إزالة التآزرية للمضادات الحيوية للدوكسيسيكلين من الماء بواسطة أكسيد الجرافين الخضراء المخفضة ومجمعات الحديد النانو الصدر

شكرا لك على زيارة nature.com. إصدار المتصفح الذي تستخدمه له دعم محدود CSS. للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer). في غضون ذلك ، لضمان الدعم المستمر ، سنقدم الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
في هذا العمل ، تم تصنيع مركبات RGO/NZVI لأول مرة باستخدام إجراء بسيط وصديق للبيئة باستخدام مستخلص أوراق Sophora المصفر كعامل تقليل ومثبت للامتثال لمبادئ الكيمياء "الخضراء" ، مثل التوليف الكيميائي الأقل ضررًا. تم استخدام العديد من الأدوات للتحقق من صحة التوليف الناجح للمركبات ، مثل SEM و EDX و XPS و XRD و FTIR و Zeta ، والتي تشير إلى تصنيع مركب ناجح. تمت مقارنة سعة إزالة المركبات الجديدة و NZVI النقي بتركيزات مختلفة من الدوكسيسيكلين المضاد الحيوي للتحقيق في التأثير التآزري بين RGO و NZVI. في ظل ظروف الإزالة البالغة 25 ملجم L-1 و 25 درجة مئوية و 0.05 جم ، كان معدل الإزالة الممتزات لـ NZVI النقي 90 ٪ ، في حين أن معدل الإزالة الممتاز للدوكسيسيكلين من قبل RGO/NZVI Composite وصل إلى 94.6 ٪ ، مما يؤكد أن NZVI و RGO. تتوافق عملية الامتزاز مع أمر زائف ثانية وتتوافق بشكل جيد مع نموذج Freundlich مع قدرة امتصاص أقصى قدرها 31.61 ملغ G-1 عند 25 درجة مئوية ودرجة الحموضة 7. وقد تم اقتراح آلية معقولة لإزالة العاصمة. بالإضافة إلى ذلك ، كانت إعادة استخدام مركب RGO/NZVI 60 ٪ بعد ست دورات تجديد متتالية.
إن ندرة المياه والتلوث تشكلان الآن تهديدًا خطيرًا لجميع البلدان. في السنوات الأخيرة ، زاد تلوث المياه ، وخاصة تلوث المضادات الحيوية ، بسبب زيادة الإنتاج والاستهلاك خلال Pandemic1،2،3. لذلك ، فإن تطوير تقنية فعالة للقضاء على المضادات الحيوية في مياه الصرف الصحي هو مهمة عاجلة.
واحدة من المضادات الحيوية شبه التوافقية المقاومة من مجموعة التتراسيكلين هي الدوكسيسيكلين (DC) 4،5. تم الإبلاغ عن أنه لا يمكن استقلاب بقايا التيار المستمر في المياه الجوفية والمياه السطحية ، ولا يتم استقلاب 20 إلى 50 ٪ فقط ويتم إطلاق الباقي في البيئة ، مما يسبب مشاكل بيئية وصحية خطيرة 6.
يمكن أن يقتل التعرض للـ DC عند مستويات منخفضة الكائنات الحية الدقيقة المائية ، ويهدد انتشار البكتيريا المضادة للميكروبات ، وزيادة المقاومة المضادة للميكروبات ، لذلك يجب إزالة هذا الملوث من مياه الصرف. إن التدهور الطبيعي لـ DC في الماء هو عملية بطيئة للغاية. يمكن أن تتحلل العمليات الفيزيائية والكيميائية مثل التحلل الضوئي والتحلل الحيوي والامتصاص فقط بتركيزات منخفضة وبمعدلات منخفضة للغاية 7،8. ومع ذلك ، فإن الطريقة الأكثر اقتصادا وبسيطة وصديقة للبيئة وسهل التعامل معها والطريقة الفعالة هي الامتزاز 9،10.
Nano Zero Valent Iron (NZVI) هي مادة قوية للغاية يمكنها إزالة العديد من المضادات الحيوية من الماء ، بما في ذلك الميترونيدازول ، ديازيبام ، سيبروفلوكساسين ، كلورامفينيكول ، وتتراسيكلين. ترجع هذه القدرة إلى الخصائص المذهلة التي يتمتع بها NZVI ، مثل التفاعل العالي ، ومساحة السطح الكبيرة ، والعديد من مواقع الربط الخارجية 11. ومع ذلك ، فإن NZVI عرضة للتجميع في الوسائط المائية بسبب قوى فان دير ويلز والخصائص المغناطيسية العالية ، مما يقلل من فعاليته في إزالة الملوثات بسبب تكوين طبقات الأكسيد التي تمنع تفاعل NZVI10،12. يمكن تقليل تكتل جزيئات NZVI عن طريق تعديل أسطحها مع السطحي والبوليمرات أو من خلال الجمع بينها وبين المواد النيائية الأخرى في شكل مركبات ، والتي أثبتت أنها طريقة قابلة للحياة لتحسين استقرارها في البيئة 13،14.
الجرافين عبارة عن مادة نانوية كربونية ثنائية الأبعاد تتكون من ذرات الكربون المكررة SP2 مرتبة في شعرية قرص العسل. لديها مساحة كبيرة ، قوة ميكانيكية كبيرة ، نشاط تحفيز كهربائي ممتاز ، الموصلية الحرارية العالية ، تنقل الإلكترون السريع ، ومواد حامل مناسبة لدعم الجسيمات النانوية غير العضوية على سطحها. يمكن أن يتجاوز مزيج الجسيمات النانوية المعدنية والجرافين الفوائد الفردية لكل مادة إلى حد كبير ، وبسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية المتفوقة ، توفر توزيعًا مثاليًا للجسيمات النانوية لمعالجة المياه أكثر كفاءة 15.
تعتبر المستخلصات النباتية أفضل بديل لعوامل تقليل المواد الكيميائية الضارة التي تستخدم عادة في تخليق أكسيد الجرافين المخفض (RGO) و NZVI لأنها متوفرة ، غير مكلفة ، خطوة واحدة ، آمنة بيئيًا ، ويمكن استخدامها كعوامل تقليل. مثل الفلافونويد والمركبات الفينولية تعمل أيضا كثبات. لذلك ، تم استخدام مستخلص atriplex Halimus L. كعامل إصلاح وإغلاق لتوليف مركبات RGO/NZVI في هذه الدراسة. Atriplex Halimus من عائلة Amaranthaceae هي شجيرة معمرة محبة للنيتروجين مع مجموعة جغرافية واسعة.
