Diolch am ymweld â natur.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu'n analluogi modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn gwneud y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Yn y gwaith hwn, syntheseiddiwyd cyfansoddion RGO/NZVI am y tro cyntaf gan ddefnyddio gweithdrefn syml ac amgylcheddol gyfeillgar gan ddefnyddio dyfyniad dail melynaidd Sophora fel asiant lleihau a sefydlogwr i gydymffurfio ag egwyddorion cemeg “gwyrdd”, megis synthesis cemegol llai niweidiol. Defnyddiwyd sawl teclyn i ddilysu synthesis llwyddiannus cyfansoddion, megis potensial SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, a ZETA, sy'n dynodi gwneuthuriad cyfansawdd llwyddiannus. Cymharwyd cynhwysedd symud y cyfansoddion newydd a NZVI pur mewn crynodiadau cychwynnol amrywiol o'r doxycycline gwrthfiotig i ymchwilio i'r effaith synergaidd rhwng RGO a NZVI. O dan yr amodau symud o 25mg L-1, 25 ° C a 0.05g, cyfradd symud adsorptive NZVI pur oedd 90%, tra bod cyfradd symud adsorptive doxycycline gan y cyfansawdd rGO/NZVI wedi cyrraedd 94.6%, gan gadarnhau bod NZVI a RGO. Mae'r broses arsugniad yn cyfateb i orchymyn ffug-eiliad ac mae'n cytuno'n dda â'r model Freundlich gyda chynhwysedd arsugniad uchaf o 31.61 mg G-1 ar 25 ° C a pH 7. Cynigiwyd mecanwaith rhesymol ar gyfer symud DC. Yn ogystal, ailddefnyddiadwyedd cyfansawdd RGO/NZVI oedd 60% ar ôl chwe chylch adfywio yn olynol.
Mae prinder dŵr a llygredd bellach yn fygythiad difrifol i bob gwlad. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae llygredd dŵr, yn enwedig llygredd gwrthfiotigau, wedi cynyddu oherwydd mwy o gynhyrchu a defnyddio yn ystod y pandemig COVID-191,2,3. Felly, mae datblygu technoleg effeithiol ar gyfer dileu gwrthfiotigau mewn dŵr gwastraff yn dasg frys.
Un o'r gwrthfiotigau lled-synthetig gwrthsefyll o'r grŵp tetracycline yw doxycycline (DC) 4,5. Adroddwyd na ellir metaboli gweddillion DC mewn dŵr daear a dyfroedd wyneb, dim ond 20-50% sy'n cael eu metaboli ac mae'r gweddill yn cael ei ryddhau i'r amgylchedd, gan achosi problemau amgylcheddol ac iechyd difrifol66.
Gall dod i gysylltiad â DC ar lefelau isel ladd micro -organebau ffotosynthetig dyfrol, bygwth lledaeniad bacteria gwrthficrobaidd, a chynyddu ymwrthedd gwrthficrobaidd, felly mae'n rhaid tynnu'r halogydd hwn o ddŵr gwastraff. Mae diraddiad naturiol DC mewn dŵr yn broses araf iawn. Dim ond ar grynodiadau isel y gall prosesau ffisegol-gemegol fel ffotolysis, bioddiraddio ac arsugniad ddiraddio ac ar gyfraddau isel iawn7,8. Fodd bynnag, y dull mwyaf economaidd, syml, cyfeillgar i'r amgylchedd, hawdd ei drin ac effeithlon yw arsugniad9,10.
Mae Nano Zero Valent Iron (NZVI) yn ddeunydd pwerus iawn a all dynnu llawer o wrthfiotigau o ddŵr, gan gynnwys metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, chloramphenicol, a tetracycline. Mae'r gallu hwn oherwydd yr eiddo anhygoel sydd gan NZVI, megis adweithedd uchel, arwynebedd mawr, a nifer o safleoedd rhwymo allanol11. Fodd bynnag, mae NZVI yn dueddol o agregu mewn cyfryngau dyfrllyd oherwydd grymoedd van der Wells ac eiddo magnetig uchel, sy'n lleihau ei effeithiolrwydd wrth gael gwared ar halogion oherwydd ffurfio haenau ocsid sy'n atal adweithedd NZVI10,12. Gellir lleihau crynhoad gronynnau NZVI trwy addasu eu harwynebau â syrffactyddion a pholymerau neu drwy eu cyfuno â nanoddefnyddiau eraill ar ffurf cyfansoddion, sydd wedi profi i fod yn ddull hyfyw o wella eu sefydlogrwydd yn yr amgylchedd13,14.
