የዶክሲሳይክሊን አንቲባዮቲኮችን ከውሃ ውስጥ በአረንጓዴ ሰው ሰራሽ የተቀነሰ የግራፊን ኦክሳይድ እና ናኖ-ዜሮ የብረት ውህዶች በመጠቀም ከውሃ ውስጥ በአንድ ላይ ማስወገድ

Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። የሚጠቀሙበት የአሳሽ ስሪት የተወሰነ የCSS ድጋፍ አለው። ለተሻለ ተሞክሮ፣ የዘመነ አሳሽ እንዲጠቀሙ እንመክራለን (ወይም በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር ውስጥ የተኳኋኝነት ሁነታን እንዲያሰናክሉ)። እስከዚያው ድረስ፣ ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ፣ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናቀርባለን።
በዚህ ሥራ፣ የrGO/nZVI ውህዶች ለመጀመሪያ ጊዜ ቀላል እና ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ የሶፎራ ቢጫ ቅጠል ማውጣትን እንደ ቅነሳ ወኪል እና ማረጋጊያ በመጠቀም የተቀናጁ ናቸው፣ ለምሳሌ ብዙም ጉዳት የማያስከትሉ የኬሚካል ውህደት መርሆዎችን ለማክበር። እንደ SEM፣ EDX፣ XPS፣ XRD፣ FTIR እና zeta እምቅ ያሉ የተዋሃዱ ውህዶችን ስኬታማ ውህደት ለማረጋገጥ በርካታ መሳሪያዎች ጥቅም ላይ ውለዋል፣ ይህም የተሳካ የተዋሃዱ ምርቶችን ያመለክታል። የአዳዲስ ውህዶች እና የንፁህ nZVI የአንቲባዮቲክ ዶክሲሳይክሊን የተለያዩ የመነሻ ክምችት ላይ የማስወገድ አቅም በrGO እና nZVI መካከል ያለውን ተመሳሳይነት ያለው ውጤት ለመመርመር ተነጻጽሯል። በ25mg L-1፣ 25°C እና 0.05g የማስወገጃ ሁኔታዎች ስር፣ የንፁህ nZVI የመምጠጥ ማስወገጃ መጠን 90% ነበር፣ በrGO/nZVI የተዋሃደ የዶክሲሳይክሊን የመምጠጥ የማስወገጃ መጠን ደግሞ 94.6% ደርሷል፣ ይህም nZVI እና rGO መሆኑን አረጋግጧል። የመምጠጥ ሂደቱ ከውሸት ሰከንድ ቅደም ተከተል ጋር የሚዛመድ ሲሆን ከፍሬንድሊች ሞዴል ጋር በጥሩ ሁኔታ የሚስማማ ሲሆን ከፍተኛው የመምጠጥ አቅም 31.61 ሚ.ግ. ግ-1 በ25 ዲግሪ ሴልሺየስ እና ፒኤች 7 ነው። ዲሲን ለማስወገድ ምክንያታዊ ዘዴ ቀርቧል። በተጨማሪም፣ የrGO/nZVI ኮምፖዚት እንደገና ጥቅም ላይ ሊውል የሚችለው ከስድስት ተከታታይ የመልሶ ማቋቋም ዑደቶች በኋላ 60% ነበር።
የውሃ እጥረት እና ብክለት አሁን ለሁሉም አገሮች ከባድ ስጋት ሆነዋል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ የውሃ ብክለት፣ በተለይም የአንቲባዮቲክ ብክለት፣ በኮቪድ-19 ወረርሽኝ 1፣2፣3 ወቅት ምርት እና ፍጆታ በመጨመሩ ምክንያት ጨምሯል። ስለዚህ፣ በቆሻሻ ውሃ ውስጥ አንቲባዮቲኮችን ለማስወገድ ውጤታማ ቴክኖሎጂ ማዘጋጀት አጣዳፊ ተግባር ነው።
ከቴትራክሳይክሊን ቡድን ውስጥ ከሚገኙት ከፊል-ሲንተቲክ አንቲባዮቲኮች አንዱ ዶክሲሳይክሊን (ዲሲ)4,5 ነው። በከርሰ ምድር ውሃ እና በገጸ ምድር ውሃ ውስጥ ያሉ የዲሲ ቅሪቶች ሊለወጡ እንደማይችሉ፣ ከ20-50% የሚሆኑት ብቻ ሜታቦሊዝም እንደሚደረግባቸው እና የተቀሩት ወደ አካባቢው እንደሚለቀቁ ተዘግቧል፣ ይህም ከባድ የአካባቢ እና የጤና ችግሮችን ያስከትላል6።
በዝቅተኛ ደረጃ ለዲሲ መጋለጥ የውሃ ውስጥ ፎቶሲንተቲክ ረቂቅ ተሕዋስያንን ሊገድል፣ የፀረ-ተሕዋስያን ባክቴሪያዎችን ስርጭት አደጋ ላይ ሊጥል እና የፀረ-ተሕዋስያንን የመቋቋም አቅም ሊጨምር ይችላል፣ ስለዚህ ይህ ብክለት ከቆሻሻ ውሃ መወገድ አለበት። በውሃ ውስጥ የዲሲ ተፈጥሯዊ መበላሸት በጣም ቀርፋፋ ሂደት ነው። እንደ ፎቶላይሲስ፣ ባዮዲግሬዴሽን እና መምጠጥ ያሉ የፊዚኮ-ኬሚካላዊ ሂደቶች በዝቅተኛ ክምችት እና በጣም ዝቅተኛ በሆነ መጠን ብቻ ሊበላሹ ይችላሉ። ሆኖም ግን፣ በጣም ኢኮኖሚያዊ፣ ቀላል፣ ለአካባቢ ተስማሚ፣ ለመያዝ ቀላል እና ቀልጣፋ ዘዴው መምጠጥ9,10 ነው።
ናኖ ዜሮ ቫለንት ብረት (nZVI) ከውሃ ውስጥ ብዙ አንቲባዮቲኮችን ማስወገድ የሚችል በጣም ኃይለኛ ቁሳቁስ ሲሆን ከእነዚህም ውስጥ ሜትሮኒዳዞል፣ ዲያዜፓም፣ ሲፕሮፍሎክሲን፣ ክሎራምፌኒኮል እና ቴትራሳይክሊን ይገኙበታል። ይህ ችሎታ የ nZVI ከፍተኛ ምላሽ ሰጪነት፣ ትልቅ የገጽታ ስፋት እና በርካታ ውጫዊ ማያያዣ ቦታዎች ባሉ አስደናቂ ባህሪያት ምክንያት ነው። ሆኖም፣ nZVI በውሃ ሚዲያ ውስጥ ለመዋሃድ የተጋለጠ ነው፣ ለምሳሌ በቫን ደር ዌልስ ኃይሎች እና ከፍተኛ መግነጢሳዊ ባህሪያት ምክንያት፣ ይህም የ nZVI10,12 ምላሽ ሰጪነትን የሚገቱ የኦክሳይድ ንብርብሮች በመፍጠር ምክንያት ብክለትን ለማስወገድ ያለውን ውጤታማነት ይቀንሳል። የ nZVI ቅንጣቶች መዋሃድ ቦታዎቻቸውን ከሱርፋክታንትስ እና ፖሊመሮች ጋር በማስተካከል ወይም ከሌሎች ናኖማቴሪያሎች ጋር በማጣመር ሊቀንስ ይችላል፣ ይህም በአካባቢያቸው ውስጥ ያላቸውን መረጋጋት ለማሻሻል አዋጭ አቀራረብ መሆኑን አረጋግጧል13,14።
ግራፊን በማር ወለላ ውስጥ የተደረደሩ የ sp2-hybridized የካርቦን አቶሞችን ያካተተ ባለ ሁለት ገጽታ የካርቦን ናኖማቴሪያል ነው። ትልቅ የገጽታ ስፋት፣ ጉልህ የሆነ የሜካኒካል ጥንካሬ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮካታሊቲክ እንቅስቃሴ፣ ከፍተኛ የሙቀት አማቂነት፣ ፈጣን የኤሌክትሮን ተንቀሳቃሽነት እና በገጹ ላይ ያሉ ኦርጋኒክ ያልሆኑ ናኖፓርቲክሎችን ለመደገፍ ተስማሚ የሆነ ተሸካሚ ቁሳቁስ አለው። የብረት ናኖፓርቲክሎች እና ግራፊን ጥምረት ከእያንዳንዱ ቁሳቁስ የግለሰብ ጥቅሞች በእጅጉ ሊበልጥ ይችላል፣ እና በከፍተኛ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያቱ ምክንያት፣ ለተሻለ የውሃ ህክምና የናኖፓርቲክሎች ምርጥ ስርጭትን ያቀርባል15.