وفقًا للأدب المتاح ، تم استخدام Atriplex Halimus (A. Halimus) لأول مرة لصنع مركبات RGO/NZVI كوسيلة توليف اقتصادية وصديقة للبيئة. وهكذا ، يتكون الهدف من هذا العمل من أربعة أجزاء: (1) التخليق النباتي لـ RGO/NZVI ومركبات NZVI الوالدية باستخدام A. Halimus exer extract ، (2) توصيف المركب في phytosynthes باستخدام طرق متعددة لتأكيد تصنيعها الناجح ، (3) دراسة التأثير synerginic المضادات الحيوية للدوكسيسيكلين تحت معلمات التفاعل المختلفة ، قم بتحسين شروط عملية الامتزاز ، (3) التحقيق في المواد المركبة في مختلف العلاجات المستمرة بعد دورة المعالجة.
Doxycycline hydrochloride (DC ، MM = 480.90 ، الصيغة الكيميائية C22H24N2O · HCL ، 98 ٪) ، Hexahydrate Chloride Iron (FECL3.6H2O ، 97 ٪) ، تم شراؤ مسحوق الجرافيت من Sigma-Aldrich ، الولايات المتحدة الأمريكية. تم شراء هيدروكسيد الصوديوم (NaOH ، 97 ٪) ، الإيثانول (C2H5OH ، 99.9 ٪) وحمض الهيدروكلوريك (HCL ، 37 ٪) من Merck ، الولايات المتحدة الأمريكية. تم شراء NACL ، KCL ، CACL2 ، MNCL2 و MGCL2 من شركة Tianjin Comio Chemical Congent ، Ltd. جميع الكواشف ذات النقاء التحليلي العالي. تم استخدام الماء المزدوج المقطر لإعداد جميع المحاليل المائية.
تم جمع العينات التمثيلية لـ A. Halimus من موطنها الطبيعي في دلتا النيل والأراضي على طول ساحل البحر الأبيض المتوسط. تم جمع المواد النباتية وفقًا للإرشادات الوطنية والدولية المعمول بها 17. حدد البروفيسور مانال فوزي عينات النباتات وفقًا لبولوس 18 ، ويسمح قسم العلوم البيئية بجامعة الإسكندرية بجمع أنواع النباتات المدروسة لأغراض علمية. تقام قسائم عينة في جامعة تانتا هيرباريوم (تان) ، قسائم الأرقام. 14 122–14 127 ، أحد الأعشاب العامة التي توفر الوصول إلى المواد المودعة. بالإضافة إلى ذلك ، لإزالة الغبار أو الأوساخ ، قم بقطع أوراق النبات إلى قطع صغيرة ، وشطفها 3 مرات مع الصنبور والماء المقطر ، ثم تجف عند 50 درجة مئوية. تم سحق النبات ، تم غمر 5 غرام من المسحوق الناعم في 100 مل من الماء المقطر وتم تقليبه عند 70 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة للحصول على مستخلص. تم ترشيح المستخلص الذي تم الحصول عليه من Bacillus Nicotianae من خلال ورق مرشح Whatman وتخزينه في أنابيب نظيفة ومعقمة عند 4 درجات مئوية لمزيد من الاستخدام.
كما هو مبين في الشكل 1 ، تم صنع GO من مسحوق الجرافيت بواسطة طريقة Hummers المعدلة. تم تشتت 10 ملغ من مسحوق GO في 50 مل من الماء منزوع الأيونات لمدة 30 دقيقة تحت صوتنة ، ثم تم خلط 0.9 جم من FECL3 و 2.9 جم من NAAC لمدة 60 دقيقة. تمت إضافة 20 مل من مستخلص ورقة Atriplex إلى محلول التحريك مع التحريك وغادر عند 80 درجة مئوية لمدة 8 ساعات. تم ترشيح التعليق الأسود الناتج. تم غسل المركبات النانوية المعدة بالإيثانول والمياه المعدلة ثم تجفيفها في فرن فراغ عند 50 درجة مئوية لمدة 12 ساعة.
صور تخطيفية ورقمية لتوليف أخضر لمجمعات RGO/NZVI و NZVI وإزالة المضادات الحيوية DC من الماء الملوث باستخدام مستخلص Atriplex Halimus.
باختصار ، كما هو مبين في الشكل 1 ، تمت إضافة 10 مل من محلول كلوريد الحديد الذي يحتوي على 0.05 م Fe3+ أيونات إلى 20 مل من محلول مستخلص الأوراق المري فرن الفراغ عند 60 درجة مئوية.
تميزت مركبات RGO/NZVI و NZVI المصنوعة من NZVI بواسطة التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية (T70/T80 Series UV/VISTOPHOTOMETORES ، PG Instruments LTD ، المملكة المتحدة) في نطاق المسح من 200 إلى 800 نانومتر. لتحليل التضاريس وتوزيع الحجم لمركبات RGO/NZVI و NZVI ، تم استخدام التحليل الطيفي TEM (جويل ، JEM-2100F ، اليابان ، الجهد المتسارع 200 كيلو فولت). لتقييم المجموعات الوظيفية التي يمكن أن تشارك في مقتطفات النبات المسؤولة عن عملية الاسترداد والاستقرار ، تم تنفيذ التحليل الطيفي FT-IR (مطياف Jasco في حدود 4000-600 سم -1). بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام محلل Zeta المحتمل (Zetasizer Nano ZS Malvern) لدراسة الشحنة السطحية للمواد النانوية المترتبة. بالنسبة لقياسات حيود الأشعة السينية للمواد النانوية المسحوقة ، تم استخدام مقياس حيود الأشعة السينية (X'Pert Pro ، هولندا) ، يعمل في تيار (40 مللي أمبير) ، الجهد (45 كيلو فولت) في المدى 2θ من 20 درجة إلى 80 درجة و Cuka1 (\ (\ lambda = \) 1.5405. كان مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) (نموذج JEOL JSM-IT100) مسؤولاً عن دراسة التكوين العنصري عند جمع الأشعة السينية أحادية اللون من AL K-α من -10 إلى 1350 EV على XPS ، الحجم الفوري 400 ميكرومتر K-alpha (Thermo Fisher Scientific ، USA) طاقة النقل الكاملة هي 200 EV و The Narrom IS. يتم الضغط على عينة المسحوق على حامل عينة ، يتم وضعه في غرفة فراغ. تم استخدام طيف C 1 S كمرجع في 284.58 EV لتحديد طاقة الربط.
