সবুজ সিন্থেটিক হ্রাসকৃত গ্রাফিন অক্সাইড এবং ন্যানো-জিরো আয়রন কমপ্লেক্স দ্বারা জল থেকে ডক্সিসাইক্লিন অ্যান্টিবায়োটিকের সিনারজিস্টিক অপসারণ

Nature.com দেখার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার ভার্সনটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সাপোর্ট রয়েছে। সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেটেড ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড অক্ষম করুন)। ইতিমধ্যে, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা সাইটটিকে স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই রেন্ডার করব।
এই কাজে, "সবুজ" রসায়নের নীতি, যেমন কম ক্ষতিকারক রাসায়নিক সংশ্লেষণ, মেনে চলার জন্য সোফোরা হলুদ পাতার নির্যাসকে হ্রাসকারী এজেন্ট এবং স্টেবিলাইজার হিসেবে ব্যবহার করে একটি সহজ এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রথমবারের মতো rGO/nZVI কম্পোজিট সংশ্লেষিত করা হয়েছিল। SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR এবং zeta পটেনশিয়ালের মতো কম্পোজিটগুলির সফল সংশ্লেষণ যাচাই করার জন্য বেশ কয়েকটি সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয়েছে, যা সফল কম্পোজিট তৈরির ইঙ্গিত দেয়। অ্যান্টিবায়োটিক ডক্সিসাইক্লিনের বিভিন্ন প্রারম্ভিক ঘনত্বে নতুন কম্পোজিট এবং বিশুদ্ধ nZVI এর অপসারণ ক্ষমতা rGO এবং nZVI এর মধ্যে সমন্বয়মূলক প্রভাব তদন্ত করার জন্য তুলনা করা হয়েছিল। 25mg L-1, 25°C এবং 0.05g অপসারণের শর্তে, বিশুদ্ধ nZVI এর শোষণকারী অপসারণের হার ছিল 90%, যেখানে rGO/nZVI কম্পোজিট দ্বারা ডক্সিসাইক্লিনের শোষণকারী অপসারণের হার 94.6% এ পৌঁছেছে, যা নিশ্চিত করে যে nZVI এবং rGO। শোষণ প্রক্রিয়াটি একটি ছদ্ম-দ্বিতীয় ক্রম অনুসারে চলে এবং ফ্রুন্ডলিচ মডেলের সাথে ভালোভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যার সর্বোচ্চ শোষণ ক্ষমতা ২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং pH ৭ তাপমাত্রায় ৩১.৬১ মিলিগ্রাম g-১। DC অপসারণের জন্য একটি যুক্তিসঙ্গত প্রক্রিয়া প্রস্তাব করা হয়েছে। এছাড়াও, টানা ছয়টি পুনর্জন্ম চক্রের পরে rGO/nZVI কম্পোজিটের পুনঃব্যবহারযোগ্যতা ছিল ৬০%।
পানির অভাব এবং দূষণ এখন সকল দেশের জন্যই একটি গুরুতর হুমকি। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, কোভিড-১৯ মহামারীর সময় উৎপাদন এবং ব্যবহার বৃদ্ধির কারণে জল দূষণ, বিশেষ করে অ্যান্টিবায়োটিক দূষণ বৃদ্ধি পেয়েছে। অতএব, বর্জ্য পানিতে অ্যান্টিবায়োটিক নির্মূলের জন্য একটি কার্যকর প্রযুক্তির বিকাশ একটি জরুরি কাজ।
টেট্রাসাইক্লিন গ্রুপের প্রতিরোধী আধা-সিন্থেটিক অ্যান্টিবায়োটিকগুলির মধ্যে একটি হল ডক্সিসাইক্লিন (DC)4,5। জানা গেছে যে ভূগর্ভস্থ জল এবং ভূপৃষ্ঠের জলে DC অবশিষ্টাংশ বিপাকীয়করণ করা যায় না, মাত্র 20-50% বিপাকীয়করণ করা হয় এবং বাকি অংশ পরিবেশে নির্গত হয়, যা গুরুতর পরিবেশগত এবং স্বাস্থ্য সমস্যা সৃষ্টি করে।
নিম্ন স্তরে DC-এর সংস্পর্শে জলজ সালোকসংশ্লেষণকারী অণুজীব মারা যেতে পারে, অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল ব্যাকটেরিয়ার বিস্তারকে হুমকির মুখে ফেলতে পারে এবং অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করতে পারে, তাই এই দূষকটি বর্জ্য জল থেকে অপসারণ করতে হবে। পানিতে DC-এর প্রাকৃতিক অবক্ষয় একটি খুব ধীর প্রক্রিয়া। ফটোলাইসিস, জৈব অবক্ষয় এবং শোষণের মতো ভৌত-রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি কেবল কম ঘনত্বে এবং খুব কম হারে অবক্ষয় করতে পারে7,8। তবে, সবচেয়ে লাভজনক, সহজ, পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ, পরিচালনা করা সহজ এবং দক্ষ পদ্ধতি হল শোষণ9,10।
ন্যানো জিরো ভ্যালেন্ট আয়রন (nZVI) একটি অত্যন্ত শক্তিশালী উপাদান যা মেট্রোনিডাজল, ডায়াজেপাম, সিপ্রোফ্লক্সাসিন, ক্লোরামফেনিকল এবং টেট্রাসাইক্লিন সহ অনেক অ্যান্টিবায়োটিক জল থেকে অপসারণ করতে পারে। এই ক্ষমতা nZVI-এর আশ্চর্যজনক বৈশিষ্ট্যের কারণে, যেমন উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতা, বৃহৎ পৃষ্ঠতল এলাকা এবং অসংখ্য বহিরাগত বাঁধাই স্থান11। যাইহোক, ভ্যান ডার ওয়েলসের বল এবং উচ্চ চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের কারণে nZVI জলীয় মাধ্যমে একত্রিত হওয়ার প্রবণতা রাখে, যা অক্সাইড স্তর তৈরির কারণে দূষক অপসারণে এর কার্যকারিতা হ্রাস করে যা nZVI10,12 এর প্রতিক্রিয়াশীলতাকে বাধা দেয়। nZVI কণার সমষ্টি তাদের পৃষ্ঠতলকে সার্ফ্যাক্ট্যান্ট এবং পলিমার দিয়ে পরিবর্তন করে অথবা কম্পোজিট আকারে অন্যান্য ন্যানোম্যাটেরিয়ালের সাথে একত্রিত করে হ্রাস করা যেতে পারে, যা পরিবেশে তাদের স্থিতিশীলতা উন্নত করার জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি হিসেবে প্রমাণিত হয়েছে13,14।
গ্রাফিন হল একটি দ্বি-মাত্রিক কার্বন ন্যানোম্যাটেরিয়াল যা মৌচাকের জালিতে সাজানো sp2-হাইব্রিডাইজড কার্বন পরমাণু দ্বারা গঠিত। এর একটি বৃহৎ পৃষ্ঠভূমি, উল্লেখযোগ্য যান্ত্রিক শক্তি, চমৎকার তড়িৎ-অনুঘটক কার্যকলাপ, উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, দ্রুত ইলেকট্রন গতিশীলতা এবং এর পৃষ্ঠে অজৈব ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে সমর্থন করার জন্য একটি উপযুক্ত বাহক উপাদান রয়েছে। ধাতব ন্যানো পার্টিকেল এবং গ্রাফিনের সংমিশ্রণ প্রতিটি উপাদানের ব্যক্তিগত সুবিধাগুলিকে অনেক বেশি ছাড়িয়ে যেতে পারে এবং এর উচ্চতর ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের কারণে, আরও দক্ষ জল শোধনের জন্য ন্যানো পার্টিকেলগুলির সর্বোত্তম বন্টন প্রদান করে15।