Mae graphene yn nanomaterial carbon dau ddimensiwn sy'n cynnwys atomau carbon hybridedig SP2 wedi'u trefnu mewn dellt diliau. Mae ganddo arwynebedd mawr, cryfder mecanyddol sylweddol, gweithgaredd electrocatalytig rhagorol, dargludedd thermol uchel, symudedd electron cyflym, a deunydd cludo addas i gefnogi nanoronynnau anorganig ar ei wyneb. Gall y cyfuniad o nanoronynnau metel a graphene ragori'n fawr ar fuddion unigol pob deunydd ac, oherwydd ei briodweddau ffisegol a chemegol uwchraddol, darparu'r dosbarthiad gorau posibl o nanoronynnau ar gyfer trin dŵr yn fwy effeithlon15.
Detholion planhigion yw'r dewis arall gorau yn lle asiantau lleihau cemegol niweidiol a ddefnyddir yn gyffredin wrth synthesis llai o ocsid graphene (RGO) a NZVI oherwydd eu bod ar gael, yn rhad, yn un cam, yn amgylcheddol ddiogel, a gellir eu defnyddio fel asiantau lleihau. Mae fel flavonoidau a chyfansoddion ffenolig hefyd yn gweithredu fel sefydlogwr. Felly, defnyddiwyd dyfyniad dail Atriplex Halimus L. fel asiant atgyweirio a chau ar gyfer synthesis cyfansoddion RGO/NZVI yn yr astudiaeth hon. Mae Atriplex Halimus o'r teulu Amaranthaceae yn llwyn lluosflwydd sy'n hoff o nitrogen gydag ystod ddaearyddol eang16.
Yn ôl y llenyddiaeth sydd ar gael, defnyddiwyd Atriplex Halimus (A. Halimus) gyntaf i wneud cyfansoddion RGO/NZVI fel dull synthesis economaidd ac amgylcheddol gyfeillgar. Felly, mae nod y gwaith hwn yn cynnwys pedair rhan: (1) ffytosynthesis cyfansoddion rGO/nzvi a rhiant NZVI gan ddefnyddio dyfyniad dail dyfrol A. Halimus, (2) nodweddu cyfansoddion ffytosyntheseiddiedig gan ddefnyddio dulliau lluosog i gadarnhau eu ffurfweddiad llwyddiannus, (3) yn astudio ac yn cael eu hystyried ac yn cael ei rannu, ac yn cael ei ystyried yn synergistiad ac yn cael ei rannu ac yn cael ei rannu'n sgilio ac yn cael ei rannu ac yn cael ei rannu ac yn ei wneud. Mae halogion gwrthfiotigau doxycycline o dan wahanol baramedrau adweithio, yn gwneud y gorau o amodau'r broses arsugniad, (3) yn ymchwilio i ddeunyddiau cyfansawdd mewn amrywiol driniaethau parhaus ar ôl y cylch prosesu.
Hydroclorid doxycycline (DC, mm = 480.90, Fformiwla Gemegol C22H24N2O · HCl, 98%), hecsahydrate clorid haearn (fECL3.6H2O, 97%), powdr graffit a brynwyd o sigma-aldrich, usa. Prynwyd sodiwm hydrocsid (NaOH, 97%), ethanol (C2H5OH, 99.9%) ac asid hydroclorig (HCl, 37%) gan Merck, UDA. Prynwyd NaCl, KCL, CACL2, MNCL2 a MGCL2 gan Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Mae'r holl adweithyddion o burdeb dadansoddol uchel. Defnyddiwyd dŵr distilled dwbl i baratoi pob datrysiad dyfrllyd.