أجريت تجارب الامتزاز لاختبار فعالية المركبات النانوية RGO/NZVI المتراكمة في إزالة الدوكسيسيكلين (DC) من المحاليل المائية. تم إجراء تجارب الامتزاز في قوارير 25 مل من Erlenmeyer بسرعة تهتز 200 دورة في الدقيقة على شاكر مداري (Stuart ، Orbital Shaker/SSL1) في 298 K. عن طريق تخفيف محلول مخزون DC (1000 جزء في المليون) مع مياه مملوءة بايست. لتقييم تأثير جرعة RGO/NSVI على كفاءة الامتزاز ، تمت إضافة المركبات النانوية ذات الأوزان المختلفة (0.01-0.07 جم) إلى 20 مل من محلول DC. لدراسة الحركية وأيزوثرس الامتزاز ، تم غمر 0.05 غرام من الامتصاص في محلول مائي من القرص المضغوط مع التركيز الأولي (25-100 ملغ L - 1). تمت دراسة تأثير الرقم الهيدروجيني على إزالة DC في درجة الحموضة (3-11) وتركيز أولي قدره 50 ملغ L-1 عند 25 درجة مئوية. اضبط الرقم الهيدروجيني للنظام عن طريق إضافة كمية صغيرة من محلول حمض الهيدروكلوريك أو NaOH (عداد PH Crison ، مقياس الرقم الهيدروجيني ، الرقم الهيدروجيني 25). بالإضافة إلى ذلك ، تم التحقيق في تأثير درجة حرارة التفاعل على تجارب الامتزاز في نطاق 25-55 درجة مئوية. تمت دراسة تأثير القوة الأيونية على عملية الامتزاز عن طريق إضافة تركيزات مختلفة من كلوريد الصوديوم (0.01-4 مول L - 1) بتركيز أولي من DC من 50 ملغ L - 1 ، الرقم الهيدروجيني 3 و 7) ، 25 درجة مئوية ، وجرعة امتصاصية تبلغ 0.05 جم. تم قياس امتزاز DC غير الممتاز باستخدام مقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجية (T70/T80 ، PG Instruments ، المملكة المتحدة) مجهز بـ 1.0 سم بطول الكوارتز الكوارتز في أقصى أطوال موجية (λmax) من 270 و 350 نانومتر. النسبة المئوية لإزالة المضادات الحيوية DC (R ٪ ؛ Eq. 1) وكمية الامتزاز من DC ، QT ، Eq. تم قياس 2 (ملغ/ز) باستخدام المعادلة التالية.
عندما تكون ٪ R هي قدرة إزالة التيار المستمر (٪) ، فإن CO هو تركيز DC الأولي في الوقت 0 ، و C هو تركيز التيار المستمر في الوقت t ، على التوالي (ملغ L-1).
عندما يكون QE هو كمية DC تم امتصاصها لكل وحدة وحدة من الممتصات (MG G-1) ، فإن CO و CE هي التركيزات في وقت الصفر وفي التوازن ، على التوالي (ملغ L-1) ، V هو حجم المحلول (L) ، و M هو كاشف كتلة الامتزاز (G).
تُظهر صور SEM (الأشكال 2A - C) التشكل الصفحي لمركب RGO/NZVI مع الجسيمات النانوية الحديدية الكروية المشتتة بشكل موحد على سطحه ، مما يشير إلى ارتباط ناجح من NZVI NPs بسطح RGO. بالإضافة إلى ذلك ، هناك بعض التجاعيد في ورقة RGO ، مما يؤكد إزالة المجموعات المحتوية على الأكسجين في وقت واحد مع استعادة A. Halimus Go. هذه التجاعيد الكبيرة تعمل كمواقع للتحميل النشط من NPs الحديد. أظهرت صور NZVI (الشكل 2D-F) أن NPs الحديد الكروي متناثر للغاية ولم يتم تجميعه ، وهو ما يرجع إلى طبيعة طلاء المكونات النباتية لمستخلص النبات. تباين حجم الجسيمات في غضون 15-26 نانومتر. ومع ذلك ، فإن بعض المناطق لديها مورفولوجيا متوسطة الحجم مع بنية من الانتفاخات والتجويف ، والتي يمكن أن توفر قدرة على امتصاص عالية فعالة من NZVI ، لأنها يمكن أن تزيد من احتمال محاصرة جزيئات DC على سطح NZVI. عندما تم استخدام مستخلص روزا دمشق لتوليف NZVI ، كانت NPs التي تم الحصول عليها غير متجانسة ، مع الفراغات والأشكال المختلفة ، مما قلل من كفاءتها في امتصاص CR (VI) وزادت وقت التفاعل 23. تتوافق النتائج مع NZVI المصنفة من أوراق البلوط والبلبري ، والتي هي أساسا الجسيمات النانوية الكروية مع مختلف أحجام النانومتر دون تكتل واضح.
صور SEM من RGO/NZVI (AC) ، NZVI (D ، E) أنماط EDX من NZVI/RGO (G) و NZVI (H) المركبات.
تمت دراسة التركيبة الأولية لمركبات RGO/NZVI و NZVI المُحسّنة باستخدام EDX (الشكل 2G ، H). تشير الدراسات إلى أن NZVI يتكون من الكربون (38.29 ٪ من الكتلة) ، والأكسجين (47.41 ٪ بالكتلة) والحديد (11.84 ٪ بالكتلة) ، ولكن هناك عناصر أخرى مثل الفسفور 24 ، والتي يمكن الحصول عليها من المستخلصات النباتية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النسبة المئوية العالية من الكربون والأكسجين ترجع إلى وجود المواد الكيميائية النباتية من مستخلصات النبات في عينات NZVI تحت السطحية. يتم توزيع هذه العناصر بالتساوي على RGO ولكن في نسب مختلفة: C (39.16 ٪ بالوزن) ، O (46.98 ٪ بالوزن) و Fe (10.99 ٪ بالوزن) ، يتم استخدام EDX RGO/NZVI أيضًا وجود عناصر أخرى مثل S ، والتي يمكن أن ترتبط برفع النباتات. تعد نسبة C: O -O -PRECTIO ومحتوى الحديد في مركب RGO/NZVI باستخدام A. HALIMUS أفضل بكثير من استخدام مستخلص أوراق الأوكالبتوس ، حيث يميز تكوين C (23.44 بالوزن ٪) ، O (68.29 ٪ بالوزن) و FE (8.27 بالوزن). WT ٪) 25. أبلغ Nataša et al. ، 2022 عن تركيبة عنصرية مماثلة من NZVI تم تصنيعها من أوراق البلوط والتجويف وأكد أن مجموعات البوليفينول والجزيئات الأخرى الموجودة في مستخلص الورقة مسؤولة عن عملية التخفيض.
كان مورفولوجيا NZVI تم تصنيعها في النباتات (الشكل S2A ، B) كروي وغير منتظم جزئيًا ، حيث بلغ متوسط ​​حجم الجسيمات 23.09 ± 3.54 نانومتر ، ومع ذلك لوحظت تجميعات السلسلة بسبب قوى فان دير والز المغناطيسية. هذا الشكل الحبيبي والكروي في الغالب يتفق بشكل جيد مع نتائج SEM. تم العثور على ملاحظة مماثلة من قبل Abdelfatah et al. في عام 2021 عندما تم استخدام مستخلص ورقة حبة الخروع في تخليق NZVI11. Ruelas Tuberosa elect مستخلص NPs المستخدم كعامل تقليل في NZVI له أيضًا شكل كروي يبلغ قطره من 20 إلى 40 نانومتر 26.