হ্রাসকৃত গ্রাফিন অক্সাইড (rGO) এবং nZVI সংশ্লেষণে সাধারণত ব্যবহৃত ক্ষতিকারক রাসায়নিক হ্রাসকারী এজেন্টের সর্বোত্তম বিকল্প হল উদ্ভিদের নির্যাস কারণ এগুলি সহজলভ্য, সস্তা, এক-পদক্ষেপ, পরিবেশগতভাবে নিরাপদ এবং হ্রাসকারী এজেন্ট হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। যেমন ফ্ল্যাভোনয়েড এবং ফেনোলিক যৌগগুলিও একটি স্থিতিশীলকারী হিসেবে কাজ করে। অতএব, এই গবেষণায় rGO/nZVI কম্পোজিট সংশ্লেষণের জন্য Atriplex halimus L. পাতার নির্যাস মেরামত এবং বন্ধকারী এজেন্ট হিসেবে ব্যবহার করা হয়েছে। Amaranthaceae পরিবারের Atriplex halimus হল একটি নাইট্রোজেন-প্রেমী বহুবর্ষজীবী গুল্ম যার বিস্তৃত ভৌগোলিক পরিসর 16।
উপলব্ধ সাহিত্য অনুসারে, Atriplex হ্যালিমাস (A. হ্যালিমাস) প্রথমে একটি অর্থনৈতিক এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ সংশ্লেষণ পদ্ধতি হিসেবে rGO/nZVI কম্পোজিট তৈরিতে ব্যবহৃত হয়েছিল। সুতরাং, এই কাজের লক্ষ্য চারটি অংশ নিয়ে গঠিত: (1) A. হ্যালিমাস জলজ পাতার নির্যাস ব্যবহার করে rGO/nZVI এবং প্যারেন্টাল nZVI কম্পোজিটগুলির ফাইটোসিন্থেসিস, (2) সফলভাবে তৈরি নিশ্চিত করার জন্য একাধিক পদ্ধতি ব্যবহার করে ফাইটোসিন্থেসাইজড কম্পোজিটগুলির বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ, (3) বিভিন্ন প্রতিক্রিয়া পরামিতিগুলির অধীনে ডক্সিসাইক্লিন অ্যান্টিবায়োটিকের জৈব দূষক শোষণ এবং অপসারণে rGO এবং nZVI এর সমন্বয়মূলক প্রভাব অধ্যয়ন করা, শোষণ প্রক্রিয়ার শর্তগুলি অনুকূল করা, (3) প্রক্রিয়াকরণ চক্রের পরে বিভিন্ন ক্রমাগত চিকিত্সায় যৌগিক পদার্থগুলি তদন্ত করা।
ডক্সিসাইক্লিন হাইড্রোক্লোরাইড (DC, MM = 480.90, রাসায়নিক সূত্র C22H24N2O·HCl, 98%), আয়রন ক্লোরাইড হেক্সাহাইড্রেট (FeCl3.6H2O, 97%), গ্রাফাইট পাউডার সিগমা-অ্যালড্রিচ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র থেকে কেনা হয়েছিল। সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH, 97%), ইথানল (C2H5OH, 99.9%) এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl, 37%) মার্ক, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র থেকে কেনা হয়েছিল। NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 এবং MgCl2 তিয়ানজিন কমিও কেমিক্যাল রিএজেন্ট কোং লিমিটেড থেকে কেনা হয়েছিল। সমস্ত রিএজেন্ট উচ্চ বিশ্লেষণাত্মক বিশুদ্ধতার। সমস্ত জলীয় দ্রবণ প্রস্তুত করতে ডাবল-পাতিত জল ব্যবহার করা হয়েছিল।
নীল নদের বদ্বীপ এবং মিশরের ভূমধ্যসাগরীয় উপকূল বরাবর তাদের প্রাকৃতিক আবাসস্থল থেকে A. হ্যালিমাসের প্রতিনিধিত্বমূলক নমুনা সংগ্রহ করা হয়েছে। প্রযোজ্য জাতীয় এবং আন্তর্জাতিক নির্দেশিকা অনুসারে উদ্ভিদ উপাদান সংগ্রহ করা হয়েছে17। অধ্যাপক মানাল ফাওজি Boulos18 অনুসারে উদ্ভিদ নমুনা সনাক্ত করেছেন এবং আলেকজান্দ্রিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের পরিবেশ বিজ্ঞান বিভাগ বৈজ্ঞানিক উদ্দেশ্যে অধ্যয়ন করা উদ্ভিদ প্রজাতির সংগ্রহের অনুমোদন দেয়। নমুনা ভাউচারগুলি Tanta University Herbarium (TANE), ভাউচার নং 14 122–14 127-এ রাখা হয়, এটি একটি পাবলিক হার্বেরিয়াম যা জমা হওয়া উপকরণগুলিতে অ্যাক্সেস প্রদান করে। এছাড়াও, ধুলো বা ময়লা অপসারণের জন্য, গাছের পাতা ছোট ছোট টুকরো করে কেটে নিন, কল এবং পাতিত জল দিয়ে 3 বার ধুয়ে ফেলুন এবং তারপর 50°C তাপমাত্রায় শুকিয়ে নিন। গাছটি চূর্ণ করা হয়েছিল, 5 গ্রাম সূক্ষ্ম গুঁড়ো 100 মিলি পাতিত জলে ডুবিয়ে 70°C তাপমাত্রায় 20 মিনিটের জন্য নাড়তে হয়েছিল যাতে একটি নির্যাস পাওয়া যায়। ব্যাসিলাস নিকোটিয়ানের প্রাপ্ত নির্যাসটি হোয়াটম্যান ফিল্টার পেপারের মাধ্যমে ফিল্টার করা হয়েছিল এবং আরও ব্যবহারের জন্য 4°C তাপমাত্রায় পরিষ্কার এবং জীবাণুমুক্ত টিউবে সংরক্ষণ করা হয়েছিল।
চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে, পরিবর্তিত হামার পদ্ধতিতে গ্রাফাইট পাউডার থেকে GO তৈরি করা হয়েছিল। ১০ মিলিগ্রাম GO পাউডার ৫০ মিলি ডিআয়োনাইজড জলে ৩০ মিনিটের জন্য সোনিকেশনের অধীনে ছড়িয়ে দেওয়া হয়েছিল, এবং তারপর ০.৯ গ্রাম FeCl3 এবং ২.৯ গ্রাম NaAc ৬০ মিনিটের জন্য মিশ্রিত করা হয়েছিল। ২০ মিলি অ্যাট্রিপ্লেক্স পাতার নির্যাস নাড়াচাড়া করে নাড়াচাড়া করা দ্রবণে যোগ করা হয়েছিল এবং ৮০°C তাপমাত্রায় ৮ ঘন্টা রেখে দেওয়া হয়েছিল। ফলস্বরূপ কালো সাসপেনশন ফিল্টার করা হয়েছিল। প্রস্তুত ন্যানোকম্পোজিটগুলি ইথানল এবং বিডিস্টিল করা জল দিয়ে ধুয়ে ৫০°C তাপমাত্রায় ১২ ঘন্টা ভ্যাকুয়াম ওভেনে শুকানো হয়েছিল।
অ্যাট্রিপ্লেক্স হ্যালিমাস নির্যাস ব্যবহার করে দূষিত পানি থেকে rGO/nZVI এবং nZVI কমপ্লেক্সের সবুজ সংশ্লেষণ এবং ডিসি অ্যান্টিবায়োটিক অপসারণের পরিকল্পিত এবং ডিজিটাল ছবি।
সংক্ষেপে, চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে, ০.০৫ M Fe3+ আয়ন ধারণকারী ১০ মিলি আয়রন ক্লোরাইড দ্রবণ ২০ মিলি তিক্ত পাতার নির্যাস দ্রবণে ৬০ মিনিটের জন্য মাঝারি তাপ এবং নাড়াচাড়ার মাধ্যমে ড্রপওয়াইজে যোগ করা হয়েছিল, এবং তারপর দ্রবণটিকে ১৪,০০০ rpm (হার্মেল, ১৫,০০০ rpm) এ ১৫ মিনিটের জন্য সেন্ট্রিফিউজ করা হয়েছিল যাতে কালো কণা তৈরি হয়, যা পরে ইথানল এবং পাতিত জল দিয়ে ৩ বার ধুয়ে ৬০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ভ্যাকুয়াম ওভেনে রাতারাতি শুকানো হয়েছিল।
উদ্ভিদ-সংশ্লেষিত rGO/nZVI এবং nZVI কম্পোজিটগুলিকে 200-800 nm স্ক্যানিং পরিসরে UV-দৃশ্যমান বর্ণালী (T70/T80 সিরিজ UV/Vis বর্ণালীফটোমিটার, PG Instruments Ltd, UK) দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল। rGO/nZVI এবং nZVI কম্পোজিটগুলির ভূ-সংস্থান এবং আকার বন্টন বিশ্লেষণ করার জন্য, TEM বর্ণালী (JOEL, JEM-2100F, জাপান, ত্বরণকারী ভোল্টেজ 200 kV) ব্যবহার করা হয়েছিল। পুনরুদ্ধার এবং স্থিতিশীলকরণ প্রক্রিয়ার জন্য দায়ী উদ্ভিদ নির্যাসে জড়িত কার্যকরী গোষ্ঠীগুলি মূল্যায়ন করার জন্য, FT-IR বর্ণালী (4000-600 cm-1 পরিসরে JASCO বর্ণালী) করা হয়েছিল। এছাড়াও, সংশ্লেষিত ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলির পৃষ্ঠের চার্জ অধ্যয়ন করার জন্য একটি zeta সম্ভাব্য বিশ্লেষক (Zetasizer Nano ZS Malvern) ব্যবহার করা হয়েছিল। গুঁড়ো ন্যানোম্যাটেরিয়ালের এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন পরিমাপের জন্য, একটি এক্স-রে ডিফ্র্যাক্টোমিটার (X'PERT PRO, নেদারল্যান্ডস) ব্যবহার করা হয়েছিল, যা কারেন্ট (40 mA), ভোল্টেজ (45 kV) 2θ রেঞ্জে 20° থেকে 80° এবং CuKa1 বিকিরণ (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao) এ কাজ করত। শক্তি বিচ্ছুরক এক্স-রে স্পেকট্রোমিটার (EDX) (মডেল JEOL JSM-IT100) XPS-এ -10 থেকে 1350 eV পর্যন্ত Al K-α একরঙা এক্স-রে সংগ্রহ করার সময় মৌলিক গঠন অধ্যয়নের জন্য দায়ী ছিল, স্পট সাইজ 400 μm K-ALPHA (থার্মো ফিশার সায়েন্টিফিক, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র)। পূর্ণ বর্ণালীর সংক্রমণ শক্তি 200 eV এবং সংকীর্ণ বর্ণালী 50 eV। পাউডার নমুনাটি একটি নমুনা ধারকের উপর চাপানো হয়, যা একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে স্থাপন করা হয়। বাঁধাই শক্তি নির্ধারণের জন্য 284.58 eV তে C 1 s বর্ণালীকে একটি রেফারেন্স হিসেবে ব্যবহার করা হয়েছিল।
জলীয় দ্রবণ থেকে ডক্সিসাইক্লিন (DC) অপসারণে সংশ্লেষিত rGO/nZVI ন্যানোকম্পোজিটগুলির কার্যকারিতা পরীক্ষা করার জন্য শোষণ পরীক্ষা করা হয়েছিল। 298 K তাপমাত্রায় একটি অরবিটাল শেকার (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) এর উপর 25 মিলি এরলেনমেয়ার ফ্লাস্কে 200 rpm গতিতে শোষণ পরীক্ষা করা হয়েছিল। ডিসি স্টক দ্রবণ (1000 ppm) বিডিস্টিলড জল দিয়ে পাতলা করে। শোষণ দক্ষতার উপর rGO/nSVI ডোজের প্রভাব মূল্যায়ন করার জন্য, বিভিন্ন ওজনের (0.01–0.07 গ্রাম) ন্যানোকম্পোজিটগুলি 20 মিলি DC দ্রবণে যোগ করা হয়েছিল। গতিবিদ্যা এবং শোষণ আইসোথার্মগুলি অধ্যয়ন করার জন্য, 0.05 গ্রাম শোষণকারীকে প্রাথমিক ঘনত্ব (25–100 mg L–1) সহ CD এর জলীয় দ্রবণে ডুবিয়ে রাখা হয়েছিল। DC অপসারণের উপর pH এর প্রভাব pH (3–11) এবং 25°C তাপমাত্রায় 50 mg L-1 এর প্রাথমিক ঘনত্বে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। অল্প পরিমাণে HCl বা NaOH দ্রবণ (Crison pH মিটার, pH মিটার, pH 25) যোগ করে সিস্টেমের pH সামঞ্জস্য করুন। এছাড়াও, 25-55°C পরিসরে শোষণ পরীক্ষায় বিক্রিয়ার তাপমাত্রার প্রভাব তদন্ত করা হয়েছিল। 50 mg L–1, pH 3 এবং 7), 25°C এর DC এর প্রাথমিক ঘনত্বে NaCl (0.01–4 mol L–1) এর বিভিন্ন ঘনত্ব এবং 0.05 গ্রাম শোষণকারী ডোজ যোগ করে শোষণ প্রক্রিয়ার উপর আয়নিক শক্তির প্রভাব অধ্যয়ন করা হয়েছিল। শোষণহীন DC-এর শোষণ পরিমাপ করা হয়েছিল একটি ডুয়াল বিম UV-Vis স্পেকট্রোফটোমিটার (T70/T80 সিরিজ, PG Instruments Ltd, UK) ব্যবহার করে যা সর্বোচ্চ তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λসর্বোচ্চ) 270 এবং 350 nm-এ 1.0 সেমি পাথ দৈর্ঘ্যের কোয়ার্টজ কিউভেট দিয়ে সজ্জিত। DC অ্যান্টিবায়োটিকের অপসারণের শতাংশ (R%; সমীকরণ 1) এবং DC, qt, সমীকরণ 2 (mg/g) এর শোষণ পরিমাণ নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল।
যেখানে %R হল DC অপসারণ ক্ষমতা (%), Co হল 0 সময়ে প্রাথমিক DC ঘনত্ব, এবং C হল যথাক্রমে t সময়ে DC ঘনত্ব (mg L-1)।
যেখানে qe হল শোষণকারীর প্রতি একক ভরে শোষিত DC এর পরিমাণ (mg g-1), Co এবং Ce হল যথাক্রমে শূন্য সময়ে এবং ভারসাম্যে ঘনত্ব (mg l-1), V হল দ্রবণের আয়তন (l), এবং m হল শোষণ ভর বিকারক (g)।
SEM চিত্রগুলি (চিত্র 2A-C) rGO/nZVI কম্পোজিটটির ল্যামেলার আকারবিদ্যা দেখায় যার পৃষ্ঠে সমানভাবে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা গোলাকার লোহার ন্যানো পার্টিকেল রয়েছে, যা rGO পৃষ্ঠের সাথে nZVI NP-এর সফল সংযুক্তি নির্দেশ করে। এছাড়াও, rGO পাতায় কিছু বলিরেখা রয়েছে, যা A. হ্যালিমাস GO পুনরুদ্ধারের সাথে সাথে অক্সিজেন-ধারণকারী গোষ্ঠীগুলি অপসারণের বিষয়টি নিশ্চিত করে। এই বৃহৎ বলিরেখাগুলি লোহার NP-এর সক্রিয় লোডিংয়ের স্থান হিসাবে কাজ করে। nZVI চিত্রগুলি (চিত্র 2D-F) দেখায় যে গোলাকার লোহার NP-গুলি খুব ছড়িয়ে ছিটিয়ে ছিল এবং একত্রিত হয়নি, যা উদ্ভিদের নির্যাসের বোটানিক্যাল উপাদানগুলির আবরণ প্রকৃতির কারণে। কণার আকার 15-26 nm-এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়। যাইহোক, কিছু অঞ্চলে ফুসকুড়ি এবং গহ্বরের কাঠামো সহ একটি মেসোপোরাস আকারবিদ্যা রয়েছে, যা nZVI-এর উচ্চ কার্যকর শোষণ ক্ষমতা প্রদান করতে পারে, কারণ তারা nZVI-এর পৃষ্ঠে DC অণু আটকে যাওয়ার সম্ভাবনা বাড়িয়ে তুলতে পারে। যখন রোজা দামেস্ক নির্যাস nZVI সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল, তখন প্রাপ্ত NP গুলি ছিল অসম, শূন্যস্থান এবং বিভিন্ন আকারের, যা Cr(VI) শোষণে তাদের দক্ষতা হ্রাস করে এবং বিক্রিয়ার সময় 23 বৃদ্ধি করে। ফলাফলগুলি ওক এবং তুঁত পাতা থেকে সংশ্লেষিত nZVI এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যা মূলত গোলাকার ন্যানো পার্টিকেল যার বিভিন্ন ন্যানোমিটার আকার স্পষ্ট জমাটবদ্ধতা ছাড়াই।
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) কম্পোজিট এবং nZVI/rGO (G) এবং nZVI (H) কম্পোজিট এর EDX প্যাটার্নের SEM চিত্র।
উদ্ভিদ-সংশ্লেষিত rGO/nZVI এবং nZVI কম্পোজিটগুলির মৌলিক গঠন EDX ব্যবহার করে অধ্যয়ন করা হয়েছিল (চিত্র 2G, H)। গবেষণায় দেখা গেছে যে nZVI কার্বন (ভর দ্বারা 38.29%), অক্সিজেন (ভর দ্বারা 47.41%) এবং লোহা (ভর দ্বারা 11.84%) দ্বারা গঠিত, তবে ফসফরাস24 এর মতো অন্যান্য উপাদানও উপস্থিত রয়েছে, যা উদ্ভিদের নির্যাস থেকে পাওয়া যেতে পারে। এছাড়াও, কার্বন এবং অক্সিজেনের উচ্চ শতাংশের কারণ হল ভূপৃষ্ঠের nZVI নমুনায় উদ্ভিদের নির্যাস থেকে ফাইটোকেমিক্যালের উপস্থিতি। এই উপাদানগুলি rGO-তে সমানভাবে বিতরণ করা হয় তবে বিভিন্ন অনুপাতে: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) এবং Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI অন্যান্য উপাদানের উপস্থিতিও দেখায় যেমন S, যা উদ্ভিদের নির্যাসের সাথে যুক্ত হতে পারে, ব্যবহার করা হয়। A. হ্যালিমাস ব্যবহার করে rGO/nZVI কম্পোজিটে বর্তমান C:O অনুপাত এবং লোহার পরিমাণ ইউক্যালিপটাস পাতার নির্যাস ব্যবহারের তুলনায় অনেক ভালো, কারণ এটি C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) এবং Fe (8.27 wt.%) এর গঠনকে চিহ্নিত করে। Nataša et al., 2022 ওক এবং তুঁত পাতা থেকে সংশ্লেষিত nZVI এর অনুরূপ মৌলিক গঠনের প্রতিবেদন করেছেন এবং নিশ্চিত করেছেন যে পাতার নির্যাসে থাকা পলিফেনল গ্রুপ এবং অন্যান্য অণু হ্রাস প্রক্রিয়ার জন্য দায়ী।