የእፅዋት ማውጣት በተቀነሰ የግራፊን ኦክሳይድ (rGO) እና nZVI ውህደት ውስጥ በተለምዶ ጥቅም ላይ የሚውሉ ጎጂ ኬሚካል ቅነሳ ወኪሎችን ለመተካት በጣም ጥሩው አማራጭ ነው ምክንያቱም የሚገኙት፣ ርካሽ፣ አንድ ደረጃ ያላቸው፣ ለአካባቢ ተስማሚ ናቸው እና እንደ ቅነሳ ወኪሎች ሊያገለግሉ ይችላሉ። እንደ ፍላቮኖይድ እና ፊኖሊክ ውህዶች ያሉ ውህዶችም እንደ ማረጋጊያ ሆነው ያገለግላሉ። ስለዚህ፣ በዚህ ጥናት ውስጥ የrGO/nZVI ውህዶችን ለማዋሃድ የአትሪፕሌክስ ሃሊመስ ኤል. ቅጠል ማውጣት እንደ ጥገና እና መዝጊያ ወኪል ጥቅም ላይ ውሏል። ከአማራንዝሴያ ቤተሰብ የሚገኘው አትሪፕሌክስ ሃሊመስ ሰፊ የጂኦግራፊያዊ ክልል ያለው ናይትሮጅን የሚወድ ቋሚ ቁጥቋጦ ነው።
እንደ አሁናዊ ጽሑፎች ከሆነ፣ Atriplex Halimus (A. Halimus) ለመጀመሪያ ጊዜ ጥቅም ላይ የዋለው rGO/nZVI ውህዶችን እንደ ኢኮኖሚያዊ እና ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ የውህደት ዘዴ ለመስራት ነው። ስለዚህ የዚህ ሥራ ዓላማ አራት ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡ (1) የ A. Halimus የውሃ ቅጠል ማውጣትን በመጠቀም የrGO/nZVI ውህዶች እና የወላጅ nZVI ውህዶች ፊቶሲንተሲስ፣ (2) ስኬታማ አፈጣጠራቸውን ለማረጋገጥ በርካታ ዘዴዎችን በመጠቀም የፊቶሲንተሲስ ውህዶችን ባህሪ፣ (3) የዶክሲሳይክሊን አንቲባዮቲኮችን ኦርጋኒክ ብክለቶች በመምጠጥ እና በማስወገድ ረገድ የrGO እና nZVI የተመሳሳይነት ተፅእኖን ማጥናት፣ የመምጠጥ ሂደቱን ሁኔታ ማመቻቸት፣ (3) ከማቀነባበሪያ ዑደት በኋላ በተለያዩ ቀጣይነት ባላቸው ህክምናዎች ውስጥ የተዋሃዱ ቁሳቁሶችን መመርመር።
ዶክሲሳይክሊን ሃይድሮክሎራይድ (DC, MM = 480.90፣ የኬሚካል ፎርሙላ C22H24N2O·HCl፣ 98%)፣ የብረት ክሎራይድ ሄክሳሃይድሬት (FeCl3.6H2O, 97%)፣ ከሲግማ-አልድሪች፣ ዩኤስኤ የተገዛ የግራፋይት ዱቄት። ሶዲየም ሃይድሮክሳይድ (NaOH, 97%)፣ ኤታኖል (C2H5OH, 99.9%) እና ሃይድሮክሎሪክ አሲድ (HCl, 37%) የተገዙት ከሜርክ፣ ዩኤስኤ ነው። NaCl፣ KCl፣ CaCl2፣ MnCl2 እና MgCl2 የተገዙት ከቲያንጂን ኮሚዮ ኬሚካል ሪአጀንት ኩባንያ ሊሚትድ ነው። ሁሉም ሪአጀንቶች ከፍተኛ የትንታኔ ንፁህ ናቸው። ድርብ የተፈጨ ውሃ ሁሉንም የውሃ መፍትሄዎች ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ ውሏል።
የኤ. ሃሊመስ ዝርያዎች ከናይል ዴልታ እና በግብፅ የሜዲትራኒያን የባህር ዳርቻ አካባቢ ከሚገኙ ተፈጥሯዊ መኖሪያዎቻቸው ተሰብስበዋል። የእፅዋት ቁሳቁስ የተሰበሰቡት በሚመለከታቸው ብሔራዊ እና ዓለም አቀፍ መመሪያዎች መሠረት ነው። ፕሮፌሰር ማናል ፋውዚ በቡሎስ18 መሠረት የእፅዋት ናሙናዎችን ለይተዋል፣ እና የአሌክሳንድሪያ ዩኒቨርሲቲ የአካባቢ ሳይንስ መምሪያ ለሳይንሳዊ ዓላማዎች የተማሩ የእፅዋት ዝርያዎችን ለመሰብሰብ ፈቃድ ይሰጣል። የናሙና ቫውቸሮች በታንታ ዩኒቨርሲቲ ሄርባሪየም (TANE)፣ የቫውቸሮች ቁጥር 14 122–14 127፣ ለተከማቹ ቁሳቁሶች መዳረሻ የሚሰጥ የህዝብ ሄርባሪየም ውስጥ ይካሄዳሉ። በተጨማሪም አቧራ ወይም ቆሻሻ ለማስወገድ የእፅዋቱን ቅጠሎች ወደ ትናንሽ ቁርጥራጮች ይቁረጡ፣ 3 ጊዜ በቧንቧ እና በተጣራ ውሃ ያጠቡ እና ከዚያም በ50°ሴ ያድርቁ። ተክሉ ተጨፍጭፎ 5 ግራም ጥሩ ዱቄት በ100 ሚሊ ሊትር የተቀዳ ውሃ ውስጥ ተጥሎ በ70°ሴ ለ20 ደቂቃዎች ተቀላቅሏል። የተገኘው የባሲለስ ኒኮቲናኤ ጭማቂ በዋትማን ማጣሪያ ወረቀት ተጣርቶ ለተጨማሪ ጥቅም በ4°ሴ በንጹህ እና በተጸዳ ቱቦዎች ውስጥ ተከማችቷል።
በስእል 1 ላይ እንደሚታየው፣ GO የተሰራው በተሻሻለው የሃመርስ ዘዴ ከግራፋይት ዱቄት ነው። 10 ሚ.ግ የGO ዱቄት በ50 ሚሊ ሊትር ዲዮኒዝድ ውሃ ውስጥ ለ30 ደቂቃዎች በሶኒሲቲ ስር ተበትኖ፣ ከዚያም 0.9 ግራም የFeCl3 እና 2.9 ግራም የNaAc ለ60 ደቂቃዎች ተቀላቅሏል። 20 ሚሊ ሊትር የአትሪፕሌክስ ቅጠል ማውጣት በማነሳሳት ወደ ተቀላቀለው መፍትሄ ተጨምሮ በ80°ሴ ለ8 ሰዓታት ይቀራል። የተገኘው ጥቁር እገዳ ተጣርቶ ተጣርቶ ነበር። የተዘጋጁት ናኖኮምፖዚቶች በኤታኖል እና በቢዲስቲን ውሃ ታጥበው በ50°ሴ በቫክዩም ምድጃ ውስጥ ለ12 ሰዓታት ደርቀዋል።
የrGO/nZVI እና nZVI ውህዶች አረንጓዴ ውህደት እና የአትሪፕሌክስ ሃሊመስ ጭማቂን በመጠቀም የዲሲ አንቲባዮቲኮችን ከተበከለ ውሃ ማስወገድ የሚያሳይ ስዕላዊ እና ዲጂታል ፎቶግራፎች።
በአጭሩ፣ በምስል 1 ላይ እንደሚታየው፣ 0.05 M Fe3+ አየኖችን የያዘ 10 ሚሊ ሊትር የብረት ክሎራይድ መፍትሄ በ20 ሚሊ ሊትር መራራ ቅጠል ማውጣት መፍትሄ ላይ ለ60 ደቂቃዎች በመጠነኛ ማሞቂያ እና በማነሳሳት ተጨምሮበታል፣ ከዚያም መፍትሄው በ14,000 rpm (ሄርሜል፣ 15,000 rpm) ለ15 ደቂቃዎች ሴንትሪፉጅ ተደርጎበታል፣ ከዚያም 3 ጊዜ በኤታኖል እና በተጣራ ውሃ ታጥበው በአንድ ሌሊት በ60°ሴ በቫክዩም ምድጃ ውስጥ ይደርቃሉ።
በእፅዋት የተቀመሙ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች በ200-800 nm የፍተሻ ክልል ውስጥ በUV-visual spectroscopy (T70/T80 series UV/Vis spectrophotometers, PG Instruments Ltd, UK) ተለይተው ይታወቃሉ። የrGO/nZVI እና nZVI ውህዶችን መልክዓ ምድር እና የመጠን ስርጭት ለመተንተን፣ የTEM spectroscopy (JOEL፣ JEM-2100F፣ ጃፓን፣ የፍጥነት ቮልቴጅ 200 kV) ጥቅም ላይ ውሏል። ለማገገሚያ እና ለማረጋጊያ ሂደት ኃላፊነት ባላቸው የእፅዋት ማውጣት ውስጥ ሊሳተፉ የሚችሉ ተግባራዊ ቡድኖችን ለመገምገም፣ FT-IR spectroscopy ተካሂዷል (JASCO spectrometer በ4000-600 ሴ.