أظهرت صور TEM المركب Hybrid RGO/NZVI (الشكل S2C-D) أن RGO هي طائرة قاعدية ذات طيات هامشية وتجاعيد توفر مواقع تحميل متعددة لـ NZVI NPs ؛ هذا التشكل الصفحي يؤكد أيضا التصنيع الناجح لـ RGO. بالإضافة إلى ذلك ، يكون لـ NZVI NPs شكل كروي بأحجام الجسيمات من 5.32 إلى 27 نانومتر ويتم تضمينه في طبقة RGO مع تشتت موحد تقريبًا. تم استخدام مستخلص أوراق الأوكالبتوس لتجميع Fe NPs/RGO ؛ أكدت نتائج TEM أيضًا أن التجاعيد في طبقة RGO قد أدت إلى تحسين تشتت NPs Fe أكثر من NPs النقي وزيادة تفاعل المركبات. تم الحصول على نتائج مماثلة بواسطة Bagheri et al. 28 عندما تم تصنيع المركب باستخدام تقنيات الموجات فوق الصوتية مع متوسط ​​حجم الجسيمات النانوية الحديدية حوالي 17.70 نانومتر.
يتم عرض أطياف FTIR من A. Halimus و NZVI و GO و RGO و RGO/NZVI في التين. 3A. يظهر وجود المجموعات الوظيفية السطحية في أوراق A. halimus عند 3336 سم -1 ، وهو ما يتوافق مع البوليفينول ، و 1244 سم -1 ، وهو ما يتوافق مع مجموعات الكربونيل التي تنتجها البروتين. كما لوحظت مجموعات أخرى مثل الألكانيس في 2918 سم -1 ، وألكينات في 1647 سم -1 ، كما تم ملاحظة امتدادات Co-O-CO عند 1030 سم -1 ، مما يشير إلى وجود مكونات نباتية تعمل كعوامل الختم ومسؤولة عن الشفاء من Fe2+ إلى Fe0 والانتقال إلى RGO29. بشكل عام ، تُظهر أطياف NZVI نفس قمم الامتصاص مثل السكريات المريرة ، ولكن مع وضع تحول قليلاً. يظهر النطاق المكثف عند 3244 سم -1 المرتبط باهتزازات التمدد OH (الفينول) ، وذروة عند 1615 تتوافق مع C = C ، وتنشأ العصابات في 1546 و 1011 سم -1 بسبب تمدد C = O (Polyphenols و Flavonoids) ، CN -groups من Amines Aromatic and Aleipatic أيضًا في 1310 CM-1. يوضح طيف FTIR لـ GO وجود العديد من المجموعات التي تحتوي على الأكسجين عالي الكثافة ، بما في ذلك شريط التمدد ألكوكسي (CO) عند 1041 سم -1 ، نطاق تمتد الايبوكسي (CO) عند 1291 سم -1 ، C = O. ظهر شريط من اهتزازات تمتد C = C عند 1619 CM-1 ، وفرقة في 1708 سم -1 وشريط واسع من اهتزازات مجموعة OH في 3384 سم -1 ، والتي تم تأكيدها من خلال طريقة Hummers المحسنة ، والتي تزيد من أكسدة عملية الجرافيت. عند مقارنة مركبات RGO و RGO/NZVI مع أطياف GO ، يتم تقليل شدة بعض المجموعات المحتوية على الأكسجين ، مثل OH عند 3270 سم -1 ، بشكل كبير ، في حين أن أخرى ، مثل C = O في 1729 سم -1 ، تقل تمامًا. اختفى ، مما يشير إلى الإزالة الناجحة للمجموعات الوظيفية المحتوية على الأكسجين في GO بواسطة مستخلص A. halimus. لوحظت قمم مميزة حادة جديدة من RGO عند C = C توتر حوالي 1560 و 1405 سم -1 ، مما يؤكد تقليل GO إلى RGO. وقد لوحظت اختلافات من 1043 إلى 1015 سم -1 ومن 982 إلى 918 سم -1 ، ربما بسبب إدراج المواد النباتية 31،32. لاحظ Weng et al. ، 2018 أيضًا توهينًا كبيرًا للمجموعات الوظيفية المؤكسدة في GO ، مما يؤكد التكوين الناجح لـ RGO عن طريق الاستخراج الحيوي ، لأن مستخلصات أوراق الأوكالبتوس ، والتي تم استخدامها لتوليف مركبات أكسيد الجرافين المنخفضة من الحديد ، أظهرت قربًا طيفية FTIR من المجموعات الوظيفية للمكونات النباتية. 33.
A. FTIR Spectrum of Gallium ، NZVI ، RGO ، GO ، Composite RGO/NZVI (A). Roentgenogrammy Composites RGO ، GO ، NZVI و RGO/NZVI (B).
تم تأكيد تكوين مركبات RGO/NZVI و NZVI إلى حد كبير بواسطة أنماط حيود الأشعة السينية (الشكل 3B). وقد لوحظ ذروة FE0 عالية الكثافة عند 2ɵ 44.5 درجة ، المقابلة للفهرس (110) (JCPDS رقم 06-0696) 11. تُعزى ذروة أخرى عند 35.1 درجة من المستوى (311) إلى المغنتيت Fe3O4 ، 63.2 درجة قد يرتبط بمؤشر Miller للطائرة (440) بسبب وجود ϒ-feooh (JCPDS رقم 17-0536) 34. يُظهر نمط الأشعة السينية لـ GO ذروة حادة عند 2ɵ 10.3 درجة وذروة أخرى عند 21.1 درجة ، مما يشير إلى تقشير كامل للجرافيت وتسليط الضوء على وجود مجموعات محتوية على الأكسجين على سطح GO35. سجلت أنماط مركبة من RGO و RGO/NZVI اختفاء قمم GO المميزة وتشكيل قمم RGO العريضة في 2 2 22.17 و 24.7 درجة لمركبات RGO و RGO/NZVI ، على التوالي ، والتي أكدت الناجحة الناجحة للذهاب إلى مستخلصات النبات. ومع ذلك ، في نمط RGO/NZVI المركب ، لوحظت قمم إضافية مرتبطة بطائرة شعرية FE0 (110) و BCC FE0 (200) في 44.9 \ (^\ circ \) و 65.22 \ (^\ circ \) ، على التوالي.