উদ্ভিদে সংশ্লেষিত nZVI-এর আকারবিদ্যা (চিত্র S2A,B) গোলাকার এবং আংশিকভাবে অনিয়মিত ছিল, যার গড় কণার আকার ছিল 23.09 ± 3.54 nm, তবে ভ্যান ডার ওয়েলসের বল এবং ফেরোম্যাগনেটিজমের কারণে শৃঙ্খল সমষ্টি পরিলক্ষিত হয়েছিল। এই প্রধানত দানাদার এবং গোলাকার কণার আকৃতি SEM ফলাফলের সাথে ভালোভাবে মিলে যায়। 2021 সালে যখন nZVI11-এর সংশ্লেষণে ক্যাস্টর বিন পাতার নির্যাস ব্যবহার করা হয়েছিল, তখন আবদেলফাতাহ এবং অন্যান্যরা একই রকম পর্যবেক্ষণ খুঁজে পেয়েছিলেন। nZVI-তে হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত রুয়েলাস টিউবারোসা পাতার নির্যাস NP-গুলিরও একটি গোলাকার আকৃতি থাকে যার ব্যাস 20 থেকে 40 nm26।
হাইব্রিড rGO/nZVI কম্পোজিট TEM চিত্রগুলি (চিত্র S2C-D) দেখিয়েছে যে rGO হল একটি বেসাল প্লেন যার প্রান্তিক ভাঁজ এবং বলিরেখা nZVI NP-এর জন্য একাধিক লোডিং সাইট প্রদান করে; এই ল্যামেলার রূপবিদ্যা rGO-এর সফল তৈরির বিষয়টিও নিশ্চিত করে। এছাড়াও, nZVI NP-এর একটি গোলাকার আকৃতি রয়েছে যার কণার আকার 5.32 থেকে 27 nm এবং প্রায় অভিন্ন বিচ্ছুরণের সাথে rGO স্তরে এমবেড করা হয়। Fe NP/rGO সংশ্লেষণ করতে ইউক্যালিপটাস পাতার নির্যাস ব্যবহার করা হয়েছিল; TEM ফলাফলগুলি আরও নিশ্চিত করেছে যে rGO স্তরের বলিরেখাগুলি বিশুদ্ধ Fe NP-এর তুলনায় Fe NP-এর বিচ্ছুরণকে আরও উন্নত করেছে এবং কম্পোজিটগুলির প্রতিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি করেছে। বাঘেরি এবং অন্যান্যরা একই রকম ফলাফল পেয়েছেন। 28 যখন কম্পোজিটটি প্রায় 17.70 nm গড় আয়রন ন্যানো পার্টিকেল আকারের সাথে অতিস্বনক কৌশল ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল।
A. হ্যালিমাস, nZVI, GO, rGO, এবং rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির FTIR বর্ণালী চিত্র 3A তে দেখানো হয়েছে। A. হ্যালিমাসের পাতায় পৃষ্ঠতল কার্যকরী গোষ্ঠীর উপস্থিতি 3336 cm-1 এ দেখা যায়, যা পলিফেনলের সাথে মিলে যায় এবং 1244 cm-1, যা প্রোটিন দ্বারা উৎপাদিত কার্বনিল গোষ্ঠীর সাথে মিলে যায়। অন্যান্য গোষ্ঠী যেমন অ্যালকেন 2918 cm-1 এ, অ্যালকেন 1647 cm-1 এ এবং CO-O-CO এক্সটেনশন 1030 cm-1 এও দেখা গেছে, যা উদ্ভিদ উপাদানের উপস্থিতি নির্দেশ করে যা সিলিং এজেন্ট হিসাবে কাজ করে এবং Fe2+ থেকে Fe0 এবং GO থেকে rGO29 পর্যন্ত পুনরুদ্ধারের জন্য দায়ী। সাধারণভাবে, nZVI বর্ণালী তিক্ত শর্করার মতো একই শোষণের শীর্ষ দেখায়, তবে সামান্য স্থানান্তরিত অবস্থানের সাথে। OH স্ট্রেচিং কম্পনের (ফেনল) সাথে যুক্ত 3244 cm-1 এ একটি তীব্র ব্যান্ড দেখা যায়, 1615 এ একটি সর্বোচ্চ C=C এর সাথে মিলে যায় এবং 1546 এবং 1011 cm-1 এ ব্যান্ড C=O (পলিফেনল এবং ফ্ল্যাভোনয়েড) এর স্ট্রেচিংয়ের কারণে তৈরি হয়, যথাক্রমে 1310 cm-1 এবং 1190 cm-1 এ CN - অ্যারোমেটিক অ্যামাইন এবং অ্যালিফ্যাটিক অ্যামাইনের গ্রুপগুলিও পরিলক্ষিত হয়েছিল। GO এর FTIR বর্ণালী অনেক উচ্চ-তীব্রতা অক্সিজেন-ধারণকারী গ্রুপের উপস্থিতি দেখায়, যার মধ্যে রয়েছে 1041 cm-1 এ অ্যালকোক্সি (CO) স্ট্রেচিং ব্যান্ড, 1291 cm-1 এ ইপোক্সি (CO) স্ট্রেচিং ব্যান্ড, C=O স্ট্রেচ। ১৬১৯ সেমি-১ এ C=C স্ট্রেচিং কম্পনের একটি ব্যান্ড, ১৭০৮ সেমি-১ এ একটি ব্যান্ড এবং ৩৩৮৪ সেমি-১ এ OH গ্রুপ স্ট্রেচিং কম্পনের একটি বিস্তৃত ব্যান্ড উপস্থিত হয়েছিল, যা উন্নত হামার পদ্ধতি দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে, যা গ্রাফাইট প্রক্রিয়াকে সফলভাবে জারিত করে। GO স্পেকট্রার সাথে rGO এবং rGO/nZVI কম্পোজিট তুলনা করার সময়, কিছু অক্সিজেন-ধারণকারী গ্রুপের তীব্রতা, যেমন OH 3270 সেমি-1 এ, উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে, অন্যদিকে, যেমন C=O 1729 সেমি-1 এ, সম্পূর্ণরূপে হ্রাস পেয়েছে। অদৃশ্য হয়ে গেছে, যা A. হ্যালিমাস নির্যাস দ্বারা GO তে অক্সিজেন-ধারণকারী কার্যকরী গ্রুপগুলির সফল অপসারণের ইঙ্গিত দেয়। C=C টানে rGO এর নতুন তীক্ষ্ণ বৈশিষ্ট্যগত শিখর 1560 এবং 1405 সেমি-1 এর কাছাকাছি পরিলক্ষিত হয়, যা GO থেকে rGO হ্রাস নিশ্চিত করে। ১০৪৩ থেকে ১০১৫ সেমি-১ এবং ৯৮২ থেকে ৯১৮ সেমি-১ পর্যন্ত তারতম্য লক্ষ্য করা গেছে, সম্ভবত উদ্ভিদ উপাদান অন্তর্ভুক্তির কারণে ৩১,৩২। ওয়েং এট আল., ২০১৮ GO-তে অক্সিজেনযুক্ত কার্যকরী গোষ্ঠীর একটি উল্লেখযোগ্য ক্ষয় লক্ষ্য করেছেন, যা জৈবিক হ্রাসের মাধ্যমে rGO-এর সফল গঠন নিশ্চিত করেছে, কারণ ইউক্যালিপটাস পাতার নির্যাস, যা হ্রাসকৃত আয়রন গ্রাফিন অক্সাইড কম্পোজিট সংশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, উদ্ভিদ উপাদান কার্যকরী গোষ্ঠীর আরও কাছাকাছি FTIR বর্ণালী দেখিয়েছে। ৩৩।
A. গ্যালিয়ামের FTIR বর্ণালী, nZVI, rGO, GO, কম্পোজিট rGO/nZVI (A)। রোন্টজেনোগ্রামি কম্পোজিট rGO, GO, nZVI এবং rGO/nZVI (B)।
rGO/nZVI এবং nZVI কম্পোজিট গঠন মূলত এক্স-রে ডিফ্রাকশন প্যাটার্ন দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে (চিত্র 3B)। একটি উচ্চ-তীব্রতা Fe0 শিখর 2Ɵ 44.5° এ পরিলক্ষিত হয়েছে, যা সূচক (110) (JCPDS নং 06–0696)11 এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। (311) সমতলের 35.1° এ আরেকটি শিখর ম্যাগনেটাইট Fe3O4 এর জন্য দায়ী, 63.2° ϒ-FeOOH (JCPDS নং 17-0536)34 এর উপস্থিতির কারণে (440) সমতলের মিলার সূচকের সাথে যুক্ত হতে পারে। GO এর এক্স-রে প্যাটার্ন 2Ɵ 10.3° এ একটি তীক্ষ্ণ শিখর এবং 21.1° এ আরেকটি শিখর দেখায়, যা গ্রাফাইটের সম্পূর্ণ এক্সফোলিয়েশন নির্দেশ করে এবং GO35 এর পৃষ্ঠে অক্সিজেন-ধারণকারী গোষ্ঠীর উপস্থিতি তুলে ধরে। rGO এবং rGO/nZVI এর যৌগিক প্যাটার্নগুলিতে rGO এবং rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির জন্য যথাক্রমে 2Ɵ 22.17 এবং 24.7° এ বৈশিষ্ট্যযুক্ত GO শিখরের অন্তর্ধান এবং বিস্তৃত rGO শিখরের গঠন রেকর্ড করা হয়েছে, যা উদ্ভিদের নির্যাস দ্বারা GO এর সফল পুনরুদ্ধার নিশ্চিত করেছে। যাইহোক, যৌগিক rGO/nZVI প্যাটার্নে, Fe0 (110) এবং bcc Fe0 (200) এর জালি সমতলের সাথে যুক্ত অতিরিক্ত শিখর যথাক্রমে 44.9\(^\circ\) এবং 65.22\(^\circ\) এ পরিলক্ষিত হয়েছে।