Casglwyd sbesimenau cynrychioliadol A. halimus o'u cynefin naturiol yn delta Nile ac yn glanio ar hyd arfordir Môr y Canoldir yr Aifft. Casglwyd deunydd planhigion yn unol â chanllawiau cenedlaethol a rhyngwladol cymwys17. Mae'r Athro Manal Fawzi wedi nodi sbesimenau planhigion yn ôl Boulos18, ac mae Adran Gwyddorau Amgylcheddol Prifysgol Alexandria yn awdurdodi casglu rhywogaethau planhigion a astudiwyd at ddibenion gwyddonol. Cynhelir talebau enghreifftiol yn llysieufa Prifysgol Tanta (TANE), Talebau Rhifau. 14 122–14 127, llysieufa gyhoeddus sy'n darparu mynediad at ddeunyddiau a adneuwyd. Yn ogystal, i gael gwared ar lwch neu faw, torrwch ddail y planhigyn yn ddarnau bach, rinsiwch 3 gwaith gyda thap a dŵr distyll, ac yna sychu ar 50 ° C. Cafodd y planhigyn ei falu, cafodd 5 g o'r powdr mân ei drochi mewn 100 ml o ddŵr distyll a'i droi ar 70 ° C am 20 munud i gael dyfyniad. Cafodd y dyfyniad a gafwyd o Bacillus nicotianae ei hidlo trwy bapur hidlo Whatman a'i storio mewn tiwbiau glân a sterileiddio ar 4 ° C i'w defnyddio ymhellach.
Fel y dangosir yn Ffigur 1, gwnaed y GO o bowdr graffit yn ôl y dull Hummers wedi'i addasu. Gwasgarwyd 10 mg o bowdr GO mewn 50 ml o ddŵr wedi'i ddad -ddyneiddio am 30 munud o dan sonication, ac yna cymysgwyd 0.9 g o FECL3 a 2.9 g o NAAC am 60 munud. Ychwanegwyd 20 ml o ddyfyniad dail Atriplex at y toddiant wedi'i droi gan ei droi a'i adael ar 80 ° C am 8 awr. Cafodd yr ataliad du o ganlyniad ei hidlo. Golchwyd y nanocompositau a baratowyd gydag ethanol a dŵr bidistilled ac yna eu sychu mewn popty gwactod ar 50 ° C am 12 awr.
Ffotograffau sgematig a digidol o synthesis gwyrdd o gyfadeiladau RGO/NZVI a NZVI a thynnu gwrthfiotigau DC o ddŵr halogedig gan ddefnyddio dyfyniad atriplex Halimus.
Yn fyr, fel y dangosir yn Ffig. 1, ychwanegwyd 10 ml o doddiant clorid haearn sy'n cynnwys ïonau 0.05 m Fe3+ yn uwch i 20 ml o doddiant dyfyniad dail chwerw am 60 munud gyda gwres cymedrol a'i droi, ac yna cafodd yr hydoddiant ei ganoli ar 14,000 rpm (hermle, hermle, 15,000 rpm) a distyllu a oedd yn cael ei roi ar gyfer rhoi rhannau duon, a oedd yn cael ei ddistyllu ac yn rhoi dŵr i mewn i roi rhannau duon a rhoi mewn dŵr duon, a to 15 mun. popty ar 60 ° C. dros nos.
Nodweddwyd cyfansoddion RGO/NZVI a NZVI wedi'u syntheseiddio planhigion gan sbectrosgopeg UV-weladwy (cyfres T70/T80 UV/Vis Spectroffotomedrau, PG Instruments Ltd, DU) yn yr ystod sganio o 200-800 nm. Er mwyn dadansoddi topograffi a dosbarthiad maint y cyfansoddion RGO/NZVI a NZVI, defnyddiwyd sbectrosgopeg TEM (Joel, JEM-2100F, Japan, yn cyflymu foltedd 200 kV). Er mwyn gwerthuso'r grwpiau swyddogaethol a all fod yn rhan o ddarnau planhigion sy'n gyfrifol am y broses adfer a sefydlogi, cynhaliwyd sbectrosgopeg FT-IR (sbectromedr JASCO yn yr ystod o 4000-600 cm-1). Yn ogystal, defnyddiwyd dadansoddwr potensial zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) i astudio gwefr wyneb y nanomaterials syntheseiddiedig. Ar gyfer mesuriadau diffreithiant pelydr-X o nanomaterials powdr, defnyddiwyd diffractomedr pelydr-X (X'Pert Pro, yr Iseldiroedd), gan weithredu ar gerrynt (40 mA), foltedd (45 kV) yn yr ystod 2θ yn yr ystod 2θ o 20 ° i 80 ° a radiation cuka1 (\). Roedd y sbectromedr pelydr-X gwasgaru ynni (EDX) (model JEOL JSM-IT100) yn gyfrifol am astudio cyfansoddiad elfenol wrth gasglu pelydrau-X monocromatig al K-α o -10 i 1350 eV ar XPS, maint sbot 400 μm k-alpha (thermo is-ddwyseddog) yn gul a thymheredd a thymheredd y spection, y bisher o wyddonol, wyddonol y gwyddonol o wyddonol, yr unol â thymor ev. Mae'r sampl powdr yn cael ei wasgu ar ddeiliad sampl, sy'n cael ei roi mewn siambr wactod. Defnyddiwyd y sbectrwm C 1 S fel cyfeiriad yn 284.58 eV i bennu'r egni rhwymol.