إمكانات زيتا هي الإمكانية بين طبقة أيونية متصلة بسطح الجسيم ومحلول مائي يحدد الخواص الكهروستاتيكية للمادة ويقيس ثباته 37. أظهر التحليل المحتمل لـ Zeta لمركبات NZVI ، GO ، و RGO/NZVI استقرارها بسبب وجود شحنات سلبية من -20.8 ، -22 ، و -27.4 mV ، على التوالي ، على سطحها ، كما هو موضح في الشكل S1A -C. . تتوافق هذه النتائج مع العديد من التقارير التي تذكر أن الحلول التي تحتوي على جزيئات ذات قيم محتملة Zeta أقل من -25 mV تظهر عمومًا درجة عالية من الاستقرار بسبب التنافر الإلكتروستاتيكي بين هذه الجسيمات. يسمح مزيج RGO و NZVI للمركب باكتساب المزيد من الشحنات السلبية ، وبالتالي يتمتع باستقرار أعلى من GO أو NZVI وحده. لذلك ، فإن ظاهرة التنافر الإلكتروستاتيكي ستؤدي إلى تكوين مركبات RGO/NZVI39 المستقرة. يسمح السطح السلبي لـ GO أن يتم تفريقه بالتساوي في وسيط مائي بدون تكتل ، مما يخلق شروطًا مواتية للتفاعل مع NZVI. قد تترافق الشحنة السالبة مع وجود مجموعات وظيفية مختلفة في مستخلص البطيخ المرير ، مما يؤكد أيضًا التفاعل بين السلائف GO والسلائف الحديدية ومستخلص النبات لتشكيل RGO و NZVI ، على التوالي ، ومجمع RGO/NZVI. يمكن أن تعمل هذه المركبات النباتية أيضًا كعوامل السد ، لأنها تمنع تجميع الجسيمات النانوية الناتجة وبالتالي زيادة استقرارها.
تم تحديد التركيب الأولي وحالات التكافؤ لمركبات NZVI و RGO/NZVI بواسطة XPS (الشكل 4). أظهرت دراسة XPS الشاملة أن مركب RGO/NZVI يتكون بشكل أساسي من العناصر C و O و Fe ، بما يتوافق مع تعيين EDS (الشكل 4F - H). يتكون طيف C1S من ثلاث قمم عند 284.59 eV و 286.21 EV و 288.21 EV يمثل CC و CO و C = O ، على التوالي. تم تقسيم طيف O1S إلى ثلاث قمم ، بما في ذلك 531.17 EV ، 532.97 EV ، و 535.45 eV ، والتي تم تعيينها إلى O = CO ، CO ، ولا توجد مجموعات ، على التوالي. ومع ذلك ، تشير القمم عند 710.43 و 714.57 و 724.79 ev إلى Fe 2P3/2 و Fe+3 و Fe P1/2 على التوالي. أظهرت أطياف XPS من NZVI (الشكل 4C-E) قمم للعناصر C و O و Fe. قمم في 284.77 و 286.25 و 287.62 فولت تؤكد وجود سبائك الكربون الحديدية ، لأنها تشير إلى CC و C-OH و CO ، على التوالي. يتوافق طيف O1S مع ثلاث قمم كربونات C -O/الحديد (531.19 فولت) ، الجذور الهيدروكسيل (532.4 فولت) و O -C = O (533.47 EV). تُعزى الذروة عند 719.6 إلى FE0 ، بينما يُظهر FeOOH القمم عند 717.3 و 723.7 فولت ، بالإضافة إلى ذلك ، تشير الذروة عند 725.8 فولت إلى وجود FE2O342.43.
دراسات XPS لمركبات NZVI و RGO/NZVI ، على التوالي (أ ، ب). أطياف كاملة من NZVI C1S (C) ، Fe2p (D) ، و O1S (E) و RGO/NZVI C1S (F) ، Fe2P (G) ، O1S (H) مركب.
يوضح isotherm (الشكل 5A ، B) امتصاص N2/امتصاص (الشكل 5A ، B) أن مركبات NZVI و RGO/NZVI تنتمي إلى النوع الثاني. بالإضافة إلى ذلك ، زادت مساحة السطح المحددة (SBET) من NZVI من 47.4549 إلى 152.52 m2/g بعد التعمية مع RGO. يمكن تفسير هذه النتيجة من خلال الانخفاض في الخواص المغناطيسية لـ NZVI بعد التعمية RGO ، وبالتالي تقليل تجميع الجسيمات وزيادة مساحة سطح المركبات. بالإضافة إلى ذلك ، كما هو موضح في الشكل 5C ، يكون حجم المسام (8.94 نانومتر) من مركب RGO/NZVI أعلى من NZVI الأصلي (2.873 نانومتر). هذه النتيجة تتفق مع مونيم وآخرون. 45.
لتقييم قدرة الامتزاز لإزالة DC بين مركبات RGO/NZVI و NZVI الأصلي اعتمادًا على الزيادة في التركيز الأولي ، تم إجراء مقارنة عن طريق إضافة جرعة ثابتة من كل ماص (0.05 جم) إلى DC بتركيزات أولية مختلفة. حل التحقيق [25]. -100 ملغ L - 1] عند 25 درجة مئوية. أظهرت النتائج أن كفاءة الإزالة (94.6 ٪) من مركب RGO/NZVI كانت أعلى من كفاءة NZVI الأصلية (90 ٪) بتركيز أقل (25 ملغ L-1). ومع ذلك ، عندما تم زيادة تركيز البداية إلى 100 ملغ L-1 ، انخفضت كفاءة إزالة RGO/NZVI و NZVI الوالدية إلى 70 ٪ و 65 ٪ ، على التوالي (الشكل 6A) ، والتي قد تكون بسبب عدد أقل من المواقع النشطة وتدهور جزيئات NZVI. على العكس من ذلك ، أظهرت RGO/NZVI كفاءة أعلى من إزالة التيار المستمر ، والتي قد تكون بسبب تأثير تآزري بين RGO و NZVI ، حيث تكون المواقع النشطة المستقرة المتاحة للامتصاص أعلى بكثير ، وفي حالة RGO/NZVI ، يمكن أن يكون مزيد من الدفاع عن دي سي أكثر من NZVI. بالإضافة إلى ذلك ، في الشكل. يوضح 6B أن قدرة الامتزاز لمركبات RGO/NZVI و NZVI زادت من 9.4 ملغ/جم إلى 30 ملغ/جم و 9 ملغ/غرام ، على التوالي ، مع زيادة في التركيز الأولي من 25-100 ملغم/لتر. -1.1 إلى 28.73 ملغ G-1. لذلك ، كان معدل إزالة التيار المستمر مرتبطًا سلبًا بتركيز التيار المستمر الأولي ، والذي كان بسبب العدد المحدود من مراكز التفاعل التي يدعمها كل مُمتصة لامتصاص وإزالة DC في الحل. وبالتالي ، يمكن استنتاج من هذه النتائج أن مركبات RGO/NZVI لديها كفاءة أعلى من الامتزاز والانخفاض ، ويمكن استخدام RGO في تكوين RGO/NZVI كمواد ممتدة وكمواد حاملة.