ሜ-1 ክልል ውስጥ)። በተጨማሪም፣ የተቀመሙ ናኖማቴሪያሎችን የወለል ክፍያ ለማጥናት የzeta እምቅ ተንታኝ (Zetasizer Nano ZS Malvern) ጥቅም ላይ ውሏል። የዱቄት ናኖማቴሪያሎች የኤክስሬይ ዲፍራክሽን መለኪያዎችን ለማድረግ፣ የኤክስሬይ ዲፍራክቶሜትር (X'PERT PRO፣ ኔዘርላንድስ) ጥቅም ላይ ውሏል፣ ይህም በ2θ ክልል ውስጥ ባለው የአሁኑ (40 mA)፣ ቮልቴጅ (45 kV) እና በ2θ ክልል ውስጥ ከ20° እስከ 80° እና በCuKa1 ጨረር (\(\lambda =\) 1.54056 Ao ላይ ይሰራል። የኃይል መበታተን ኤክስሬይ ስፔክትሮሜትር (EDX) (ሞዴል JEOL JSM-IT100) በXPS ላይ ከ -10 እስከ 1350 eV፣ የቦታ መጠን 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific፣ USA) የአል K-α ሞኖክሮማቲክ ኤክስሬይዎችን ሲሰበስብ የኤለመንቱን ስብጥር ለማጥናት ኃላፊነት ነበረው። የሙሉ ስፔክትረም የማስተላለፊያ ኃይል 200 eV ሲሆን ጠባብ ስፔክትረም 50 eV ነው። የዱቄቱ ናሙና በቫክዩም ክፍል ውስጥ በሚቀመጥ የናሙና መያዣ ላይ ተጭኖ ይጫናል። የC1 ስፔክትረም የማሰሪያ ኃይልን ለመወሰን በ284.58 eV ላይ እንደ ማጣቀሻ ጥቅም ላይ ውሏል።
የተዋሃዱ rGO/nZVI ናኖኮምፖዚቶች ዶክሲሳይክሊን (ዲሲ) ከውሃ መፍትሄዎች በማስወገድ ረገድ ያላቸውን ውጤታማነት ለመፈተሽ የማድመቂያ ሙከራዎች ተከናውነዋል። የማድመቂያ ሙከራዎች በ25 ሚሊ ሊትር የኤርለንሜየር ብልቃጦች ውስጥ በ200 rpm የመንቀጥቀጥ ፍጥነት በ298 ኪ.ሜ. ላይ ተካሂደዋል። የዲሲ ክምችት መፍትሄን (1000 ppm) ከቢዲስቲል ውሃ ጋር በማዋሃድ። የrGO/nSVI መጠን በመድመቂያ ቅልጥፍና ላይ ያለውን ተጽእኖ ለመገምገም፣ የተለያዩ ክብደቶች (0.01–0.07 ግ) ያላቸው ናኖኮምፖዚቶች በ20 ሚሊ ሊትር የዲሲ መፍትሄ ላይ ተጨምረዋል። ​​የኪነቲክስ እና የመድመቂያ ኢሶተርሞችን ለማጥናት፣ 0.05 ግራም የመድመቂያው ንጥረ ነገር በሲዲ የውሃ መፍትሄ ውስጥ ተጠመቀ (25–100 ሚ.ግ. L–1)። የፒኤች (pH) በዲሲ መወገድ ላይ የሚያሳድረው ተጽእኖ በፒኤች (3-11) እና በ25°ሴ የመጀመሪያ ክምችት 50 ሚ.ግ. L-1 ጥናት ተደርጎበታል። የስርዓቱን ፒኤች አነስተኛ መጠን ያለው የHCl ወይም የNaOH መፍትሄ (Crison pH meter፣ pH meter፣ pH 25) በመጨመር ያስተካክሉ። በተጨማሪም፣ የምላሽ ሙቀት በ25-55°ሴ ክልል ውስጥ ባሉ የመምጠጥ ሙከራዎች ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ ተመርምሯል። የአዮኒክ ጥንካሬ በመምጠጥ ሂደት ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ በ50 ሚ.ግ. L-1፣ pH 3 እና 7)፣ 25°ሴ እና 0.05 ግራም የመምጠጥ መጠን በመጨመር ጥናት ተደርጎበታል። ያልተዋሃደ ዲሲ መምጠጥ የተለካው በከፍተኛ የሞገድ ርዝመት (λmax) (λmax) (λmax) 1.0 ሴ.ሜ የመንገድ ርዝመት ኳርትዝ ኩቬትስ ባለው ባለሁለት ጨረር UV-Vis spectrophotometer (T70/T80 ተከታታይ፣ PG Instruments Ltd፣ UK) በመጠቀም ነው። የዲሲ አንቲባዮቲኮች (R%፤ Eq. 1) መቶኛ መወገድ እና የዲሲ፣ qt፣ Eq. 2 (mg/g) የመምጠጥ መጠን የተለካው በሚከተለው እኩልታ ነው።
%R የዲሲ ማስወገጃ አቅም (%) ሲሆን፣ Co በ0 ሰዓት የመጀመሪያው የዲሲ ክምችት ሲሆን፣ C ደግሞ በt ጊዜ የዲሲ ክምችት ነው (mg L-1)።
qe በአንድ የአምሶርበንቱ አሃድ ክብደት (mg g-1) ውስጥ የተዋሃደው የዲሲ መጠን ሲሆን፣ Co እና Ce በቅደም ተከተል በዜሮ ጊዜ እና በተመጣጣኝነት ላይ ያሉ ክምችቶች ናቸው (mg l-1)፣ V የመፍትሄው መጠን (l) ነው፣ እና m የመምጠጥ ክብደት ሬአክታንት (g) ነው።
የSEM ምስሎች (ምስል 2A–C) የrGO/nZVI ውህድ ላሜላር ሞርፎሎጂን ያሳያሉ፣ ይህም የnZVI NPs ከrGO ወለል ጋር በተሳካ ሁኔታ መያያዝን ያሳያል። በተጨማሪም፣ በrGO ቅጠል ውስጥ አንዳንድ መጨማደዶች አሉ፣ ይህም የA. ሃሊመስ GO ወደነበረበት መመለስ ጋር በተመሳሳይ ጊዜ ኦክስጅን የያዙ ቡድኖችን ማስወገድን ያረጋግጣል። እነዚህ ትላልቅ መጨማደዶች የብረት NPs ንቁ ጭነት እንደ ቦታ ሆነው ያገለግላሉ። የnZVI ምስሎች (ምስል 2D-F) የሉላዊ ብረት NPs በጣም የተበታተኑ እና ያልተዋሃዱ መሆናቸውን አሳይቷል፣ ይህም የእፅዋት ማውጣት የእፅዋት ክፍሎች ሽፋን ባህሪ ምክንያት ነው። የቅንጣቱ መጠን ከ15-26 nm ውስጥ ይለያያል። ሆኖም፣ አንዳንድ ክልሎች የብጉር እና የጉድጓድ መዋቅር ያለው ሜሶፖረስ ሞርፎሎጂ አላቸው፣ ይህም የዲሲ ሞለኪውሎችን በnZVI ወለል ላይ የመያዝ እድልን ሊጨምር ስለሚችል የnZVI ከፍተኛ ውጤታማ የመምጠጥ አቅም ሊያቀርቡ ይችላሉ። የሮዛ ዳማስቆ ማውጣት ለ nZVI ውህደት ጥቅም ላይ ሲውል፣ የተገኙት NPዎች (NPs) እኩል ያልሆኑ፣ ባዶዎች እና የተለያዩ ቅርጾች ያሏቸው ነበሩ፣ ይህም በ Cr(VI) መምጠጥ ውስጥ ያላቸውን ውጤታማነት ቀንሶ የምላሽ ጊዜን 23 ጨምሯል። ውጤቶቹ ከኦክ እና ከበቆሎ ቅጠሎች ከተሰራው nZVI ጋር የሚጣጣሙ ናቸው፣ እነዚህም በዋናነት ግልጽ የሆነ የመዋሃድ መጠን የሌላቸው የተለያዩ ናኖሜትር መጠኖች ያሏቸው ክብ ናኖፓርቲክሎች ናቸው።
የrGO/nZVI (AC)፣ nZVI (D፣ E) ውህዶች እና የnZVI/rGO (G) እና nZVI (H) ውህዶች EDX ቅጦች የSEM ምስሎች።