জিটা পটেনশিয়াল হলো একটি কণার পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত একটি আয়নিক স্তর এবং একটি জলীয় দ্রবণের মধ্যে বিভব যা একটি পদার্থের তড়িৎ-তড়িৎ বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে এবং এর স্থায়িত্ব পরিমাপ করে37। উদ্ভিদ-সংশ্লেষিত nZVI, GO, এবং rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির জেটা পটেনশিয়াল বিশ্লেষণে তাদের পৃষ্ঠে যথাক্রমে -20.8, -22, এবং -27.4 mV ঋণাত্মক চার্জের উপস্থিতির কারণে তাদের স্থায়িত্ব দেখানো হয়েছে, যেমন চিত্র S1A-C-তে দেখানো হয়েছে। এই ফলাফলগুলি বেশ কয়েকটি প্রতিবেদনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যেখানে উল্লেখ করা হয়েছে যে -25 mV এর কম জেটা পটেনশিয়াল মান সহ কণা ধারণকারী দ্রবণগুলি সাধারণত এই কণাগুলির মধ্যে তড়িৎ-তড়িৎ-বিকর্ষণজনিত কারণে উচ্চ মাত্রার স্থিতিশীলতা দেখায়। rGO এবং nZVI-এর সংমিশ্রণ কম্পোজিটকে আরও ঋণাত্মক চার্জ অর্জন করতে দেয় এবং এইভাবে শুধুমাত্র GO বা nZVI-এর চেয়ে বেশি স্থিতিশীলতা থাকে। অতএব, তড়িৎ-তড়িৎ-বিকর্ষণ ঘটনাটি স্থিতিশীল rGO/nZVI39 কম্পোজিট গঠনের দিকে পরিচালিত করবে। GO এর ঋণাত্মক পৃষ্ঠ এটিকে জলীয় মাধ্যমে সমষ্টি ছাড়াই সমানভাবে ছড়িয়ে দিতে দেয়, যা nZVI এর সাথে মিথস্ক্রিয়ার জন্য অনুকূল পরিস্থিতি তৈরি করে। ঋণাত্মক চার্জটি তেতো তরমুজের নির্যাসে বিভিন্ন কার্যকরী গোষ্ঠীর উপস্থিতির সাথে যুক্ত হতে পারে, যা GO এবং লোহার পূর্বসূরীদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া এবং উদ্ভিদ নির্যাস থেকে যথাক্রমে rGO এবং nZVI এবং rGO/nZVI জটিল গঠনের বিষয়টি নিশ্চিত করে। এই উদ্ভিদ যৌগগুলি ক্যাপিং এজেন্ট হিসাবেও কাজ করতে পারে, কারণ তারা ফলস্বরূপ ন্যানো পার্টিকেলগুলির সমষ্টি রোধ করে এবং এইভাবে তাদের স্থায়িত্ব বৃদ্ধি করে।
nZVI এবং rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির মৌলিক গঠন এবং ভ্যালেন্স অবস্থা XPS দ্বারা নির্ধারিত হয়েছিল (চিত্র 4)। সামগ্রিক XPS গবেষণায় দেখা গেছে যে rGO/nZVI কম্পোজিট মূলত C, O এবং Fe উপাদান দ্বারা গঠিত, যা EDS ম্যাপিংয়ের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ (চিত্র 4F–H)। C1s বর্ণালীতে যথাক্রমে 284.59 eV, 286.21 eV এবং 288.21 eV এ তিনটি শিখর রয়েছে যা CC, CO এবং C=O প্রতিনিধিত্ব করে। O1s বর্ণালীটি তিনটি শিখরে বিভক্ত ছিল, যার মধ্যে 531.17 eV, 532.97 eV এবং 535.45 eV ছিল, যা যথাক্রমে O=CO, CO এবং NO গ্রুপগুলিতে নির্ধারিত হয়েছিল। তবে, 710.43, 714.57 এবং 724.79 eV-এর সর্বোচ্চ মান যথাক্রমে Fe 2p3/2, Fe+3 এবং Fe p1/2। nZVI-এর XPS বর্ণালী (চিত্র 4C-E) C, O এবং Fe মৌলের সর্বোচ্চ মান দেখিয়েছে। 284.77, 286.25 এবং 287.62 eV-এর সর্বোচ্চ মান আয়রন-কার্বন সংকর ধাতুর উপস্থিতি নিশ্চিত করে, কারণ তারা যথাক্রমে CC, C-OH এবং CO-এর উল্লেখ করে। O1s বর্ণালী তিনটি সর্বোচ্চ মান C–O/আয়রন কার্বনেট (531.19 eV), হাইড্রোক্সিল র‍্যাডিকেল (532.4 eV) এবং O–C=O (533.47 eV) এর সাথে মিলে যায়। ৭১৯.৬ এর সর্বোচ্চ মান Fe0 এর উপর নির্ভর করে, যেখানে FeOOH এর সর্বোচ্চ মান ৭১৭.৩ এবং ৭২৩.৭ eV দেখায়, উপরন্তু, ৭২৫.৮ eV এর সর্বোচ্চ মান Fe2O342.43 এর উপস্থিতি নির্দেশ করে।
যথাক্রমে nZVI এবং rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির XPS অধ্যয়ন (A, B)। nZVI C1s (C), Fe2p (D), এবং O1s (E) এবং rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) কম্পোজিটগুলির সম্পূর্ণ বর্ণালী।
N2 শোষণ/বিশোষণ আইসোথার্ম (চিত্র 5A, B) দেখায় যে nZVI এবং rGO/nZVI কম্পোজিটগুলি টাইপ II-এর অন্তর্গত। এছাড়াও, rGO দিয়ে ব্লাইন্ড করার পরে nZVI-এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল (SBET) 47.4549 থেকে 152.52 m2/g-এ বৃদ্ধি পেয়েছে। rGO ব্লাইন্ড করার পরে nZVI-এর চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য হ্রাসের মাধ্যমে এই ফলাফল ব্যাখ্যা করা যেতে পারে, যার ফলে কণা সমষ্টি হ্রাস পায় এবং কম্পোজিটগুলির পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, চিত্র 5C-তে দেখানো হয়েছে, rGO/nZVI কম্পোজিটটির ছিদ্রের আয়তন (8.94 nm) মূল nZVI (2.873 nm) এর চেয়ে বেশি। এই ফলাফলটি El-Monaem et al. 45 এর সাথে একমত।
প্রাথমিক ঘনত্ব বৃদ্ধির উপর নির্ভর করে rGO/nZVI কম্পোজিট এবং মূল nZVI এর মধ্যে DC অপসারণের শোষণ ক্ষমতা মূল্যায়ন করার জন্য, বিভিন্ন প্রাথমিক ঘনত্বে DC-তে প্রতিটি শোষণকারীর (0.05 গ্রাম) একটি ধ্রুবক ডোজ যোগ করে একটি তুলনা করা হয়েছিল। দ্রবণটি [25]. –100 mg l–1] 25°C তাপমাত্রায় অনুসন্ধান করা হয়েছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে rGO/nZVI কম্পোজিটটির অপসারণ দক্ষতা (94.6%) কম ঘনত্বে (25 mg L-1) মূল nZVI (90%) এর চেয়ে বেশি ছিল। যাইহোক, যখন প্রাথমিক ঘনত্ব 100 mg L-1 এ বৃদ্ধি করা হয়েছিল, তখন rGO/nZVI এবং প্যারেন্টাল nZVI এর অপসারণ দক্ষতা যথাক্রমে 70% এবং 65% এ নেমে আসে (চিত্র 6A), যা কম সক্রিয় স্থান এবং nZVI কণার অবক্ষয়ের কারণে হতে পারে। বিপরীতে, rGO/nZVI DC অপসারণের উচ্চতর দক্ষতা দেখিয়েছে, যা rGO এবং nZVI এর মধ্যে একটি সমন্বয়মূলক প্রভাবের কারণে হতে পারে, যেখানে শোষণের জন্য উপলব্ধ স্থিতিশীল সক্রিয় স্থানগুলি অনেক বেশি, এবং rGO/nZVI এর ক্ষেত্রে, অক্ষত nZVI এর তুলনায় বেশি DC শোষণ করা যেতে পারে। উপরন্তু, চিত্র 6B দেখায় যে rGO/nZVI এবং nZVI কম্পোজিটগুলির শোষণ ক্ষমতা যথাক্রমে 9.4 mg/g থেকে 30 mg/g এবং 9 mg/g তে বৃদ্ধি পেয়েছে, প্রাথমিক ঘনত্ব 25-100 mg/L থেকে বৃদ্ধি পেয়েছে। -1.1 থেকে 28.73 mg g-1। অতএব, DC অপসারণের হার প্রাথমিক DC ঘনত্বের সাথে নেতিবাচকভাবে সম্পর্কযুক্ত ছিল, যা দ্রবণে DC শোষণ এবং অপসারণের জন্য প্রতিটি শোষণকারী দ্বারা সমর্থিত সীমিত সংখ্যক প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রের কারণে হয়েছিল। সুতরাং, এই ফলাফলগুলি থেকে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হওয়া যায় যে rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির শোষণ এবং হ্রাসের দক্ষতা বেশি, এবং rGO/nZVI-এর সংমিশ্রণে rGO শোষণকারী এবং বাহক উপাদান উভয় হিসাবেই ব্যবহার করা যেতে পারে।