وكانت كفاءة الإزالة وقدرة امتصاص DC لمركبة RGO/NZVI و NZVI (A ، B) [CO = 25 ملغ L-1-100 ملغ L-1 ، T = 25 درجة مئوية ، جرعة = 0.05 جم] ، درجة الحموضة. على قدرة الامتزاز وكفاءة إزالة التيار المستمر على مركبات RGO/NZVI (C) [CO = 50 Mg L - 1 ، pH = 3–11 ، t = 25 ° C ، جرعة = 0.05 جم].
يعد الحل الأس الهيدروجيني عاملًا مهمًا في دراسة عمليات الامتزاز ، لأنه يؤثر على درجة التأين والتحديد وتأين المادة الممتدة. تم تنفيذ التجربة عند 25 درجة مئوية مع جرعة امتصاص ثابتة (0.05 جم) وتركيز أولي قدره 50 ملغ L-1 في نطاق الأس الهيدروجيني (3-11). وفقًا لـ A Literature Review46 ، فإن العاصمة هي جزيء برمائي مع عدة مجموعات وظيفية قابلة للتأكيد (الفينولات ، مجموعات الأمينية ، الكحول) على مستويات الرقم الهيدروجيني المختلفة. نتيجة لذلك ، قد تتفاعل وظائف DC المختلفة والهياكل ذات الصلة على سطح مركب RGO/NZVI بشكل كهربائي وقد توجد ككاتيونات ، و zwitterions ، والأنيونات ، وجزيء DC ككاتيون (DCH3+) في ph <3.3 ، zwitterionic (dCh20) 3.3 <ph <7.7 و anionic (dCH−−). نتيجة لذلك ، قد تتفاعل وظائف DC المختلفة والهياكل ذات الصلة على سطح مركب RGO/NZVI بشكل كهربائي وقد توجد ككاتيونات ، و zwitterions ، والأنيون ، وجزيء DC ككاتيون (DCH3+) في ph <3.3 ، Zwitterionic (DCH20) 3.3 <ph <7.7 و anionic (DCH-). в резттате разичичные фнкци дк и сзззаных с н ними стккт н н н ноооооовافقة кззитита rgo/nzvi эектростатичесеتمر катиона (DCH3+) при р <3،3 ، цвитер-مس (DCH20) 3،3 <ph <7،7 и анионый (dch- ии dc2-) рри ph 7،7. نتيجة لذلك ، يمكن أن تتفاعل وظائف مختلفة من التيار المستمر والهياكل ذات الصلة على سطح مركب RGO/NZVI بشكل كهربائي ويمكن أن توجد في شكل الكاتيونات ، zwitterions ، والأنيونات ؛ يوجد جزيء DC ككاتيون (DCH3+) عند درجة الحموضة <3.3 ؛ الأيوني (DCH20) 3.3 <ph <7.7 والأنيون (DCH- أو DC2-) عند الرقم الهيدروجيني 7.7.因此 ， dc 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 并可能以阳离子、两性离子和阴离子的形式存在 dc 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 材料 材料 表面 表面 的 结构 可能 会 静电 相互 相互 ， 和 和 材料 表面 表面和阴离子 (dch- 或 dc2-) 在 ph 7.7。 Следовательно, различные функции ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI могут вступать в эеектрكلف катионыи (цц3+) при р <3،3. لذلك ، يمكن أن تدخل وظائف مختلفة من التيار المستمر والهياكل ذات الصلة على سطح مركب RGO/NZVI في تفاعلات إلكتروستاتيكية وتوجد في شكل الكاتيونات ، zwitterions ، والأنيونات ، في حين أن جزيئات التيار المستمر موجودة (DCH3+) عند درجة الحموضة <3.3. он сесетвует в виде цвитер-مس (DCH20) при 3،3 <ph <7،7 и аниона (dch- ии dc2-) рри 7،7. إنه موجود باعتباره Zwitterion (DCH20) عند 3.3 <ph <7.7 وأنيون (DCH- أو DC2-) عند الرقم الهيدروجيني 7.7.مع زيادة درجة الحموضة من 3 إلى 7 ، زادت قدرة الامتزاز وكفاءة إزالة التيار المستمر من 11.2 ملغ/جم (56 ٪) إلى 17 ملغ/غرام (85 ٪) (الشكل 6C). ومع ذلك ، مع زيادة الرقم الهيدروجيني إلى 9 و 11 ، انخفضت قدرة الامتزاز وكفاءة الإزالة إلى حد ما ، من 10.6 مجم/جم (53 ٪) إلى 6 ملغ/جم (30 ٪) ، على التوالي. مع زيادة الرقم الهيدروجيني من 3 إلى 7 ، كانت DCs موجودة بشكل أساسي في شكل Zwitterions ، مما جعلها لا تنجذب تقريبًا أو صدها بمركبات RGO/NZVI ، في الغالب عن طريق التفاعل الإلكتروستاتيكي. مع زيادة الرقم الهيدروجيني أعلى من 8.2 ، تم شحن سطح الامتصاص سلبًا ، وبالتالي انخفضت قدرة الامتزاز وانخفضت بسبب التنافر الكهروستاتيكي بين الدوكسيسيكلين المشحونة سلبًا وسطح الممتز. يشير هذا الاتجاه إلى أن امتصاص DC على مركبات RGO/NZVI يعتمد بشكل كبير على الرقم الهيدروجيني ، وتشير النتائج أيضًا إلى أن مركبات RGO/NZVI مناسبة كامتصاصات في ظل ظروف حمضية ومحايدة.
تم تنفيذ تأثير درجة الحرارة على امتصاص محلول مائي من DC عند (25-55 درجة مئوية). يوضح الشكل 7 أ تأثير زيادة درجة الحرارة على كفاءة إزالة المضادات الحيوية DC على RGO/NZVI ، فمن الواضح أن قدرة الإزالة وسعة الامتزاز زادت من 83.44 ٪ و 13.9 ملغ/جم إلى 47 ٪ و 7.83 ملغ/جم. ، على التوالى. قد يكون هذا الانخفاض الكبير بسبب زيادة في الطاقة الحرارية لأيونات التيار المستمر ، مما يؤدي إلى امتصاص 47.