የእፅዋት-የተዋሃዱ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች ኤለመንታዊ ስብጥር EDXን በመጠቀም ጥናት ተደርጎበታል (ምስል 2G፣ H)። ጥናቶች እንደሚያሳዩት nZVI ከካርቦን (38.29% በጅምላ)፣ ኦክስጅን (47.41% በጅምላ) እና ብረት (11.84% በጅምላ) የተዋቀረ ነው፣ ነገር ግን እንደ ፎስፈረስ24 ያሉ ሌሎች ንጥረ ነገሮችም ይገኛሉ፣ እነዚህም ከእፅዋት ተዋጽኦዎች ሊገኙ ይችላሉ። በተጨማሪም፣ ከፍተኛ የካርቦን እና የኦክስጅን መቶኛ የሚከሰተው በንዑስ ወለል ውስጥ ከሚገኙ የእፅዋት ተዋጽኦዎች የተገኙ የፊቶኬሚካሎች በመኖራቸው ነው። እነዚህ ንጥረ ነገሮች በrGO ላይ በእኩል ይሰራጫሉ ነገር ግን በተለያዩ ሬሾዎች፡ C (39.16 wt %)፣ O (46.98 wt %) እና Fe (10.99 wt %)፣ EDX rGO/nZVI እንዲሁም እንደ S ያሉ ሌሎች ንጥረ ነገሮች መኖራቸውን ያሳያል፣ እነዚህም ከእፅዋት ተዋጽኦዎች ጋር ሊዛመዱ የሚችሉ፣ ጥቅም ላይ ይውላሉ። በኤ. ሃሊመስ በመጠቀም በrGO/nZVI ኮምፖዚት ውስጥ ያለው የአሁኑ የC:O ጥምርታ እና የብረት ይዘት ከባህር ዛፍ ቅጠል ማውጣት በጣም የተሻለ ነው፣ ምክንያቱም የC (23.44 wt.%)፣ O (68.29 wt.%) እና Fe (8.27 wt.%) ስብጥርን ስለሚለይ 25. ናታሻ እና ሌሎች፣ 2022 ከኦክ እና ከበቆሎ ቅጠሎች የተዋሃደ ተመሳሳይ የnZVI ንጥረ ነገር ስብጥር ሪፖርት አድርገዋል እና በቅጠል ማውጣት ውስጥ የተካተቱት የፖሊፊኖል ቡድኖች እና ሌሎች ሞለኪውሎች ለቅናሽ ሂደቱ ተጠያቂ መሆናቸውን አረጋግጠዋል።
በእፅዋት ውስጥ የተዋሃደው የnZVI ሞርፎሎጂ (ምስል S2A,B) ክብ ቅርጽ ያለው እና በከፊል ያልተስተካከለ ነበር፣ አማካይ የቅንጣት መጠን 23.09 ± 3.54 nm ነው፣ ነገር ግን በቫን ደር ዋልስ ኃይሎች እና በፌሮማግኔቲዝም ምክንያት የሰንሰለት ስብስቦች ታይተዋል። ይህ በአብዛኛው ጥቃቅን እና ሉላዊ ቅንጣት ቅርፅ ከSEM ውጤቶች ጋር በጥሩ ሁኔታ ይስማማል። በ2021 የ castor bean ቅጠል ማውጣት በnZVI11 ውህደት ውስጥ ጥቅም ላይ ሲውል በአብደልፋታህ እና ሌሎችም ተመሳሳይ ምልከታ ተገኝቷል። በnZVI ውስጥ እንደ ቅነሳ ወኪል የሚያገለግሉት የሩዌላስ ቱቤሮሳ ቅጠል ማውጣት NPs ከ20 እስከ 40 nm26 ዲያሜትር ያለው ክብ ቅርጽ አላቸው።
የተቀላቀለ rGO/nZVI የተቀላቀለ የTEM ምስሎች (ምስል S2C-D) rGO ለ nZVI NPs በርካታ የመጫኛ ቦታዎችን የሚሰጥ የዳር እጥፋት እና መጨማደድ ያለው መሰረታዊ ፕላን መሆኑን አሳይተዋል፤ ይህ ላሜላር ሞርፎሎጂ የrGO ስኬታማ አሠራርንም ያረጋግጣል። በተጨማሪም፣ nZVI NPs ከ5.32 እስከ 27 nm የሆኑ የቅንጣት መጠኖች ያሉት ክብ ቅርጽ ያላቸው እና በrGO ንብርብር ውስጥ ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ ስርጭት ያላቸው ናቸው። የባሕር ዛፍ ቅጠል ማውጣት Fe NPs/rGOን ለማዋሃድ ጥቅም ላይ ውሏል፤ የTEM ውጤቶቹም በrGO ንብርብር ውስጥ ያሉት መጨማደዶች የ Fe NPs ከንጹህ Fe NPs በላይ መበተንን እንዳሻሻሉ እና የውህዶቹን ምላሽ እንደጨመሩ አረጋግጠዋል። ተመሳሳይ ውጤቶች የተገኙት ውህዱ በአማካይ 17.70 nm የሆነ የብረት ናኖፓርቲክል መጠን ባለው የአልትራሳውንድ ቴክኒኮች በመጠቀም ባጌሪ እና ሌሎች 28 ሲሆን ውህዱ የተገኘው በአማካይ 17.70 nm የሆነ የብረት ናኖፓርቲክል መጠን ባለው የአልትራሳውንድ ቴክኒኮች በመጠቀም ሲመረት ነው።
የኤ. ሃሊመስ፣ nZVI፣ GO፣ rGO እና rGO/nZVI ውህዶች የFTIR ስፔክትራ በምስል 3A ላይ ይታያል። በኤ. ሃሊመስ ቅጠሎች ውስጥ የገጽታ ተግባራዊ ቡድኖች መኖር በ3336 ሴ.ሜ-1 ላይ ይታያል፣ ይህም ከፖሊፊኖል ጋር ይዛመዳል፣ እና በፕሮቲን ከሚመረቱት የካርቦኒል ቡድኖች ጋር ይዛመዳል። እንደ 2918 ሴ.ሜ-1 ላይ ያሉ አልካኖች፣ በ1647 ሴ.ሜ-1 ላይ ያሉ አልካኖች እና በ1030 ሴ.ሜ-1 ላይ ያሉ CO-O-CO ማራዘሚያዎች ያሉ ሌሎች ቡድኖችም ታይተዋል፣ ይህም እንደ ማሸጊያ ወኪሎች ሆነው የሚያገለግሉ እና ከ Fe2+ እስከ Fe0 እና GO ወደ rGO29 ለማገገም ኃላፊነት ያላቸው የእፅዋት ክፍሎች መኖራቸውን ይጠቁማል። በአጠቃላይ፣ የnZVI ስፔክትራ እንደ መራራ ስኳር ተመሳሳይ የመምጠጥ ጫፎችን ያሳያል፣ ነገር ግን በትንሹ የተዛወረ ቦታ አላቸው። ኃይለኛ ባንድ በ3244 ሴ.ሜ-1 ላይ ከOH የመለጠጥ ንዝረት (ፌኖል) ጋር የተያያዘ ሲሆን በ1615 ላይ ያለው ጫፍ ከC=C ጋር ይዛመዳል፣ እና በ1546 እና 1011 ሴ.ሜ-1 ላይ ያሉት ባንዶች በC=O (ፖሊፊኖል እና ፍሌቮኖይድ) ዝርጋታ ምክንያት ይከሰታሉ፣ የCN - የአሮማቲክ አሚኖች እና የአሊፋቲክ አሚኖች ቡድኖች በቅደም ተከተል በ1310 ሴ.ሜ-1 እና 1190 ሴ.ሜ-1 ታይተዋል። የGO FTIR ስፔክትረም በርካታ ከፍተኛ መጠን ያለው ኦክስጅን የያዙ ቡድኖች መኖራቸውን ያሳያል፣ ከእነዚህም ውስጥ አልኮክሲ (CO) የመለጠጥ ባንድ በ1041 ሴ.ሜ-1፣ ኤፖክሲ (CO) የመለጠጥ ባንድ በ1291 ሴ.ሜ-1፣ C=O ዝርጋታ ይገኙበታል። በ1619 ሴ.ሜ-1 የC=C የመለጠጥ ንዝረቶች ባንድ፣ በ1708 ሴ.ሜ-1 ባንድ እና በ3384 ሴ.ሜ-1 ሰፊ የOH ቡድን የመለጠጥ ንዝረቶች ታዩ፣ ይህም በተሻሻለው የሃመርስ ዘዴ የተረጋገጠ ሲሆን ይህም የግራፋይት ሂደቱን በተሳካ ሁኔታ ኦክሳይድ ያደርገዋል። የrGO እና የrGO/nZVI ውህዶችን ከGO ስፔክትራ ጋር ሲያወዳድሩ፣ እንደ OH ያሉ የአንዳንድ ኦክስጅን የያዙ ቡድኖች ጥንካሬ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል፣ ሌሎች ደግሞ እንደ C=O ያሉ በ1729 ሴ.ሜ-1 ሙሉ በሙሉ ይቀንሳሉ። ይህም በGO ውስጥ ኦክስጅን የያዙ ተግባራዊ ቡድኖችን በA. ሃሊመስ ማውጣት በተሳካ ሁኔታ ማስወገድን ያሳያል። በC=C ውጥረት ውስጥ አዲስ ስለታም የrGO ባህሪያት ጫፎች በ1560 እና 1405 ሴ.ሜ-1 አካባቢ ይታያሉ፣ ይህም የGO ወደ rGO መቀነስን ያረጋግጣል። ከ1043 እስከ 1015 ሴ.ሜ-1 እና ከ982 እስከ 918 ሴ.ሜ-1 የሚደርሱ ልዩነቶች ታይተዋል፣ ምናልባትም የእፅዋት ቁሳቁስ በመካተቱ ምክንያት ሊሆን ይችላል31,32። ዌንግ እና ሌሎች፣ 2018 በGO ውስጥ በኦክሲጅን የተሞሉ ተግባራዊ ቡድኖች ጉልህ የሆነ ቅነሳ አሳይተዋል፣ ይህም በባዮሬዲክሽን የrGO ስኬታማ መፈጠርን ያረጋግጣል፣ ምክንያቱም የተቀነሰ የብረት ግራፊን ኦክሳይድ ውህዶችን ለማዋሃድ የሚያገለግሉት የባህር ዛፍ ቅጠል ተዋጽኦዎች የእፅዋት ክፍል ተግባራዊ ቡድኖችን በቅርበት የFTIR ስፔክትራ አሳይተዋል። 33.
