نیترات یکی از آلاینده های مهم آب است که می تواند اثرات منفی بر سلامت انسان و محیط زیست داشته باشد. نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2) به دلیل ویژگی های جذب بالایی که دارند، می توانند برای حذف نیترات از آب استفاده شوند.
برای توصیف فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2، از مدل های سینتیک و ایزوترم جذب استفاده می شود. مدل های سینتیک، سرعت جذب نیترات را در زمان مشخص توصیف می کنند. مدل های ایزوترم جذب، رابطه بین غلظت نیترات در محلول و مقدار آن که توسط نانو ذرات TiO2 جذب شده است را توصیف می کنند.
مدل های سینتیک غیر خطی، می توانند برای توصیف بهتر فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 استفاده شوند. برخی از مدل های سینتیک غیر خطی که برای این منظور استفاده می شوند عبارتند از:

مدل هونگ
مدل ردون
مدل پترسون

مدل های ایزوترم جذب غیر خطی، نیز می توانند برای توصیف بهتر فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 استفاده شوند. برخی از مدل های ایزوترم جذب غیر خطی که برای این منظور استفاده می شوند عبارتند از:

مدل فروندلیچ
مدل لانگر
مدل هامبلتون

در یک مطالعه اخیر، مدل های سینتیک و ایزوترم جذب غیر خطی برای توصیف فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 مورد بررسی قرار گرفتند. در این مطالعه، نتایج نشان داد که مدل هونگ برای توصیف سرعت جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 مناسب است. همچنین، مدل فروندلیچ برای توصیف رابطه بین غلظت نیترات در محلول و مقدار آن که توسط نانو ذرات TiO2 جذب شده است، مناسب است.
انتخاب مدل مناسب برای توصیف فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2، به عوامل مختلفی مانند ویژگی های نانو ذرات TiO2، غلظت نیترات در محلول و شرایط آزمایش بستگی دارد.
در ادامه به بررسی این مدل ها به طور خلاصه می پردازیم:
مدل سینتیک هونگ
مدل سینتیک هونگ یکی از مدل های سینتیک غیر خطی است که برای توصیف فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 استفاده می شود. این مدل بر اساس فرضیه ای استوار است که سطح نانو ذرات TiO2 به طور کامل با نیترات پوشانده نمی شود و برخی از نقاط سطحی خالی باقی می ماند.
فرمول این مدل به صورت زیر است:
q/q_e = 1 - exp(-kt/n)

که در آن:

q: مقدار نیترات جذب شده در زمان t
q_e: مقدار حداکثر نیترات جذب شده
k: ثابت سرعت جذب
n: عددی است که به ویژگی های سطح نانو ذرات TiO2 بستگی دارد

مدل ایزوترم جذب فروندلیچ
مدل ایزوترم جذب فروندلیچ یکی از مدل های ایزوترم جذب غیر خطی است که برای توصیف فرآیند جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 استفاده می شود. این مدل بر اساس فرضیه ای استوار است که جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 از طریق تشکیل پیوندهای شیمیایی بین نیترات و سطح نانو ذرات صورت می گیرد.
فرمول این مدل به صورت زیر است:
q/q_m = (C/K)^1/n

که در آن:

q: مقدار نیترات جذب شده
q_m: مقدار حداکثر نیترات جذب شده
C: غلظت نیترات در محلول
K: ثابت جذب
n: عددی است که به ویژگی های سطح نانو ذرات TiO2 بستگی دارد

نتایج مطالعه اخیر نشان داد که مدل هونگ برای توصیف سرعت جذب نیترات توسط نانو ذرات TiO2 مناسب است. این مدل می تواند به طور دقیق تغییرات سرعت جذب نیترات را در زمان مشخص پیش بینی کند. همچنین، مدل فروندلیچ برای توصیف رابطه بین غلظت نیترات در محلول و مقدار آن که توسط نانو ذرات TiO2 جذب شده است، مناسب است. این مدل می تواند به طور دقیق مقدار نیترات جذب شده را در غلظت های مختلف نیترات پیش بینی کند.