Cynhaliwyd arbrofion arsugniad i brofi effeithiolrwydd y nanogyfansoddion RGO/NZVI syntheseiddiedig wrth dynnu doxycycline (DC) o ddatrysiadau dyfrllyd. Perfformiwyd arbrofion arsugniad mewn fflasgiau Erlenmeyer 25 ml ar gyflymder ysgwyd o 200 rpm ar ysgydwr orbitol (Stuart, ysgydwr orbitol/SSL1) ar 298 K. trwy wanhau toddiant stoc DC (1000 ppm) â dŵr wedi'i bidio. Er mwyn asesu effaith y dos RGO/NSVI ar yr effeithlonrwydd arsugniad, ychwanegwyd nanogyfansoddion gwahanol bwysau (0.01–0.07 g) at 20 ml o doddiant DC. I astudio'r cineteg a'r isothermau arsugniad, trochwyd 0.05 g o'r adsorbent mewn toddiant dyfrllyd o CD gyda chrynodiad cychwynnol (25–100 mg L - 1). Astudiwyd effaith pH wrth gael gwared ar DC yn pH (3–11) a chrynodiad cychwynnol o 50 mg L-1 ar 25 ° C. Addaswch pH y system trwy ychwanegu ychydig bach o hydoddiant HCl neu NaOH (mesurydd pH crisiog, mesurydd pH, pH 25). Yn ogystal, ymchwiliwyd i ddylanwad tymheredd adweithio ar arbrofion arsugniad yn yr ystod o 25-55 ° C. Astudiwyd effaith cryfder ïonig ar y broses arsugniad trwy ychwanegu crynodiadau amrywiol o NaCl (0.01–4 mol L - 1) ar grynodiad cychwynnol o DC o 50 mg L - 1, pH 3 a 7), 25 ° C, a dos adsorbent o 0.05 g. Mesurwyd arsugniad DC heb ei adsorbed gan ddefnyddio sbectroffotomedr UV-Vis trawst deuol (cyfres T70/T80, PG Instruments Ltd, UK) wedi'i gyfarparu â cuvettes cwarts hyd llwybr 1.0 cm ar y tonfeddi uchaf (λmax) o 270 a 350 nm. Tynnu canrannol gwrthfiotigau DC (R%; Eq. 1) a swm arsugniad DC, QT, Eq. Mesurwyd 2 (mg/g) gan ddefnyddio'r hafaliad canlynol.
Lle %R yw'r capasiti tynnu DC ( %), CO yw'r crynodiad DC cychwynnol ar amser 0, ac C yw'r crynodiad DC ar amser T, yn y drefn honno (Mg L-1).
Lle mae QE yn faint o DC sy'n cael ei adsorbed fesul màs uned yr adsorbent (mg G-1), CO a CE yw'r crynodiadau ar amser sero ac ar gydbwysedd, yn y drefn honno (Mg L-1), V yw'r gyfrol hydoddiant (L), ac M yw'r adweithydd màs arsugniad (G).