ሀ. የጋሊየም፣ nZVI፣ rGO፣ GO፣ ኮምፖዚት rGO/nZVI (A) የFTIR ስፔክትረም። የሮentgenogrammy ኮምፖዚቶች rGO፣ GO፣ nZVI እና rGO/nZVI (B)።
የrGO/nZVI እና nZVI ውህዶች መፈጠር በአብዛኛው የተረጋገጠው በኤክስሬይ ዲፍራክሽን ቅጦች ነው (ምስል 3ለ)። ከፍተኛ የFe0 ጫፍ በ2Ɵ 44.5° ታይቷል፣ ይህም ከኢንዴክስ (110) ጋር የሚዛመድ ነው (JCPDS ቁጥር 06–0696)11። በ(311) አውሮፕላን 35.1° ላይ ያለው ሌላ ጫፍ ከማግኔትይት Fe3O4 ጋር የተያያዘ ነው፣ 63.2° በϒ-FeOOH (JCPDS ቁጥር 17-0536)34 በመኖሩ ምክንያት ከ(440) አውሮፕላን ከሚለር መረጃ ጠቋሚ ጋር ሊዛመድ ይችላል። የGO የኤክስሬይ ንድፍ በ2Ɵ 10.3° ላይ ስለታም ጫፍ እና በ21.1° ላይ ሌላ ጫፍ ያሳያል፣ ይህም የግራፋይቱን ሙሉ በሙሉ ማስወገድ እና በGO35 ገጽ ላይ ኦክስጅን የያዙ ቡድኖች መኖራቸውን ያሳያል። የrGO እና rGO/nZVI የተቀናጁ ቅጦች የባህሪይ GO ጫፎች መጥፋትን እና ለrGO እና rGO/nZVI ውህዶች በቅደም ተከተል በ2Ɵ 22.17 እና 24.7° ሰፊ የrGO ጫፎች መፈጠርን መዝግበዋል፣ ይህም በእፅዋት ተዋጽኦዎች GO በተሳካ ሁኔታ ማገገምን አረጋግጧል። ሆኖም፣ በተቀናጀ rGO/nZVI ንድፍ ውስጥ፣ ከFe0 (110) እና bcc Fe0 (200) የላቲስ ፕላን ጋር የተያያዙ ተጨማሪ ጫፎች በቅደም ተከተል በ44.9\(^\circ\) እና 65.22\(^\circ\) ታይተዋል።
የዜታ እምቅ አቅም ከቅንጣት ወለል ጋር የተያያዘ የአዮኒክ ንብርብር እና የአንድ ቁሳቁስ ኤሌክትሮስታቲክ ባህሪያትን የሚወስን እና መረጋጋትን የሚለካ የውሃ መፍትሄ መካከል ያለው አቅም ነው37። በእፅዋት የተቀመሙ nZVI፣ GO እና rGO/nZVI ውህዶች ላይ የዜታ እምቅ ትንተና በምስል S1A-C ላይ እንደሚታየው በቅደም ተከተል -20.8፣ -22 እና -27.4 mV አሉታዊ ክፍያዎች በመኖራቸው ምክንያት መረጋጋታቸውን አሳይተዋል። እንደነዚህ ያሉት ውጤቶች ከ -25 mV በታች የሆኑ የዜታ እምቅ እሴቶች ያላቸው ቅንጣቶችን የያዙ መፍትሄዎች በአጠቃላይ በእነዚህ ቅንጣቶች መካከል በኤሌክትሮስታቲክ መገፋፋት ምክንያት ከፍተኛ የመረጋጋት ደረጃ እንዳላቸው ከሚጠቅሱ በርካታ ሪፖርቶች ጋር የሚጣጣሙ ናቸው። የrGO እና nZVI ጥምረት ውህዱ የበለጠ አሉታዊ ክፍያዎችን እንዲያገኝ ያስችለዋል እና በዚህም ከGO ወይም nZVI ብቻ ከፍ ያለ መረጋጋት አለው። ስለዚህ የኤሌክትሮስታቲክ መገፋፋት ክስተት የተረጋጋ rGO/nZVI39 ውህዶች እንዲፈጠሩ ያደርጋል። የGO አሉታዊ ገጽታ በውሃ ውስጥ ያለ አግግሎሜሽን በእኩል እንዲበተን ያስችለዋል፣ ይህም ከ nZVI ጋር ለመግባባት ምቹ ሁኔታዎችን ይፈጥራል። አሉታዊ ክፍያው በመራራ ሐብሐብ ማውጣት ውስጥ የተለያዩ ተግባራዊ ቡድኖች ከመኖራቸው ጋር ሊዛመድ ይችላል፣ ይህም በ GO እና በብረት ቀዳሚዎች እና በተክሎች ማውጣት መካከል ያለውን መስተጋብር በቅደም ተከተል rGO እና nZVI እና rGO/nZVI ውስብስብ ለመፍጠር እና በ rGO/nZVI ውስብስብ መካከል ያለውን መስተጋብር ያረጋግጣል። እነዚህ የእፅዋት ውህዶች እንደ ሽፋን ወኪሎች ሆነው ሊያገለግሉ ይችላሉ፣ ምክንያቱም የተፈጠሩትን ናኖፓርቲክሎች ውህደት ስለሚከላከሉ እና በዚህም መረጋጋትን ይጨምራሉ40።
የ nZVI እና rGO/nZVI ውህዶች ኤለመንታል ቅንብር እና የቫለንታይን ሁኔታዎች በ XPS ተለይተዋል (ምስል 4)። አጠቃላይ የ XPS ጥናት እንደሚያሳየው የ rGO/nZVI ውህድ በዋናነት ከ EDS ካርታ ስራ ጋር በሚጣጣም መልኩ ከ C፣ O እና Fe ንጥረ ነገሮች የተዋቀረ መሆኑን (ምስል 4F–H) ያሳያል። የ C1s ስፔክትረም በቅደም ተከተል CC፣ CO እና C=Oን የሚወክሉ 284.59 eV፣ 286.21 eV እና 288.21 eV ሶስት ጫፎችን ያካትታል። የ O1s ስፔክትረም በሦስት ጫፎች የተከፈለ ሲሆን 531.17 eV፣ 532.97 eV እና 535.45 eVን ጨምሮ በቅደም ተከተል ለ O=CO፣ CO እና NO ቡድኖች ተመድበዋል። ሆኖም ግን፣ በ 710.43፣ 714.57 እና 724.79 eV ያሉት ጫፎች በቅደም ተከተል Fe 2p3/2፣ Fe+3 እና Fe p1/2ን ያመለክታሉ። የnZVI የXPS ስፔክትራ (ምስል 4C-E) ለC፣ O እና Fe ንጥረ ነገሮች ጫፎችን አሳይቷል። በ284.77፣ 286.25 እና 287.62 eV ላይ ያሉት ጫፎች በቅደም ተከተል CC፣ C-OH እና COን ስለሚያመለክቱ የብረት-ካርቦን ቅይጥ መኖሩን ያረጋግጣሉ። የO1s ስፔክትረም ከሶስት ጫፎች C–O/iron carbonate (531.19 eV)፣ ሃይድሮክሲል ራዲካል (532.4 eV) እና O–C=O (533.47 eV) ጋር ይዛመዳል። በ719.6 ላይ ያለው ጫፍ ከFe0 ጋር የተያያዘ ሲሆን FeOOH ደግሞ በ717.3 እና 723.7 eV ላይ ከፍተኛ ጫፎችን ያሳያል፣ በተጨማሪም በ725.8 eV ላይ ያለው ጫፍ የFe2O342.43 መኖርን ያሳያል።
የ nZVI እና rGO/nZVI ውህዶች የ XPS ጥናቶች በቅደም ተከተል (A፣ B)። የ nZVI C1ዎች (C)፣ Fe2p (D) እና O1ዎች (E) እና rGO/nZVI C1ዎች (F)፣ Fe2p (G)፣ O1s (H) ውህዶች ሙሉ ስፔክትራ።
የN2 መምጠጥ/መምጠጥ ኢሶተርም (ምስል 5A፣ B) እንደሚያሳየው የnZVI እና የrGO/nZVI ውህዶች የአይነት II አካል ናቸው። በተጨማሪም፣ የnZVI የተወሰነ የገጽታ ስፋት (SBET) በrGO ከታወረ በኋላ ከ47.4549 ወደ 152.52 m2/g ጨምሯል። ይህ ውጤት rGO ከታወረ በኋላ የnZVI መግነጢሳዊ ባህሪያት በመቀነስ ሊገለጽ ይችላል፣ በዚህም የቅንጣት ውህደትን ይቀንሳል እና የውህዶቹን የገጽታ ስፋት ይጨምራል። በተጨማሪም፣ በምስል 5C ላይ እንደሚታየው፣ የrGO/nZVI ውህደት ቀዳዳ መጠን (8.94 nm) ከመጀመሪያው nZVI (2.873 nm) ከፍ ያለ ነው። ይህ ውጤት ከኤል-ሞናኤም እና ሌሎች 45 ጋር ይስማማል።