rGO/nZVI এবং nZVI কম্পোজিটগুলির অপসারণ দক্ষতা এবং DC শোষণ ক্ষমতা ছিল (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, ডোজ = 0.05 g], pH। rGO/nZVI কম্পোজিটগুলিতে শোষণ ক্ষমতা এবং DC অপসারণ দক্ষতা (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, ডোজ = 0.05 g]।
শোষণ প্রক্রিয়ার অধ্যয়নে দ্রবণের pH একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়, কারণ এটি শোষণকারীর আয়নীকরণ, প্রজাতিকরণ এবং আয়নীকরণের মাত্রাকে প্রভাবিত করে। পরীক্ষাটি 25°C তাপমাত্রায় একটি ধ্রুবক শোষণকারী ডোজ (0.05 গ্রাম) এবং pH পরিসরে (3-11) 50 mg L-1 এর প্রাথমিক ঘনত্ব সহ করা হয়েছিল। একটি সাহিত্য পর্যালোচনা অনুসারে, DC হল একটি অ্যাম্ফিফিলিক অণু যার বিভিন্ন pH স্তরে বেশ কয়েকটি আয়নীকরণযোগ্য কার্যকরী গ্রুপ (ফেনল, অ্যামিনো গ্রুপ, অ্যালকোহল) রয়েছে। ফলস্বরূপ, RGO/nZVI কম্পোজিট পৃষ্ঠের DC এবং সংশ্লিষ্ট কাঠামোর বিভিন্ন ফাংশন ইলেকট্রস্ট্যাটিকভাবে মিথস্ক্রিয়া করতে পারে এবং ক্যাটান, জুইটেরিয়ন এবং অ্যানায়ন হিসাবে বিদ্যমান থাকতে পারে, DC অণু pH < 3.3 এ ক্যাটানিক (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < PH < 7.7 এবং PH 7.7 এ অ্যানায়নিক (DCH− বা DC2−) হিসাবে বিদ্যমান। ফলস্বরূপ, RGO/nZVI কম্পোজিট পৃষ্ঠের DC এবং সংশ্লিষ্ট কাঠামোর বিভিন্ন ফাংশন ইলেকট্রস্ট্যাটিকভাবে মিথস্ক্রিয়া করতে পারে এবং ক্যাটান, জুইটেরিয়ন এবং অ্যানায়ন হিসাবে বিদ্যমান থাকতে পারে, DC অণু pH < 3.3 এ ক্যাটানিক (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < PH < 7.7 এবং PH 7.7 এ অ্যানায়নিক (DCH- বা DC2-) হিসাবে বিদ্যমান। В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композита rGO/nZVI ইমেল и могут существовать виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК существует виде катиона (DCH3+, <3N) цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 এবং aneonnыy (DCH- и DC2-) при pH 7,7। ফলস্বরূপ, rGO/nZVI কম্পোজিট পৃষ্ঠের উপর DC এবং সংশ্লিষ্ট কাঠামোর বিভিন্ন ফাংশন ইলেকট্রস্ট্যাটিকভাবে মিথস্ক্রিয়া করতে পারে এবং ক্যাটেশন, জুইটারিয়ন এবং অ্যানায়নের আকারে বিদ্যমান থাকতে পারে; DC অণু pH < 3.3 এ ক্যাটেশন (DCH3+); আয়নিক (DCH20) 3.3 < PH < 7.7 এবং pH 7.7 এ অ্যানিওনিক (DCH- বা DC2-) হিসাবে বিদ্যমান।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,DC分子在pH <3.3 时以阳离子(DCH3+) 形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) PH 7.7।因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可 能 结构 可 能 会 鸒 可并 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 学 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-) PH7. Следовательно, различные функции ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI могут вступать это васледи взаимодействия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, а молекулы ДК являются катионными+(3) অতএব, rGO/nZVI কম্পোজিট পৃষ্ঠের উপর DC এবং সম্পর্কিত কাঠামোর বিভিন্ন ফাংশনগুলি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়ায় প্রবেশ করতে পারে এবং ক্যাটেশন, জুইটারিয়ন এবং অ্যানায়নের আকারে বিদ্যমান থাকতে পারে, যখন DC অণুগুলি pH < 3.3 এ ক্যাটানিক (DCH3+) হয়। Он существует виде цвиттер-iona (DCH20) থেকে 3,3 < pH < 7,7 এবং অ্যানিওনা (DCH- বা DC2-) পিএইচ 7,7। এটি 3.3 < pH < 7.7 এ একটি zwitterion (DCH20) এবং 7.7 pH এ একটি অ্যানায়ন (DCH- বা DC2-) হিসাবে বিদ্যমান।pH ৩ থেকে ৭ পর্যন্ত বৃদ্ধির সাথে সাথে, DC অপসারণের শোষণ ক্ষমতা এবং দক্ষতা ১১.২ mg/g (৫৬%) থেকে ১৭ mg/g (৮৫%) এ বৃদ্ধি পেয়েছে (চিত্র ৬C)। তবে, pH ৯ এবং ১১ পর্যন্ত বৃদ্ধির সাথে সাথে, শোষণ ক্ষমতা এবং অপসারণ দক্ষতা কিছুটা হ্রাস পেয়েছে, যথাক্রমে ১০.৬ mg/g (৫৩%) থেকে ৬ mg/g (৩০%)। ৩ থেকে ৭ পর্যন্ত pH বৃদ্ধির সাথে সাথে, DC গুলি মূলত zwitterion আকারে বিদ্যমান ছিল, যা তাদের প্রায় অ-ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিকভাবে rGO/nZVI কম্পোজিট দ্বারা আকৃষ্ট বা বিকর্ষণ করে, প্রধানত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া দ্বারা। pH ৮.২ এর উপরে বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে, শোষণকারীর পৃষ্ঠটি নেতিবাচকভাবে চার্জিত হয়েছিল, ফলে শোষণ ক্ষমতা হ্রাস পেয়েছে এবং নেতিবাচকভাবে চার্জিত ডক্সিসাইক্লিন এবং শোষণকারীর পৃষ্ঠের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণ কারণে হ্রাস পেয়েছে। এই প্রবণতা থেকে বোঝা যায় যে rGO/nZVI কম্পোজিটগুলিতে DC শোষণ অত্যন্ত pH-নির্ভর, এবং ফলাফলগুলি আরও ইঙ্গিত করে যে rGO/nZVI কম্পোজিটগুলি অ্যাসিডিক এবং নিরপেক্ষ পরিস্থিতিতে শোষণকারী হিসাবে উপযুক্ত।