تأثير درجة الحرارة على كفاءة الإزالة وقدرة الامتزاز للقرص المضغوط على مركبات RGO/NZVI (A) [CO = 50 mg l - 1 ، ph = 7 ، الجرعة = 0.05 جم] ، جرعة امتصاصية على كفاءة الإزالة وكفاءة الإزالة لتأثير القرص المضغوط على قدرة الامتصاص والكفاءة على RGO. 7 ، T = 25 ° C] (C ، D) [CO = 25–100 mg l - 1 ، ph = 7 ، t = 25 ° C ، جرعة = 0.05 جم].
يظهر الشكل في الشكل 0.01 جم إلى 0.07 جم على كفاءة الإزالة وقدرة الامتزاز في الشكل. 7 ب. أدت الزيادة في جرعة الممتزات إلى انخفاض في قدرة الامتزاز من 33.43 ملغ/جم إلى 6.74 ملغ/جم. ومع ذلك ، مع زيادة جرعة امتصاص من 0.01 جم إلى 0.07 جم ، تزيد كفاءة الإزالة من 66.8 ٪ إلى 96 ٪ ، والتي ، وفقًا لذلك ، قد ترتبط بزيادة في عدد المراكز النشطة على سطح المركب النانوي.
تمت دراسة تأثير التركيز الأولي على قدرة الامتزاز وكفاءة الإزالة [25-100 ملغ L-1 ، 25 درجة مئوية ، درجة الحموضة 7 ، الجرعة 0.05 جم]. عندما تم زيادة التركيز الأولي من 25 ملغ من L-1 إلى 100 ملغ L-1 ، انخفضت نسبة الإزالة لمركب RGO/NZVI من 94.6 ٪ إلى 65 ٪ (الشكل 7C) ، وربما بسبب غياب المواقع النشطة المطلوبة. . adsorbs تركيزات كبيرة من DC49. من ناحية أخرى ، مع زيادة التركيز الأولي ، زادت قدرة الامتزاز أيضًا من 9.4 ملغم/جم إلى 30 ملغ/جم حتى يتم الوصول إلى التوازن (الشكل 7D). هذا التفاعل الحتمي يرجع إلى زيادة في القوة الدافعة مع تركيز DC الأولي أكبر من مقاومة نقل الكتلة DC للوصول إلى السطح 50 من مركب RGO/NZVI.
تهدف وقت الاتصال والدراسات الحركية إلى فهم وقت التوازن للامتصاص. أولاً ، كانت كمية DC التي تم امتصاصها خلال الأربعين دقيقة الأولى من وقت التلامس ما يقرب من نصف المبلغ الإجمالي الممتص على مدار الوقت (100 دقيقة). بينما تصطدم جزيئات DC في المحلول مما تسبب في انتقالها بسرعة إلى سطح مركب RGO/NZVI مما يؤدي إلى امتصاص كبير. بعد 40 دقيقة ، زاد امتصاص DC تدريجياً وببطء حتى يتم الوصول إلى التوازن بعد 60 دقيقة (الشكل 7D). نظرًا لأن المبلغ المعقول يتم امتصاصه خلال الـ 40 دقيقة الأولى ، سيكون هناك عدد أقل من الاصطدامات مع جزيئات DC وسيتوفر عدد أقل من المواقع النشطة للجزيئات غير الممتدة. لذلك ، يمكن تخفيض معدل الامتزاز 51.
لفهم حركيات الامتزاز بشكل أفضل ، تم استخدام مؤامرات خطية من الدرجة الأولى (الشكل 8A) ، والترتيب الثاني الزائف (الشكل 8B) ، ونماذج الحركية Elovich (الشكل 8C). من المعلمات التي تم الحصول عليها من الدراسات الحركية (الجدول S1) ، يصبح من الواضح أن نموذج PseudoSecond هو أفضل نموذج لوصف حركيات الامتزاز ، حيث يتم تعيين قيمة R2 أعلى من النموذجين الآخرين. هناك أيضًا تشابه بين قدرات الامتزاز المحسوبة (QE ، Cal). يعد ترتيب الثواني الزائفة والقيم التجريبية (QE ، Exp.) دليلًا إضافيًا على أن ترتيب السترة الزائفة هو نموذج أفضل من النماذج الأخرى. كما هو موضح في الجدول 1 ، تؤكد قيم α (معدل الامتزاز الأولي) و β (ثابت الامتصاص) أن معدل الامتزاز أعلى من معدل الامتصاص ، مما يشير إلى أن DC يميل إلى adsorb بكفاءة على مركب RGO/NZVI52. .
المخططات الحركية للامتصاص الخطي من الترتيب الثاني (A) ، الترتيب الزائف الأول (B) و Elovich (C) [CO = 25–100 mg l-1 ، ph = 7 ، t = 25 درجة مئوية ، جرعة = 0.05 جم].
تساعد دراسات isotherms الامتزاز على تحديد قدرة الامتزاز للامتصاص (RGO/NRVI المركب) بتركيزات امتصاص مختلفة (DC) ودرجات حرارة النظام. تم حساب الحد الأقصى لسعة الامتزاز باستخدام isotherm langmuir ، والذي أشار إلى أن الامتزاز كان متجانسًا ويتضمن تكوين طبقة أحادية الممتزات على سطح المادة الممتدة دون تفاعل بين ur53. نماذج isotherm الأخرى المستخدمة على نطاق واسع هي نماذج Freundlich و Temkin. على الرغم من عدم استخدام نموذج Freundlich لحساب قدرة الامتزاز ، إلا أنه يساعد على فهم عملية الامتزاز غير المتجانسة وأن الشواغر على الممتزات لها طاقات مختلفة ، بينما يساعد نموذج Temkin على فهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ AdSporting54.
الأشكال 9A-C تظهر خطوط خط من طرازات Langmuir و Freindlich و Temkin ، على التوالي. تُظهر قيم R2 المحسوبة من مخططات خط Freundlich (الشكل 9A) و Langmuir (الشكل 9B) المعروضة في الجدول 2 أن امتصاص DC على مركب RGO/NZVI يتبع نماذج Freundlich (0.996) و Langmuir (0.988) isotherm و temtin (0.985). كان الحد الأقصى لسعة الامتزاز (QMAX) ، المحسوب باستخدام نموذج Langmuir isotherm ، 31.61 ملغ G-1. بالإضافة إلى ذلك ، تكون القيمة المحسوبة لعامل الفصل بدون أبعاد (RL) بين 0 و 1 (0.097) ، مما يشير إلى عملية امتصاص مواتية. خلاف ذلك ، يشير ثابت Freundlich المحسوب (ن = 2.756) إلى تفضيل لعملية الامتصاص هذه. وفقًا للنموذج الخطي لـ Temkin Isotherm (الشكل 9C) ، فإن امتصاص DC على مركب RGO/NZVI هو عملية امتصاص مادية ، لأن B هو 82 KJ Mol-1 (0.408) 55. على الرغم من أن الامتزاز المادي عادة ما يتم التوسط فيه من قبل قوى فان دير فال ، فإن الامتزاز الحالي المباشر على مركبات RGO/NZVI يتطلب طاقات امتصاص منخفضة [56 ، 57].