Mae delweddau SEM (Ffigys. 2A - C) yn dangos morffoleg lamellar y cyfansawdd RGO/NZVI gyda nanoronynnau haearn sfferig wedi'u gwasgaru'n unffurf ar ei wyneb, gan nodi atodi NPS NZVI yn llwyddiannus i'r wyneb RGO. Yn ogystal, mae rhai crychau yn y ddeilen RGO, gan gadarnhau cael gwared ar grwpiau sy'n cynnwys ocsigen ar yr un pryd ag adfer A. halimus Go. Mae'r crychau mawr hyn yn gweithredu fel safleoedd ar gyfer llwytho NPs haearn yn weithredol. Dangosodd delweddau NZVI (Ffig. 2D-F) fod yr NPs haearn sfferig wedi'u gwasgaru iawn ac nad oeddent yn agregu, sydd oherwydd natur cotio cydrannau botanegol y darn planhigyn. Roedd maint y gronynnau yn amrywio o fewn 15–26 nm. Fodd bynnag, mae gan rai rhanbarthau forffoleg mesoporous gyda strwythur o chwyddiadau a cheudodau, a all ddarparu gallu arsugniad effeithiol uchel o NZVI, gan y gallant gynyddu'r posibilrwydd o ddal moleciwlau DC ar wyneb NZVI. Pan ddefnyddiwyd dyfyniad Rosa Damascus ar gyfer synthesis NZVI, roedd yr NPs a gafwyd yn annynol, gyda gwagleoedd a gwahanol siapiau, a leihaodd eu heffeithlonrwydd mewn arsugniad Cr (VI) a chynyddu'r amser ymateb 23. Mae'r canlyniadau'n gyson â NZVI wedi'u syntheseiddio o ddail derw a mwyar Mair, sy'n nanoronynnau sfferig yn bennaf gyda meintiau nanomedr amrywiol heb grynhoad amlwg.
Delweddau SEM o gyfansoddion RGO/NZVI (AC), NZVI (D, E) a phatrymau EDX o gyfansoddion NZVI/RGO (G) a NZVI (H).
Astudiwyd cyfansoddiad elfenol cyfansoddion RGO/NZVI a NZVI wedi'u syntheseiddio planhigion gan ddefnyddio EDX (Ffig. 2G, H). Mae astudiaethau'n dangos bod NZVI yn cynnwys carbon (38.29% yn ôl màs), ocsigen (47.41% yn ôl màs) a haearn (11.84% yn ôl màs), ond mae elfennau eraill fel ffosfforws24 hefyd yn bresennol, y gellir eu cael o ddarnau planhigion. Yn ogystal, mae'r ganran uchel o garbon ac ocsigen oherwydd presenoldeb ffytochemicals o ddarnau planhigion mewn samplau NZVI is -wyneb. Mae'r elfennau hyn wedi'u dosbarthu'n gyfartal ar RGO ond mewn gwahanol gymarebau: mae C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) a Fe (10.99 wt %), EDX RGO/NZVI hefyd yn dangos presenoldeb elfennau eraill megis fel S, a all fod yn gysylltiedig â darnau planhigion. Mae'r gymhareb C: O gyfredol a chynnwys haearn yn y cyfansawdd RGO/NZVI gan ddefnyddio A. halimus yn llawer gwell na defnyddio'r dyfyniad dail ewcalyptws, gan ei fod yn nodweddu cyfansoddiad C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) A Fe (8.27 wt.%). WT %) 25. Nododd Nataša et al., 2022 gyfansoddiad elfenol tebyg o NZVI a syntheseiddiwyd o ddail derw a mwyar Mair a chadarnhau bod grwpiau polyphenol a moleciwlau eraill sydd wedi'u cynnwys yn y dyfyniad dail yn gyfrifol am y broses leihau.
Roedd morffoleg NZVI a syntheseiddiwyd mewn planhigion (Ffig. S2a, B) yn sfferig ac yn rhannol afreolaidd, gyda maint gronynnau ar gyfartaledd o 23.09 ± 3.54 nm, ond gwelwyd agregau cadwyn oherwydd grymoedd van der Waals a ferromagnetiaeth. Mae'r siâp gronynnau gronynnog a sfferig hwn yn bennaf yn cytuno'n dda â'r canlyniadau SEM. Daethpwyd o hyd i arsylwad tebyg gan Abdelfatah et al. yn 2021 pan ddefnyddiwyd dyfyniad dail ffa castor yn synthesis NZVI11. Mae gan NPs Detholiad Dail Ruelas Tuberosa a ddefnyddir fel asiant lleihau yn NZVI siâp sfferig hefyd gyda diamedr o 20 i 40 nm26.
