تحلیل نظری سینتیک جذب لانگمویر برای تعیین مرزهای گذار مبتنی بر غلظت اولیه بین مدل‌های شبه‌مرتبه اول و دوم: یک رویکرد ریاضی

علیرغم کاربرد گسترده مدل‌های سینتیکی شبه‌مرتبه اول (PFO) و شبه‌مرتبه دوم (PSO) در فرایندهای جذب سطحی، انتخاب این مدل‌ها اغلب رویکردی تجربی داشته و فاقد توجیه ترمودینامیکی صریح و مرزهای عملیاتی مشخص است. برای رفع این ابهامِ پدیدارشناختی، در این پژوهش یک چارچوب نظری و بدون‌بعد، مستخرج از سینتیک جذب لانگمویر، تدوین شده است. با فرمول‌بندی یک دیاگرام فاز سینتیکی، معادلات مرزی تحلیلی در فضای بدون‌بعدِ حاصل از غلظت اولیه و پارامتر ظرفیت استخراج گردید. این دیاگرام فاز نظری، با نگاشت مسیرهای سینتیکیِ آزمایشگاهیِ جذب برخی آنتی‌بیوتیک‌ها اعتبارسنجی شد. با به‌کارگیری معیار حساسِ نیکویی برازش نسبی بر پایه واریانس خطا، گذارِ وابسته به غلظت از رژیم PFO به HOTZ به صورت کمی تایید گردید که کاملاً با مرزهای نظری توافق نشان داد. در نهایت، این دیاگرامِ مرجع می‌تواند با جدا کردن سینتیک ذاتیِ جذب از شرایط عملیاتی ماکروسکوپیک، ابزاری برای طراحی پیش‌بینانه راکتورها و مقیاس‌پذیری منطقی در اختیار مهندسان شیمی، محیط‌زیست و نساجی قرار دهد. به‌ویژه در مهندسی نساجی، کاربرد این چارچوب در تحلیل دقیق‌ترِ سینتیک رنگرزی الیاف و همچنین طراحی بهینه جاذب‌ها برای تصفیه پساب‌های رنگی، می‌تواند نیاز به آزمایش‌های تجربی آزمون‌وخطای پرهزینه را به حداقل برساند.