделями у такому порядку: модель псевдодругого порядку > модель Єловіча > модель внутрішньої дифузії > модель псевдопершого порядку. Кінетичні дані найкраще описуються моделями псевдодругого порядку і Єловіча, вказуючи на те, що процес адсорбції лімітується хімічною реакцією між антоціанами у формі катіонів флавілію з SO3-функціональними групами катіоніту ФИБАН К-1. Аналіз кінетичних кривих за допомогою дифузійної моделі показав, що процес адсорбції антоціанів ягід аронії та бузини перебігає в режимі змішаної дифузії.
This study describes kinetic regularities of anthocyanin adsorption from chokeberry and elderberry extracts on fibrous strong acid cationic exchanger FIBAN K-1 in a batch mode. Extracts of chokeberry and elderberry were prepared by maceration of crushed berries in 0.1 M HCl. The effect of various parameters like initial anthocyanin concentration (100-250 mg/L), temperature (20-50 oC), pH (2.0-3.5), and cationic exchanger mass (4.5-9.0 g/L) on kinetics of anthocyanin adsorption was investigated. Increasing of the initial anthocyanin concentration from 100 to 250 mg/L increases equilibrium anthocyanin adsorption ~ in 2.5 times from chokeberry extracts and ~ in 2 times from elderberry extracts. Equilibrium adsorption time of both types of the berries decreases from 135 to 75 min with increasing of temperature from 20 to 50 °C. Maximum values of equilibrium anthocyanin adsorption from chokeberry and elderberry extracts was observed at pH=2.0. Equilibrium adsorption of anthocyanins on cationic exchanger FIBAN K-1 decreases with increasing of its mass. Experimental kinetic curves of anthocyanin adsorption were modeled using four kinetic models. The adequacy of kinetic models was estimated using linear correlation coefficients (R2) and standard errors (SE). It was established, that kinetics results are better simulated by the kinetic models in the order: pseudo-second order > Elovich > intra-particle diffuse > pseudo-first order. The experimental kinetic curves are fitted well to the pseudo-second order and Elovich models indicatting that adsorption process is limited by chemical reaction between anthocyanins as flavilium cations with SO3-functional groups of cationic exchanger. The simulation with the diffusion model has shown the adsorption process proceeds in the mixed diffusion regime.
У роботі встановлено кінетичні закономірності адсорбції антоціанів з екстрактів ягід аронії та бузини на волокнистому сульфокислотному катіоніті ФИБАН К-1. Екстракти ягід аронії та бузини готували методом мацерації подрібнених ягід в 0,1 М водному розчині HCl. Досліджено вплив різних параметрів, таких як вихідна концентрація антоціанів (100-250 мг/л), температура (20-50 оС), рН екстрактів (2,0-3,5) і маса катіоніту (4,5-9,0 г/л) на кінетику адсорбції антоціанів. При збільшенні вихідної концентрації антоціанів від 100 до 250 мг/л рівноважна адсорбція антоціанів збільшується з екстрактів аронії ~ в 2,5 рази і з екстрактів бузини ~ в 2 рази. Час рівноважної адсорбції обох видів ягід зменшується від 135 до 75 хв з підвищенням температури від 20 до 50 °С. Максимальна величина рівноважної адсорбції антоціанів з екстрактів ягід аронії і бузини спостерігається при рН = 2,0. Рівноважна адсорбція антоцианів ягід аронії та бузини на катіоніті ФИБАН К-1 зменшується при збільшенні маси катіоніту. Експериментальні кінетичні криві проаналізовано за допомогою чотирьох кінетичних адсорбційних моделей. Адекватність кінетичних моделей оцінювали за допомогою лінійних коефіцієнтів кореляції (R2) і стандартних похибок (SE). Встановлено, що кінетичні криві адсорбції краще описуються кінетичними моделями у такому порядку: модель псевдодругого порядку > модель Єловіча > модель внутрішньої дифузії > модель псевдопершого порядку. Кінетичні дані найкраще описуються моделями псевдодругого порядку і Єловіча, вказуючи на те, що процес адсорбції лімітується хімічною реакцією між антоціанами у формі катіонів флавілію з SO3-функціональними групами катіоніту ФИБАН К-1. Аналіз кінетичних кривих за допомогою дифузійної моделі показав, що процес адсорбції антоціанів ягід аронії та бузини перебігає в режимі змішаної дифузії.
This study describes kinetic regularities of anthocyanin adsorption from chokeberry and elderberry extracts on fibrous strong acid cationic exchanger FIBAN K-1 in a batch mode. Extracts of chokeberry and elderberry were prepared by maceration of crushed berries in 0.1 M HCl. The effect of various parameters like initial anthocyanin concentration (100-250 mg/L), temperature (20-50 oC), pH (2.0-3.5), and cationic exchanger mass (4.5-9.0 g/L) on kinetics of anthocyanin adsorption was investigated. Increasing of the initial anthocyanin concentration from 100 to 250 mg/L increases equilibrium anthocyanin adsorption ~ in 2.5 times from chokeberry extracts and ~ in 2 times from elderberry extracts. Equilibrium adsorption time of both types of the berries decreases from 135 to 75 min with increasing of temperature from 20 to 50 °C. Maximum values of equilibrium anthocyanin adsorption from chokeberry and elderberry extracts was observed at pH=2.0. Equilibrium adsorption of anthocyanins on cationic exchanger FIBAN K-1 decreases with increasing of its mass. Experimental kinetic curves of anthocyanin adsorption were modeled using four kinetic models. The adequacy of kinetic models was estimated using linear correlation coefficients (R2) and standard errors (SE). It was established, that kinetics results are better simulated by the kinetic models in the order: pseudo-second order > Elovich > intra-particle diffuse > pseudo-first order. The experimental kinetic curves are fitted well to the pseudo-second order and Elovich models indicatting that adsorption process is limited by chemical reaction between anthocyanins as flavilium cations with SO3-functional groups of cationic exchanger. The simulation with the diffusion model has shown the adsorption process proceeds in the mixed diffusion regime.
Опис
Ключові слова
адсорбция, кинетика, ФИБАН К-1, антоцианы, кінетика, антоціани, adsorption, kinetics, FIBAN K-1, anthocyanins
Бібліографічний опис
Вісник Одеського національного університету = Odesa National University Herald