በመጀመሪያው ክምችት መጨመር ላይ በመመስረት በrGO/nZVI ውህዶች እና በመጀመሪያው nZVI መካከል ያለውን ዲሲ የማስወገድ አቅም ለመገምገም፣ የእያንዳንዱን adsorbent (0.05 ግራም) ቋሚ መጠን ወደ ዲሲ በተለያዩ የመጀመሪያ ክምችቶች በመጨመር ንጽጽር ተደርጓል። መፍትሄውን [25] -100 mg l–1] በ25°ሴ መርምሯል። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የrGO/nZVI ውህድ የማስወገድ ውጤታማነት (94.6%) ከመጀመሪያው nZVI (90%) በዝቅተኛ ክምችት (25 mg L-1) ከፍ ያለ ነው። ሆኖም፣ የመነሻ ክምችት ወደ 100 mg L-1 ሲጨምር፣ የrGO/nZVI እና የወላጅ nZVI የማስወገድ ውጤታማነት በቅደም ተከተል ወደ 70% እና 65% ቀንሷል (ምስል 6A)፣ ይህም በአነስተኛ ንቁ ቦታዎች እና በnZVI ቅንጣቶች መበላሸት ምክንያት ሊሆን ይችላል። በተቃራኒው፣ rGO/nZVI የዲሲ ማስወገጃ ከፍተኛ ቅልጥፍና አሳይቷል፣ ይህም በrGO እና nZVI መካከል ባለው የተመሳሳይ ውጤት ምክንያት ሊሆን ይችላል፣ በዚህም ምክንያት ለመምጠጥ የሚገኙ የተረጋጉ ንቁ ቦታዎች በጣም ከፍ ያሉ ናቸው፣ እና በrGO/nZVI ሁኔታ፣ ከተጠበቀው nZVI የበለጠ ዲሲ ሊዋሃድ ይችላል። በተጨማሪም፣ በምስል 6B ላይ የrGO/nZVI እና nZVI ውህዶች የመምጠጥ አቅም በቅደም ተከተል ከ9.4 mg/g ወደ 30 mg/g እና 9 mg/g እንደጨመረ ያሳያል፣ ይህም የመጀመሪያው ክምችት ከ25-100 mg/L -1.1 ወደ 28.73 mg g-1 ጨምሯል። ስለዚህ፣ የዲሲ ማስወገጃ መጠን ከመጀመሪያው የዲሲ ክምችት ጋር አሉታዊ ግንኙነት ነበረው፣ ይህም በመፍትሔ ውስጥ ዲሲን ለመምጠጥ እና ለማስወገድ በእያንዳንዱ መምጠጫ የሚደገፉ የምላሽ ማዕከላት ውስን ቁጥር ምክንያት ነው። ስለዚህ፣ ከእነዚህ ውጤቶች በመነሳት የrGO/nZVI ውህዶች የመምጠጥ እና የመቀነስ ከፍተኛ ብቃት እንዳላቸው መደምደም ይቻላል፣ እና በrGO/nZVI ስብጥር ውስጥ ያለው rGO እንደ ማሟያ እና እንደ ተሸካሚ ቁሳቁስ ሊያገለግል ይችላል።
የrGO/nZVI እና nZVI ውህዶች የማስወገጃ ቅልጥፍና እና የዲሲ የመምጠጥ አቅም (A፣ B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1፣ T = 25 °C፣ መጠን = 0.05 ግ]፣ በመምጠጥ አቅም ላይ pH እና በrGO/nZVI ውህዶች ላይ የዲሲ የማስወገጃ ቅልጥፍና (C) [Co = 50 mg L–1፣ pH = 3–11፣ T = 25°C፣ መጠን = 0.05 ግ] ነበሩ።
የመፍትሄ ፒኤች የመምጠጥ ሂደቶችን በማጥናት ረገድ ወሳኝ ነገር ነው፣ ምክንያቱም የመምጠጥ አዮኒዜሽን፣ የዝርዝር መረጃ እና የአዮኒዜሽን ደረጃ ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል። ሙከራው የተካሄደው በ25°ሴ ሲሆን በቋሚ የመምጠጥ መጠን (0.05 ግራም) እና በፒኤች ክልል (3-11) ውስጥ 50 ሚ.ግ L-1 የመጀመሪያ ክምችት አለው። በጽሑፍ ግምገማ46 መሠረት፣ ዲሲ በተለያዩ የፒኤች ደረጃዎች በርካታ አዮኒዚዝድ ተግባራዊ ቡድኖች (ፌኖሎች፣ አሚኖ ቡድኖች፣ አልኮሆሎች) ያሉት አምፊፊሊክ ሞለኪውል ነው። በዚህም ምክንያት፣ የዲሲ የተለያዩ ተግባራት እና በrGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ ያሉ ተዛማጅ መዋቅሮች በኤሌክትሮስታቲክ መንገድ ሊገናኙ እና እንደ ካቴሽኖች፣ zwitterions እና አኒየኖች ሊኖሩ ይችላሉ፣ የዲሲ ሞለኪውል እንደ ካቲዮኒክ (DCH3+) በpH < 3.3፣ zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 እና አኒዮኒክ (DCH− ወይም DC2−) በPH 7.7 ይገኛል። በዚህም ምክንያት፣ የዲሲ የተለያዩ ተግባራት እና በrGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ ያሉ ተዛማጅ መዋቅሮች በኤሌክትሮስታቲክ መንገድ ሊገናኙ እና እንደ ካቴሽኖች፣ zwitterions እና anions ሊኖሩ ይችላሉ፣ የዲሲ ሞለኪውል እንደ ካቲዮኒክ (DCH3+) በpH < 3.3፣ zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 እና አኒዮኒክ (DCH- ወይም DC2-) በPH 7.7 ይገኛል። В результате различные функции ДК и связаных сними структур на поверхности композита rGO/nZVI эlektrostatycheski እና ሞገት ስሱሰትቮት ቪድ ካቲኖቭ, ቲቪተር-ኢዮኖቭ እና አንቶኖቭ, ሞለኪውላ ኢስዩስ (DCH3+) ለምሳሌ 7፣7። በዚህም ምክንያት፣ በrGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ ያሉ የዲሲ እና ተዛማጅ መዋቅሮች የተለያዩ ተግባራት በኤሌክትሮስታቲክ መንገድ ሊገናኙ እና በካቲኖች፣ በዝዊተርዮኖች እና በአኒየኖች መልክ ሊኖሩ ይችላሉ፤ የዲሲ ሞለኪውል እንደ ካቴሽን (DCH3+) በpH < 3.3፤ ionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 እና anionic (DCH- ወይም DC2-) በpH 7.7 ይገኛል።因此፣ ዲሲ 的各种功能和rGO/nZVI复合材料表面的相关结构可能会发生静电相互作用，并可能以阳离子、两性离子和阴离子的形式存在，ዲሲ分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+) 的形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7.因此፣ dc 的 种 功能 和 和 和 和 复合 材料并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， dc 分子 在 pH <3.3 时 阳离子 阳离子阳离子 阳离子 (dch3+)形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7. Седовательно эlektrostatycheskie ቪዛይሞዳይስትቪያ እና ስዊስቴቭቫት ቬይድ ካትዮኖቭ, ቲቪተር-ዮኖቭ እና አያንኖቭ, ሞለኩ ካቲዮንኒሚ (ДЦГ3+) pry рН < 3,3. ስለዚህ፣ በrGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ ያሉ የዲሲ እና ተዛማጅ መዋቅሮች የተለያዩ ተግባራት ወደ ኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብሮች ውስጥ ሊገቡ እና በካቲኖች፣ በዝዊተርዮን እና በአኒየኖች መልክ ሊኖሩ ይችላሉ፣ የዲሲ ሞለኪውሎች ደግሞ በፒኤች < 3.3 ላይ ካቲዮኒክ (DCH3+) ናቸው። Он существует в виде цвитер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 እና аниона (DCH- или DC2-) pH 7,7. በ3.3 < pH < 7.7 ላይ እንደ zwitterion (DCH20) እና በpH 7.7 ላይ እንደ አኒዮን (DCH- ወይም DC2-) ይገኛል።የፒኤች መጠን ከ3 ወደ 7 ሲጨምር፣ የዲሲ ማስወገጃ የመምጠጥ አቅም እና ቅልጥፍና ከ11.2 ሚ.ግ/ግ (56%) ወደ 17 ሚ.ግ/ግ (85%) ጨምሯል (ምስል 6C)። ሆኖም፣ ፒኤች ወደ 9 እና 11 ሲጨምር፣ የመምጠጥ አቅም እና የማስወገድ ቅልጥፍና በተወሰነ ደረጃ ቀንሷል፣ ከ10.6 ሚ.ግ/ግ (53%) ወደ 6 ሚ.ግ/ግ (30%)፣ በቅደም ተከተል። የፒኤች መጠን ከ3 ወደ 7 ሲጨምር፣ ዲሲዎች በዋናነት በ zwitterions መልክ ይኖሩ ነበር፣ ይህም በ rGO/nZVI ውህዶች በኤሌክትሮስታቲክ መንገድ የማይሳቡ ወይም የማይገፉ አድርጓቸዋል፣ በዋናነት በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር። ፒኤች ከ8.2 በላይ ሲጨምር፣ የመምጠጥ ወለል አሉታዊ በሆነ መልኩ ተሞልቷል፣ ስለዚህ የመምጠጥ አቅሙ በአሉታዊ ኃይል በተሞላው ዶክሲሳይክሊን እና በመምጠጥ ወለል መካከል ባለው ኤሌክትሮስታቲክ መምታት ምክንያት ቀንሷል እና ቀንሷል። ይህ አዝማሚያ በrGO/nZVI ውህዶች ላይ የዲሲ መምጠጥ በከፍተኛ የፒኤች ጥገኛ መሆኑን ይጠቁማል፣ እና ውጤቶቹም የrGO/nZVI ውህዶች በአሲድ እና ገለልተኛ ሁኔታዎች ውስጥ እንደ መምጠጥ ተስማሚ መሆናቸውን ያመለክታሉ።