DC-এর জলীয় দ্রবণের শোষণের উপর তাপমাত্রার প্রভাব (25–55°C) তাপমাত্রায় পরিচালিত হয়েছিল। চিত্র 7A rGO/nZVI-তে DC অ্যান্টিবায়োটিকের অপসারণ দক্ষতার উপর তাপমাত্রা বৃদ্ধির প্রভাব দেখায়, এটি স্পষ্ট যে অপসারণ ক্ষমতা এবং শোষণ ক্ষমতা যথাক্রমে 83.44% এবং 13.9 mg/g থেকে 47% এবং 7.83 mg/g-এ বৃদ্ধি পেয়েছে। এই উল্লেখযোগ্য হ্রাস DC আয়নগুলির তাপীয় শক্তি বৃদ্ধির কারণে হতে পারে, যা শোষণের দিকে পরিচালিত করে47।
rGO/nZVI কম্পোজিটগুলিতে CD-এর অপসারণ দক্ষতা এবং শোষণ ক্ষমতার উপর তাপমাত্রার প্রভাব (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, ডোজ = 0.05 গ্রাম], অপসারণে শোষণকারী ডোজ CD-এর দক্ষতা এবং অপসারণ দক্ষতা rGO/nSVI কম্পোজিটগুলিতে DC অপসারণের শোষণ ক্ষমতা এবং দক্ষতার উপর প্রাথমিক ঘনত্বের প্রভাব (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, ডোজ = 0.05 গ্রাম]।
যৌগিক শোষণকারী rGO/nZVI এর ডোজ 0.01 গ্রাম থেকে 0.07 গ্রাম পর্যন্ত বৃদ্ধির ফলে অপসারণ দক্ষতা এবং শোষণ ক্ষমতার উপর প্রভাব চিত্র 7B তে দেখানো হয়েছে। শোষণকারীর ডোজ বৃদ্ধির ফলে শোষণ ক্ষমতা 33.43 মিলিগ্রাম/গ্রাম থেকে 6.74 মিলিগ্রাম/গ্রামে হ্রাস পেয়েছে। তবে, শোষণকারীর ডোজ 0.01 গ্রাম থেকে 0.07 গ্রাম বৃদ্ধির সাথে সাথে, অপসারণ দক্ষতা 66.8% থেকে 96% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, যা তদনুসারে, ন্যানোকম্পোজিট পৃষ্ঠে সক্রিয় কেন্দ্রের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে যুক্ত হতে পারে।
শোষণ ক্ষমতা এবং অপসারণ দক্ষতার উপর প্রাথমিক ঘনত্বের প্রভাব [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, ডোজ 0.05 g] অধ্যয়ন করা হয়েছিল। যখন প্রাথমিক ঘনত্ব 25 mg L-1 থেকে 100 mg L-1 এ বৃদ্ধি করা হয়েছিল, তখন rGO/nZVI কম্পোজিট অপসারণ শতাংশ 94.6% থেকে 65% এ কমে গিয়েছিল (চিত্র 7C), সম্ভবত পছন্দসই সক্রিয় স্থানের অনুপস্থিতির কারণে। । DC49 এর বৃহৎ ঘনত্ব শোষণ করে। অন্যদিকে, প্রাথমিক ঘনত্ব বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে, ভারসাম্য অর্জন না হওয়া পর্যন্ত শোষণ ক্ষমতাও 9.4 mg/g থেকে 30 mg/g এ বৃদ্ধি পায় (চিত্র 7D)। এই অনিবার্য প্রতিক্রিয়াটি rGO/nZVI কম্পোজিট পৃষ্ঠ 50 এ পৌঁছানোর জন্য DC আয়ন ভর স্থানান্তর প্রতিরোধের চেয়ে প্রাথমিক DC ঘনত্বের চালিকা শক্তি বৃদ্ধির কারণে ঘটে।
সংস্পর্শের সময় এবং গতিবিদ্যা অধ্যয়নের লক্ষ্য হল শোষণের ভারসাম্য সময় বোঝা। প্রথমত, সংস্পর্শের সময় প্রথম 40 মিনিটে শোষিত DC এর পরিমাণ ছিল পুরো সময় (100 মিনিট) জুড়ে শোষিত মোট পরিমাণের প্রায় অর্ধেক। দ্রবণে DC অণুগুলির সংঘর্ষের ফলে তারা দ্রুত rGO/nZVI কম্পোজিট পৃষ্ঠে স্থানান্তরিত হয় যার ফলে উল্লেখযোগ্য শোষণ ঘটে। 40 মিনিটের পরে, DC শোষণ ধীরে ধীরে এবং ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায় যতক্ষণ না 60 মিনিটের পরে ভারসাম্যে পৌঁছায় (চিত্র 7D)। যেহেতু প্রথম 40 মিনিটের মধ্যে যুক্তিসঙ্গত পরিমাণে শোষণ করা হয়, তাই DC অণুর সাথে সংঘর্ষ কম হবে এবং অ-শোষণকারী অণুগুলির জন্য কম সক্রিয় স্থান উপলব্ধ থাকবে। অতএব, শোষণের হার কমানো যেতে পারে51।
শোষণ গতিবিদ্যা আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য, ছদ্ম প্রথম ক্রম (চিত্র 8A), ছদ্ম দ্বিতীয় ক্রম (চিত্র 8B), এবং এলোভিচ (চিত্র 8C) গতিবিদ্যা মডেলের লাইন প্লট ব্যবহার করা হয়েছিল। গতিবিদ্যা গবেষণা (সারণী S1) থেকে প্রাপ্ত পরামিতিগুলি থেকে, এটি স্পষ্ট হয়ে ওঠে যে ছদ্ম-দ্বিতীয় ক্রম হল শোষণ গতিবিদ্যা বর্ণনা করার জন্য সর্বোত্তম মডেল, যেখানে R2 মান অন্য দুটি মডেলের তুলনায় বেশি সেট করা হয়। গণনা করা শোষণ ক্ষমতার (qe, cal) মধ্যেও একটি মিল রয়েছে। ছদ্ম-দ্বিতীয় ক্রম এবং পরীক্ষামূলক মান (qe, exp.) আরও প্রমাণ করে যে ছদ্ম-দ্বিতীয় ক্রম অন্যান্য মডেলের তুলনায় একটি ভাল মডেল। সারণি 1-এ দেখানো হয়েছে, α (প্রাথমিক শোষণ হার) এবং β (বিশোষণ ধ্রুবক) এর মানগুলি নিশ্চিত করে যে শোষণ হার বিশোষণ হারের চেয়ে বেশি, যা নির্দেশ করে যে DC rGO/nZVI52 কম্পোজিটে দক্ষতার সাথে শোষণ করতে থাকে। .
ছদ্ম-দ্বিতীয় ক্রম (A), ছদ্ম-প্রথম ক্রম (B) এবং এলোভিচ (C) এর রৈখিক শোষণ গতিগত প্লট [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, ডোজ = 0.05 গ্রাম]।
শোষণ আইসোথার্মের অধ্যয়ন বিভিন্ন শোষণকারী ঘনত্ব (DC) এবং সিস্টেম তাপমাত্রায় শোষণকারীর (RGO/nRVI কম্পোজিট) শোষণ ক্ষমতা নির্ধারণে সাহায্য করে। ল্যাংমুইর আইসোথার্ম ব্যবহার করে সর্বাধিক শোষণ ক্ষমতা গণনা করা হয়েছিল, যা নির্দেশ করে যে শোষণটি সমজাতীয় ছিল এবং তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া ছাড়াই শোষণকারীর পৃষ্ঠে একটি শোষণকারী মনোলেয়ার গঠন অন্তর্ভুক্ত ছিল53। আরও দুটি বহুল ব্যবহৃত আইসোথার্ম মডেল হল ফ্রুন্ডলিচ এবং টেমকিন মডেল। যদিও ফ্রুন্ডলিচ মডেল শোষণ ক্ষমতা গণনা করতে ব্যবহৃত হয় না, এটি ভিন্নধর্মী শোষণ প্রক্রিয়া বুঝতে সাহায্য করে এবং শোষণকারীর শূন্যস্থানগুলিতে বিভিন্ন শক্তি থাকে, অন্যদিকে টেমকিন মডেল শোষণের ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য বুঝতে সাহায্য করে54।
চিত্র 9A-C যথাক্রমে ল্যাংমুইর, ফ্রেইন্ডলিচ এবং টেমকিন মডেলের লাইন প্লট দেখায়। ফ্রেইন্ডলিচ (চিত্র 9A) এবং ল্যাংমুইর (চিত্র 9B) লাইন প্লট থেকে গণনা করা এবং সারণি 2 এ উপস্থাপিত R2 মানগুলি দেখায় যে rGO/nZVI কম্পোজিটে DC শোষণ ফ্রেইন্ডলিচ (0.996) এবং ল্যাংমুইর (0.988) আইসোথার্ম মডেল এবং টেমকিন (0.985) অনুসরণ করে। ল্যাংমুইর আইসোথার্ম মডেল ব্যবহার করে গণনা করা সর্বাধিক শোষণ ক্ষমতা (qmax) ছিল 31.61 mg g-1। এছাড়াও, মাত্রাবিহীন বিচ্ছেদ ফ্যাক্টর (RL) এর গণনা করা মান 0 এবং 1 (0.097) এর মধ্যে, যা একটি অনুকূল শোষণ প্রক্রিয়া নির্দেশ করে। অন্যথায়, গণনা করা ফ্রেইন্ডলিচ ধ্রুবক (n = 2.756) এই শোষণ প্রক্রিয়ার জন্য একটি পছন্দ নির্দেশ করে। টেমকিন আইসোথার্মের রৈখিক মডেল (চিত্র 9C) অনুসারে, rGO/nZVI কম্পোজিট-এ DC-এর শোষণ একটি ভৌত শোষণ প্রক্রিয়া, যেহেতু b হল ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55। যদিও ভৌত শোষণ সাধারণত দুর্বল ভ্যান ডের ওয়ালস বল দ্বারা মধ্যস্থতা করা হয়, rGO/nZVI কম্পোজিট-এ সরাসরি কারেন্ট শোষণের জন্য কম শোষণ শক্তির প্রয়োজন হয় [56, 57]।