Freundlich (a) ، langmuir (b) ، و temkin (c) asotherms adsoReption [co = 25-100 mg l -1 ، ph = 7 ، t = 25 ° C ، جرعة = 0.05 جم]. مؤامرة من معادلة Van't Hoff لامتصاص DC بواسطة مركبات RGO/NZVI (D) [CO = 25–100 Mg L-1 ، PH = 7 ، T = 25–55 ° C والجرعة = 0.05 جم].
لتقييم تأثير تغير درجة حرارة التفاعل على إزالة DC من مركبات RGO/NZVI ، تم حساب المعلمات الديناميكية الحرارية مثل تغيير الانتروبيا (ΔS) ، وتغيير المحتوى الحراري (ΔH) ، وتغيير الطاقة الحرة (ΔG) من المعادلات. 3 و 458.
حيث \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{c} _ {e}} \) - ثابت توازن الديناميكي الحراري ، CE - RGO في المحلول ، على التوالي /nzvi dc. R و RT هي درجة حرارة الغاز ودرجة حرارة الامتزاز ، على التوالي. يعطي رسم LN KE مقابل 1/T خطًا مستقيمًا (الشكل 9D) الذي يمكن تحديد منه ∆S و ∆H.
تشير قيمة ΔH السلبية إلى أن العملية طاردة للحرارة. من ناحية أخرى ، تكون القيمة ΔH ضمن عملية الامتزاز المادي. تشير قيم ΔG السلبية في الجدول 3 إلى أن الامتزاز ممكن وعفوي. تشير القيم السلبية لـ ΔS إلى ارتفاع ترتيب جزيئات امتصاص في الواجهة السائلة (الجدول 3).
يقارن الجدول 4 مركب RGO/NZVI مع الممتزات الأخرى الواردة في الدراسات السابقة. من الواضح أن مركب VGO/NCVI لديه قدرة امتصاص عالية وقد تكون مادة واعدة لإزالة المضادات الحيوية DC من الماء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن امتصاص مركبات RGO/NZVI هو عملية سريعة مع وقت توازن قدره 60 دقيقة. يمكن تفسير خصائص الامتزاز الممتازة لمركبات RGO/NZVI من خلال التأثير التآزري لـ RGO و NZVI.
يوضح الأشكال 10A ، B الآلية العقلانية لإزالة المضادات الحيوية DC بواسطة مجمعات RGO/NZVI و NZVI. وفقًا لنتائج التجارب على تأثير الرقم الهيدروجيني على كفاءة امتصاص DC ، مع زيادة درجة الحموضة من 3 إلى 7 ، لم يتم التحكم في امتصاص DC على مركب RGO/NZVI بواسطة التفاعلات الإلكتروستاتيكية ، لأنه كان بمثابة zwitterion ؛ لذلك ، لم يؤثر التغيير في قيمة الرقم الهيدروجيني على عملية الامتزاز. في وقت لاحق ، يمكن التحكم في آلية الامتزاز من خلال التفاعلات غير الكهربائية مثل الترابط الهيدروجين ، والآثار الكارهة للماء ، وتفاعلات التراص π-π بين مركب RGO/NZVI و DC66. من المعروف جيدًا أن آلية امتصاصات العطرية على أسطح الجرافين ذات الطبقات قد تم تفسيرها من خلال تفاعلات تكديس π - π كقوة دافعة رئيسية. المركب عبارة عن مادة ذات طبقات مماثلة للجرافين مع الحد الأقصى للامتصاص عند 233 نانومتر بسبب انتقال π-π*. استنادًا إلى وجود أربع حلقات عطرية في التركيب الجزيئي لـ DC AdsoSorbate ، افترضنا أن هناك آلية للتفاعل π-π-stack بين DC العطري (مستقبل الإلكترون π) والمنطقة الغنية بالإلكترونات على سطح RGO. /NZVI المركبات. بالإضافة إلى ذلك ، كما هو موضح في الشكل. 10B ، أجريت دراسات FTIR لدراسة التفاعل الجزيئي لمركبات RGO/NZVI مع DC ، وتظهر أطياف FTIR لمركبات RGO/NZVI بعد امتصاص DC في الشكل 10 ب. 10 ب. لوحظ ذروة جديدة عند 2111 CM-1 ، وهو ما يتوافق مع اهتزاز إطار الرابطة C = C ، مما يشير إلى وجود المجموعات الوظيفية العضوية المقابلة على سطح 67 RGO/NZVI. تتحول القمم الأخرى من 1561 إلى 1548 سم -1 ومن 1399 إلى 1360 سم -1 ، مما يؤكد أيضًا أن التفاعلات π-π تلعب دورًا مهمًا في امتصاص الجرافين والملوثات العضوية 68،69. بعد امتصاص DC ، انخفضت شدة بعض المجموعات المحتوية على الأكسجين ، مثل OH ، إلى 3270 سم -1 ، مما يشير إلى أن رابطة الهيدروجين هي واحدة من آليات الامتزاز. وبالتالي ، استنادًا إلى النتائج ، يحدث امتصاص DC على مركب RGO/NZVI بشكل أساسي بسبب تفاعلات التراص π-π والرابطات H.
الآلية العقلانية لامتصاص المضادات الحيوية DC بواسطة مجمعات RGO/NZVI و NZVI (A). أطياف امتصاص FTIR من DC على RGO/NZVI و NZVI (B).
زادت شدة نطاقات الامتصاص في NZVI في 3244 و 1615 و 1546 و 1011 سم - 1 بعد امتصاص DC على NZVI (الشكل 10 ب) مقارنة مع NZVI ، والتي يجب أن تكون مرتبطة بالتفاعل مع المجموعات الوظيفية المحتملة لمجموعات حمض الكربوكسيليك في DC. ومع ذلك ، فإن هذه النسبة المئوية المنخفضة من انتقال جميع النطاقات المرصودة تشير إلى عدم وجود تغيير كبير في كفاءة الامتزاز في المادة الممتزات النباتية (NZVI) مقارنة مع NZVI قبل عملية الامتزاز. وفقًا لبعض أبحاث إزالة DC مع NZVI71 ، عندما يتفاعل NZVI مع H2O ، يتم إطلاق الإلكترونات ثم يتم استخدام H+ لإنتاج الهيدروجين النشط للغاية. أخيرًا ، تقبل بعض المركبات الكاتيونية الإلكترونات من الهيدروجين النشط ، مما يؤدي إلى -c = n و -c = c- ، والذي يعزى إلى تقسيم حلقة البنزين.