የሙቀት መጠን በዲሲ የውሃ መፍትሄ መምጠጥ ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ የተከናወነው በ (25–55°ሴ) ነው። ምስል 7A የሙቀት መጨመር በ rGO/nZVI ላይ የዲሲ አንቲባዮቲኮችን የማስወገድ ውጤታማነት ላይ የሚያሳድረውን ተጽዕኖ ያሳያል፣ የማስወገጃ አቅም እና የመምጠጥ አቅም በቅደም ተከተል ከ 83.44% እና 13.9 mg/g ወደ 47% እና 7.83 mg/g እንደጨመሩ ግልጽ ነው። ይህ ጉልህ የሆነ ቅነሳ የዲሲ አየኖች የሙቀት ኃይል መጨመር ምክንያት ሊሆን ይችላል፣ ይህም ወደ መምጠጥ ይመራል47።
የሙቀት መጠን በ rGO/nZVI ውህዶች ላይ የሲዲ የማስወገጃ ቅልጥፍና እና የመምጠጥ አቅም ላይ ያለው ተጽእኖ (A) [Co = 50 mg L–1፣ pH = 7፣ መጠን = 0.05 g]፣ የማስወገጃ መጠን በማስወገጃ ቅልጥፍና እና በማስወገድ ላይ ያለው ተፅዕኖ የሲዲ ውጤታማነት የመጀመሪያ ትኩረት በ rGO/nSVI ውህደት ላይ የዲሲ ማስወገጃ አቅም እና ውጤታማነት ላይ ያለው ተጽእኖ (B) [Co = 50 mg L–1፣ pH = 7፣ T = 25°C] (C፣ D) [Co = 25–100 mg L–1፣ pH = 7፣ T = 25°C፣ መጠን = 0.05 ግ]።
የተዋሃደውን የመምጠጥ rGO/nZVI መጠን ከ0.01 ግራም ወደ 0.07 ግራም በማውጣት ቅልጥፍና እና በመምጠጥ አቅም ላይ ማሳደግ የሚያስከትለው ውጤት በምስል 7ቢ ላይ ይታያል። የመምጠጥ መጠን መጨመር የመምጠጥ አቅም ከ33.43 mg/g ወደ 6.74 mg/g እንዲቀንስ አድርጓል። ሆኖም ግን፣ የመምጠጥ መጠን ከ0.01 ግራም ወደ 0.07 ግራም ሲጨምር፣ የማስወገጃ ቅልጥፍናው ከ66.8% ወደ 96% ይጨምራል፣ ይህም በዚህ መሠረት በናኖኮምፖዚት ወለል ላይ ያሉ ንቁ ማዕከላት ብዛት መጨመር ጋር ሊዛመድ ይችላል።
የመጀመሪያው ክምችት በመምጠጥ አቅም እና የማስወገጃ ቅልጥፍና ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ [25–100 ሚ.ግ L-1፣ 25°ሴ፣ pH 7፣ መጠን 0.05 ግ] ጥናት ተደርጎበታል። የመጀመሪያው ክምችት ከ25 ሚ.ግ L-1 ወደ 100 ሚ.ግ L-1 ሲጨምር፣ የrGO/nZVI ውህደት የማስወገጃ መቶኛ ከ94.6% ወደ 65% ቀንሷል (ምስል 7C)፣ ምናልባትም የሚፈለጉት ንቁ ቦታዎች ባለመኖራቸው ምክንያት። . የDC49 ከፍተኛ ክምችቶችን ያጠባል። በሌላ በኩል፣ የመጀመሪያው ክምችት እየጨመረ ሲሄድ፣ የመምጠጥ አቅሙም ከ9.4 ሚ.ግ/ግ ወደ 30 ሚ.ግ/ግ ጨምሯል እስከ ሚዛን ​​እስኪደርስ ድረስ (ምስል 7D)። ይህ የማይቀር ምላሽ የሚከሰተው የrGO/nZVI ውህደት ወለል 50 ለመድረስ ከዲሲ አዮን የጅምላ ዝውውር መቋቋም የበለጠ የመጀመሪያ የዲሲ ክምችት ያለው የመንዳት ኃይል መጨመር ምክንያት ነው።
የመገናኛ ጊዜ እና የኪነቲክ ጥናቶች የመምጠጥ ሚዛን ጊዜን ለመረዳት ያለሙ ናቸው። በመጀመሪያ፣ በመገናኛ ጊዜ የመጀመሪያዎቹ 40 ደቂቃዎች ውስጥ የተዋሃደው የዲሲ መጠን በጠቅላላው ጊዜ ውስጥ ከተዋሃደው አጠቃላይ መጠን ግማሽ ያህል ነበር (100 ደቂቃዎች)። በመፍትሔ ውስጥ ያሉት የዲሲ ሞለኪውሎች ሲጋጩ በፍጥነት ወደ rGO/nZVI ውህደት ወለል እንዲሸጋገሩ በማድረግ ከፍተኛ የመምጠጥ ውጤት አስገኝቷል። ከ40 ደቂቃ በኋላ፣ የዲሲ መምጠጥ ከ60 ደቂቃ በኋላ ሚዛን እስኪደርስ ድረስ ቀስ በቀስ እና በዝግታ ጨምሯል (ምስል 7D)። በመጀመሪያዎቹ 40 ደቂቃዎች ውስጥ ምክንያታዊ መጠን ስለሚዋሃድ፣ ከዲሲ ሞለኪውሎች ጋር የሚፈጠሩ ግጭቶች ያነሱ ይሆናሉ እና ለማይዋጡ ሞለኪውሎች ያነሱ ንቁ ቦታዎች ይገኛሉ። ስለዚህ፣ የመምጠጥ መጠን ሊቀንስ ይችላል51።
የመምጠጥ ኪነቲክስን በተሻለ ሁኔታ ለመረዳት፣ የውሸት የመጀመሪያ ቅደም ተከተል (ምስል 8A)፣ የውሸት ሁለተኛ ቅደም ተከተል (ምስል 8B) እና የኤልቪች (ምስል 8C) ኪነቲክ ሞዴሎች የመስመር ንድፎች ጥቅም ላይ ውለዋል። ከኪነቲክ ጥናቶች (ሠንጠረዥ S1) ከተገኙት መለኪያዎች፣ የውሸት ሁለተኛ ሞዴል የመምጠጥ ኪነቲክስን ለመግለጽ በጣም ጥሩው ሞዴል መሆኑን ግልፅ ይሆናል፣ የR2 እሴት ከሌሎቹ ሁለት ሞዴሎች ከፍ ባለ ቦታ ላይ የተቀመጠበት። በተሰላው የመምጠጥ አቅም (qe፣ cal) መካከልም ተመሳሳይነት አለ። የውሸት ሁለተኛ ቅደም ተከተል እና የሙከራ እሴቶች (qe፣ exp.) የውሸት ሁለተኛ ቅደም ተከተል ከሌሎች ሞዴሎች የተሻለ ሞዴል ​​መሆኑን የሚያሳይ ተጨማሪ ማስረጃ ናቸው። በሰንጠረዥ 1 ላይ እንደሚታየው፣ የα (የመጀመሪያ የመምጠጥ መጠን) እና የβ (የመምጠጥ ቋሚ) እሴቶች የመምጠጥ መጠኑ ከመምጠጥ መጠን ከፍ ያለ መሆኑን ያረጋግጣሉ፣ ይህም ዲሲ በrGO/nZVI52 ውህድ ላይ በብቃት የመምጠጥ ዝንባሌ እንዳለው ያሳያል። .
የሐሰት-ሁለተኛ ቅደም ተከተል (A)፣ የሐሰት-የመጀመሪያ ቅደም ተከተል (B) እና የኤሎቪች (C) መስመራዊ የመምጠጥ ኪነቲክ ፕላቶች [Co = 25–100 mg l–1፣ pH = 7፣ T = 25 °C፣ መጠን = 0.05 ግ]።
የመምጠጥ ኢሶተርምስ ጥናቶች የመምጠጥ (RGO/nRVI ውህድ) የመምጠጥ አቅምን በተለያዩ የመምጠጥ ክምችት (DC) እና በስርዓት የሙቀት መጠኖች ለመወሰን ይረዳሉ። ከፍተኛው የመምጠጥ አቅም የተሰላው የላንግሙየር ኢሶተርምን በመጠቀም ሲሆን ይህም የመምጠጥ መጠኑ ተመሳሳይነት ያለው እና በመካከላቸው መስተጋብር ሳይኖር በመምጠጥ ወለል ላይ የአድሶርባቴት ሞኖላይየር መፈጠርን ያካትታል53። ሌሎች ሁለት በስፋት ጥቅም ላይ የዋሉ የኢሶተርም ሞዴሎች የፍሬንድሊች እና የቴምኪን ሞዴሎች ናቸው። የፍሬንድሊች ሞዴል የመምጠጥ አቅምን ለማስላት ጥቅም ላይ ባይውልም፣ የተለያዩ የመምጠጥ ሂደቱን ለመረዳት ይረዳል እና በመምጠጥ ላይ ያሉ ክፍት ቦታዎች የተለያዩ ጉልበት እንዳላቸው፣ የቴምኪን ሞዴል የመምጠጥ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያትን ለመረዳት ይረዳል54።