ফ্রুন্ডলিচ (A), ল্যাংমুইর (B), এবং টেমকিন (C) রৈখিক শোষণ সমতাপক [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, ডোজ = 0.05 গ্রাম]। rGO/nZVI কম্পোজিট (D) দ্বারা DC শোষণের জন্য ভ্যান্ট হফ সমীকরণের প্লট [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C এবং ডোজ = 0.05 গ্রাম]।
rGO/nZVI কম্পোজিট থেকে DC অপসারণের উপর বিক্রিয়ার তাপমাত্রা পরিবর্তনের প্রভাব মূল্যায়ন করার জন্য, এনট্রপি পরিবর্তন (ΔS), এনথ্যালপি পরিবর্তন (ΔH), এবং মুক্ত শক্তি পরিবর্তন (ΔG) এর মতো তাপগতিগত পরামিতিগুলি সমীকরণ 3 এবং 458 থেকে গণনা করা হয়েছিল।
যেখানে \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – তাপগতিগত ভারসাম্য ধ্রুবক, Ce এবং CAe – দ্রবণে rGO, যথাক্রমে /nZVI DC ঘনত্ব পৃষ্ঠের ভারসাম্যে। R এবং RT হল যথাক্রমে গ্যাস ধ্রুবক এবং শোষণ তাপমাত্রা। ln Ke কে 1/T এর বিপরীতে প্লট করলে একটি সরলরেখা পাওয়া যায় (চিত্র 9D) যা থেকে ∆S এবং ∆H নির্ধারণ করা যেতে পারে।
একটি ঋণাত্মক ΔH মান নির্দেশ করে যে প্রক্রিয়াটি বহির্মুখী। অন্যদিকে, ΔH মানটি ভৌত শোষণ প্রক্রিয়ার মধ্যে রয়েছে। সারণি 3-এ নেতিবাচক ΔG মান নির্দেশ করে যে শোষণ সম্ভব এবং স্বতঃস্ফূর্ত। ΔS-এর ঋণাত্মক মান তরল ইন্টারফেসে শোষণকারী অণুর উচ্চ ক্রম নির্দেশ করে (সারণী 3)।
সারণি ৪-এ পূর্ববর্তী গবেষণায় উল্লিখিত অন্যান্য শোষণকারী পদার্থের সাথে rGO/nZVI কম্পোজিট তুলনা করা হয়েছে। এটা স্পষ্ট যে VGO/nCVI কম্পোজিটটির উচ্চ শোষণ ক্ষমতা রয়েছে এবং এটি জল থেকে DC অ্যান্টিবায়োটিক অপসারণের জন্য একটি আশাব্যঞ্জক উপাদান হতে পারে। এছাড়াও, rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির শোষণ একটি দ্রুত প্রক্রিয়া যার ভারসাম্য সময় 60 মিনিট। rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির চমৎকার শোষণ বৈশিষ্ট্যগুলি rGO এবং nZVI-এর সমন্বয়মূলক প্রভাব দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।
চিত্র ১০এ, বি rGO/nZVI এবং nZVI কমপ্লেক্স দ্বারা DC অ্যান্টিবায়োটিক অপসারণের যুক্তিসঙ্গত প্রক্রিয়াটি চিত্রিত করে। DC শোষণের দক্ষতার উপর pH এর প্রভাবের উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলাফল অনুসারে, pH 3 থেকে 7 পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়ে, rGO/nZVI কম্পোজিট-এ DC শোষণ ইলেকট্রস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়নি, কারণ এটি একটি zwitterion হিসাবে কাজ করে; অতএব, pH মানের পরিবর্তন শোষণ প্রক্রিয়াকে প্রভাবিত করেনি। পরবর্তীকালে, শোষণ প্রক্রিয়াটি হাইড্রোজেন বন্ধন, হাইড্রোফোবিক প্রভাব এবং rGO/nZVI কম্পোজিট এবং DC66 এর মধ্যে π-π স্ট্যাকিং মিথস্ক্রিয়ার মতো অ-ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হতে পারে। এটি সুপরিচিত যে স্তরযুক্ত গ্রাফিনের পৃষ্ঠে সুগন্ধযুক্ত শোষণের প্রক্রিয়াটি π–π স্ট্যাকিং মিথস্ক্রিয়া দ্বারা প্রধান চালিকা শক্তি হিসাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে। কম্পোজিটটি গ্রাফিনের অনুরূপ একটি স্তরযুক্ত উপাদান যার শোষণ সর্বোচ্চ 233 nm হয় π-π* পরিবর্তনের কারণে। DC শোষণকারী পদার্থের আণবিক কাঠামোতে চারটি সুগন্ধি বলয়ের উপস্থিতির উপর ভিত্তি করে, আমরা অনুমান করেছি যে RGO পৃষ্ঠের উপর π-ইলেকট্রন সমৃদ্ধ অঞ্চলের সাথে অ্যারোমেটিক DC (π-ইলেকট্রন গ্রহণকারী) এবং π-ইলেকট্রন সমৃদ্ধ অঞ্চলের মধ্যে π-π-স্ট্যাকিং মিথস্ক্রিয়ার একটি প্রক্রিয়া রয়েছে। /nZVI কম্পোজিট। এছাড়াও, চিত্র 10B-তে দেখানো হয়েছে, DC-এর সাথে rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির আণবিক মিথস্ক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য FTIR গবেষণা করা হয়েছিল, এবং DC শোষণের পরে rGO/nZVI কম্পোজিটগুলির FTIR বর্ণালী চিত্র 10B-তে দেখানো হয়েছে। 2111 cm-1-এ একটি নতুন শিখর পরিলক্ষিত হয়, যা C=C বন্ধনের কাঠামো কম্পনের সাথে মিলে যায়, যা 67 rGO/nZVI-এর পৃষ্ঠে সংশ্লিষ্ট জৈব কার্যকরী গোষ্ঠীর উপস্থিতি নির্দেশ করে। অন্যান্য শিখরগুলি 1561 থেকে 1548 cm-1 এবং 1399 থেকে 1360 cm-1 এ স্থানান্তরিত হয়, যা নিশ্চিত করে যে π-π মিথস্ক্রিয়া গ্রাফিন এবং জৈব দূষণকারীর শোষণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে68,69। DC শোষণের পরে, কিছু অক্সিজেন-ধারণকারী গোষ্ঠীর তীব্রতা, যেমন OH, 3270 cm-1 এ হ্রাস পায়, যা ইঙ্গিত দেয় যে হাইড্রোজেন বন্ধন শোষণ প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি। সুতরাং, ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, rGO/nZVI কম্পোজিটে DC শোষণ মূলত π-π স্ট্যাকিং মিথস্ক্রিয়া এবং H-বন্ডের কারণে ঘটে।
rGO/nZVI এবং nZVI কমপ্লেক্স (A) দ্বারা DC অ্যান্টিবায়োটিকের শোষণের যুক্তিসঙ্গত প্রক্রিয়া। rGO/nZVI এবং nZVI (B) তে DC এর FTIR শোষণ বর্ণালী।
nZVI-তে DC শোষণের পরে 3244, 1615, 1546, এবং 1011 cm–1-এ nZVI-এর শোষণ ব্যান্ডের তীব্রতা nZVI-এর তুলনায় বৃদ্ধি পেয়েছে (চিত্র 10B), যা DC-তে কার্বক্সিলিক অ্যাসিড O গ্রুপের সম্ভাব্য কার্যকরী গ্রুপের সাথে মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কিত হওয়া উচিত। যাইহোক, সমস্ত পর্যবেক্ষণ করা ব্যান্ডে সংক্রমণের এই কম শতাংশ শোষণ প্রক্রিয়ার আগে nZVI-এর তুলনায় ফাইটোসিন্থেটিক শোষণকারী (nZVI) এর শোষণ দক্ষতায় কোনও উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন নির্দেশ করে না। nZVI71-এর কিছু DC অপসারণ গবেষণা অনুসারে, যখন nZVI H2O-এর সাথে বিক্রিয়া করে, তখন ইলেকট্রন নির্গত হয় এবং তারপর H+ ব্যবহার করে অত্যন্ত হ্রাসযোগ্য সক্রিয় হাইড্রোজেন তৈরি করা হয়। অবশেষে, কিছু ক্যাটানিক যৌগ সক্রিয় হাইড্রোজেন থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করে, যার ফলে -C=N এবং -C=C- হয়, যা বেনজিন রিংয়ের বিভাজনের জন্য দায়ী।