ምስሎች 9A-C የላንግሙየር፣ የፍሬንድሊች እና የቴምኪን ሞዴሎችን የመስመር ንድፎች በቅደም ተከተል ያሳያሉ። ከፍሬንድሊች (ምስል 9A) እና ከላንግሙየር (ምስል 9B) የመስመር ንድፎች የተሰሉ እና በሰንጠረዥ 2 የቀረቡት የR2 እሴቶች በrGO/nZVI ውህድ ላይ ያለው የዲሲ መምጠጥ የፍሬንድሊች (0.996) እና የላንግሙየር (0.988) ኢሶተርም ሞዴሎችን እና የቴምኪን (0.985) የሚከተል መሆኑን ያሳያሉ። የላንግሙየር ኢሶተርም ሞዴልን በመጠቀም የተሰላው ከፍተኛው የመምጠጥ አቅም (qmax) 31.61 mg g-1 ነበር። በተጨማሪም፣ የመለኪያ-አልባ የመለየት ፋክተር (RL) የተሰላው እሴት በ0 እና 1 (0.097) መካከል ሲሆን ይህም ምቹ የመምጠጥ ሂደትን ያሳያል። አለበለዚያ የተሰላው የፍሬንድሊች ቋሚ (n = 2.756) ለዚህ የመምጠጥ ሂደት ምርጫን ያሳያል። በቴምኪን ኢሶተርም መስመራዊ ሞዴል (ምስል 9C) መሠረት፣ በrGO/nZVI ውህድ ላይ የዲሲ መምጠጥ አካላዊ የመምጠጥ ሂደት ነው፣ ምክንያቱም b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55 ነው። አካላዊ መምጠጥ ብዙውን ጊዜ በደካማ የቫን ደር ዋልስ ኃይሎች የሚመጣ ቢሆንም፣ በrGO/nZVI ውህዶች ላይ ቀጥተኛ የአሁኑ መምጠጥ ዝቅተኛ የመምጠጥ ኃይል ይፈልጋል [56፣ 57]።
ፍሬውንድሊች (A)፣ ላንግሙየር (B) እና ቴምኪን (C) መስመራዊ የመምጠጥ ኢሶተርሞች [Co = 25–100 ሚ.ግ L–1፣ pH = 7፣ T = 25 °C፣ መጠን = 0.05 ግ]። በrGO/nZVI ውህዶች (D) ለዲሲ መምጠጥ የቫንት ሆፍ እኩልታ ሴራ [Co = 25–100 ሚ.ግ l-1፣ pH = 7፣ T = 25–55 °C እና መጠን = 0.05 ግ]።
ከ rGO/nZVI ውህዶች በዲሲ መወገድ ላይ የምላሽ የሙቀት ለውጥ ተጽእኖን ለመገምገም፣ እንደ ኢንትሮፒ ለውጥ (ΔS)፣ የኢንታልፒ ለውጥ (ΔH) እና ነፃ የኢነርጂ ለውጥ (ΔG) ያሉ ቴርሞዳይናሚክ መለኪያዎች ከእኩልታዎች ተሰልተዋል። 3 እና 458።
የት \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – የቴርሞዳይናሚክ ሚዛን ቋሚ፣ Ce እና CAe – rGO በመፍትሔው ውስጥ፣ በቅደም ተከተል /nZVI የዲሲ ክምችቶች በገጽታ ሚዛን ላይ። R እና RT በቅደም ተከተል የጋዝ ቋሚ እና የመምጠጥ ሙቀት ናቸው። በ1/T ላይ ያለው ፕላቲንግ ln Ke ቀጥተኛ መስመር (ምስል 9D) ይሰጣል፣ ይህም ∆S እና ∆H ሊወሰኑ ይችላሉ።
አሉታዊ ΔH እሴት ሂደቱ ውጫዊ የሙቀት መጠን መሆኑን ያሳያል። በሌላ በኩል ደግሞ የ ΔH እሴት በአካላዊ የመምጠጥ ሂደት ውስጥ ነው። በሰንጠረዥ 3 ውስጥ ያሉት አሉታዊ ΔG እሴቶች መምጠጥ የሚቻል እና ድንገተኛ ሊሆን እንደሚችል ያመለክታሉ። የ ΔS አሉታዊ እሴቶች በፈሳሽ በይነገጽ ላይ ከፍተኛ የመምጠጥ ሞለኪውሎችን ቅደም ተከተል ያመለክታሉ (ሠንጠረዥ 3)።
ሠንጠረዥ 4 የrGO/nZVI ውህድ በቀደሙት ጥናቶች ከተዘገቡት ሌሎች ምጥመጃዎች ጋር ያወዳድራል። የVGO/nCVI ውህድ ከፍተኛ የመምጠጥ አቅም እንዳለው እና የዲሲ አንቲባዮቲኮችን ከውሃ ውስጥ ለማስወገድ ተስፋ ሰጪ ቁሳቁስ ሊሆን እንደሚችል ግልፅ ነው። በተጨማሪም የrGO/nZVI ውህድ ውህዶችን መምጠጥ ፈጣን ሂደት ሲሆን የ60 ደቂቃ የእኩልታ ጊዜ አለው። የrGO/nZVI ውህድ ውህዶች እጅግ በጣም ጥሩ የመምጠጥ ባህሪያት በrGO እና nZVI ሲነርጂስቲክ ተጽእኖ ሊብራሩ ይችላሉ።
ምስሎች 10A፣ B በrGO/nZVI እና nZVI ውህዶች የዲሲ አንቲባዮቲኮችን ለማስወገድ የሚያስችል ምክንያታዊ ዘዴን ያሳያሉ። የፒኤች መጠን በዲሲ መምጠጥ ውጤታማነት ላይ ባለው ተጽእኖ ላይ በተደረጉ ሙከራዎች ውጤት መሠረት፣ የፒኤች መጠን ከ3 ወደ 7 ሲጨምር፣ በrGO/nZVI ውህደት ላይ የዲሲ መምጠጥ በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብሮች አልተቆጣጠረም፣ ምክንያቱም እንደ zwitterion ሆኖ አገልግሏል፤ ስለዚህ፣ የ pH እሴት ለውጥ የመምጠጥ ሂደቱን አልነካም። በመቀጠልም፣ የመምጠጥ ዘዴው እንደ ሃይድሮጂን ትስስር፣ ሃይድሮፎቢክ ተፅእኖዎች እና በrGO/nZVI ውህደት እና DC66 መካከል ባሉ π-π የመቆለል መስተጋብሮች ባሉ ኤሌክትሮስታቲክ ባልሆኑ መስተጋብሮች ሊቆጣጠር ይችላል። በተደራረቡ ግራፊን ገጽታዎች ላይ የአሮማቲክ አድሶርባቶች ዘዴ በ π–π የመቆለል መስተጋብሮች እንደ ዋና አንቀሳቃሽ ኃይል ተብራርቷል። ውህዱ ከግራፊን ጋር ተመሳሳይ የሆነ የተደራረበ ቁሳቁስ ሲሆን በ π-π* ሽግግር ምክንያት ከፍተኛው የመምጠጥ መጠን 233 nm ነው። በዲሲ አድሶርባቴ ሞለኪውላዊ መዋቅር ውስጥ አራት የአሮማቲክ ቀለበቶች መኖራቸውን በመወሰን፣ በአሮማቲክ ዲሲ (π-ኤሌክትሮን ተቀባይ) እና በπ-ኤሌክትሮኖች የበለፀገው ክልል በRGO ወለል /nZVI ውህዶች ላይ የπ-π-የመደራረብ መስተጋብር ዘዴ እንዳለ ገምተናል። በተጨማሪም፣ በምስል 10B ላይ እንደሚታየው፣ የrGO/nZVI ውህዶችን ከዲሲ ጋር ሞለኪውላዊ መስተጋብር ለማጥናት የFTIR ጥናቶች ተካሂደዋል፣ እና የዲሲ አድሶርባቴሽን ከተደረገ በኋላ የrGO/nZVI ውህዶች የFTIR ስፔክትራ በምስል 10B. 10b ላይ ይታያል። በ2111 ሴ.ሜ-1 አዲስ ጫፍ ታይቷል፣ ይህም ከC=C ትስስር ማዕቀፍ ንዝረት ጋር የሚዛመድ ሲሆን ይህም በ67 rGO/nZVI ወለል ላይ ተጓዳኝ ኦርጋኒክ ተግባራዊ ቡድኖች መኖራቸውን ያሳያል። ሌሎች ጫፎች ከ1561 ወደ 1548 ሴ.ሜ-1 እና ከ1399 ወደ 1360 ሴ.ሜ-1 ይለዋወጣሉ፣ ይህም የπ-π መስተጋብሮች የግራፊን እና የኦርጋኒክ ብክለቶችን በመምጠጥ ረገድ ትልቅ ሚና እንደሚጫወቱ ያረጋግጣል68,69። የዲሲ መምጠጥ ከተደረገ በኋላ፣ እንደ OH ያሉ የአንዳንድ ኦክስጅን የያዙ ቡድኖች ጥንካሬ ወደ 3270 ሴ.ሜ-1 ቀንሷል፣ ይህም የሃይድሮጂን ትስስር ከመምጠጥ ዘዴዎች አንዱ መሆኑን ይጠቁማል። ስለዚህ፣ በውጤቶቹ ላይ በመመስረት፣ በrGO/nZVI ውህደት ላይ የዲሲ መምጠጥ የሚከሰተው በዋናነት በ π-π የመቆለል ግንኙነቶች እና በ H-bonds ምክንያት ነው።
የዲሲ አንቲባዮቲኮችን በrGO/nZVI እና nZVI ውህዶች (A) የመምጠጥ ምክንያታዊ ዘዴ። የዲሲ FTIR የመምጠጥ ስፔክትራ በrGO/nZVI እና nZVI (B) ላይ።
በ3244፣ 1615፣ 1546 እና 1011 ሴ.ሜ–1 ላይ ያሉት የnZVI የመምጠጥ ባንዶች ጥንካሬ ከnZVI ጋር ሲነጻጸር በnZVI ላይ ከዲሲ መምጠጥ በኋላ ጨምሯል (ምስል 10B)፣ ይህም በዲሲ ውስጥ ካሉ የካርቦክሲሊክ አሲድ O ቡድኖች ሊሆኑ ከሚችሉ ተግባራዊ ቡድኖች ጋር ካለው መስተጋብር ጋር የተያያዘ መሆን አለበት። ሆኖም፣ በሁሉም የታዩት ባንዶች ውስጥ ያለው ይህ ዝቅተኛ የስርጭት መቶኛ ከመምጠጥ ሂደቱ በፊት ከnZVI ጋር ሲነጻጸር የፊቶሲንተቲክ መምጠጥ (nZVI) የመምጠጥ ውጤታማነት ላይ ምንም ጉልህ ለውጥ አያመለክትም። በnZVI71 ላይ በተደረጉ አንዳንድ የዲሲ ማስወገጃ ጥናቶች መሠረት፣ nZVI ከH2O ጋር ሲገናኝ፣ ኤሌክትሮኖች ይለቀቃሉ ከዚያም H+ በከፍተኛ ሁኔታ የሚቀነስ ንቁ ሃይድሮጂን ለማምረት ጥቅም ላይ ይውላል። በመጨረሻም፣ አንዳንድ የካቲዮኒክ ውህዶች ኤሌክትሮኖችን ከንቁ ሃይድሮጂን ይቀበላሉ፣ ይህም -C=N እና -C=C- ያስከትላል፣ ይህም የቤንዚን ቀለበት መከፈል ምክንያት ነው።