Dangosodd delweddau TEM cyfansawdd hybrid RGO/NZVI (Ffig. S2C-D) fod RGO yn awyren waelodol gyda phlygiadau a chrychau ymylol sy'n darparu safleoedd llwytho lluosog ar gyfer NPS NZVI; Mae'r morffoleg lamellar hon hefyd yn cadarnhau gwneuthuriad llwyddiannus RGO. Yn ogystal, mae gan NPS NZVI siâp sfferig gyda meintiau gronynnau o 5.32 i 27 nm ac maent wedi'u hymgorffori yn yr haen RGO gyda gwasgariad bron yn unffurf. Defnyddiwyd dyfyniad dail ewcalyptws i syntheseiddio Fe NPS/RGO; Cadarnhaodd y canlyniadau TEM hefyd fod crychau yn yr haen RGO yn gwella gwasgariad AB NPs yn fwy na NPs pur ac yn cynyddu adweithedd y cyfansoddion. Cafwyd canlyniadau tebyg gan Bagheri et al. 28 Pan luniwyd y cyfansawdd gan ddefnyddio technegau ultrasonic gyda maint nanoparticle haearn ar gyfartaledd o oddeutu 17.70 nm.
Dangosir sbectra FTIR o gyfansoddion A. halimus, nzvi, go, rgo, a rGO/nzvi mewn Ffigys. 3a. Mae presenoldeb grwpiau swyddogaethol arwyneb yn dail A. halimus yn ymddangos yn 3336 cm-1, sy'n cyfateb i polyphenolau, a 1244 cm-1, sy'n cyfateb i grwpiau carbonyl a gynhyrchir gan y protein. Gwelwyd grwpiau eraill fel alcanau yn 2918 cm-1, alcenau yn 1647 cm-1 a estyniadau cyd-o-CO ar 1030 cm-1 hefyd, gan awgrymu presenoldeb cydrannau planhigion sy'n gweithredu fel asiantau selio ac sy'n gyfrifol am adferiad o Fe2+ i Fe0 ac yn mynd i Rgo29. Yn gyffredinol, mae'r sbectra NZVI yn dangos yr un copaon amsugno â siwgrau chwerw, ond gyda safle wedi'i symud ychydig. Mae band dwys yn ymddangos yn 3244 cm-1 sy'n gysylltiedig â dirgryniadau ymestyn OH (ffenolau), mae uchafbwynt yn 1615 yn cyfateb i C = C, ac mae bandiau yn 1546 a 1011 cm-1 yn codi oherwydd ymestyn C = O (polyphenolau a flavonoids aromatic, cn-cum-1 aromatic, cn cn-cum-1, cn cn-cm-1 hefyd yn y drefn honno13. Mae sbectrwm FTIR o GO yn dangos presenoldeb llawer o grwpiau dwysedd uchel sy'n cynnwys ocsigen, gan gynnwys y band ymestyn alocsi (CO) yn 1041 cm-1, y band ymestyn epocsi (CO) yn 1291 cm-1, c = o ymestyn. Ymddangosodd band o ddirgryniadau ymestyn C = C yn 1619 cm-1, band yn 1708 cm-1 a band eang o grwpiau OH, dirgryniadau ymestyn yn 3384 cm-1, sy'n cael ei gadarnhau, sy'n cael ei gadarnhau gan y dull hummers gwell, sy'n llwyddo i ocsideiddio'r broses graffit. Wrth gymharu cyfansoddion RGO a RGO/NZVI â sbectra GO, mae dwyster rhai grwpiau sy'n cynnwys ocsigen, fel OH ar 3270 cm-1, yn cael ei leihau'n sylweddol, tra bod eraill, fel C = O yn 1729 cm-1, yn cael eu lleihau'n llwyr. diflannu, gan nodi tynnu grwpiau swyddogaethol sy'n cynnwys ocsigen yn llwyddiannus yn END gan y dyfyniad A. Halimus. Gwelir copaon nodweddiadol miniog newydd o RGO ar densiwn C = C tua 1560 a 1405 cm-1, sy'n cadarnhau gostyngiad GO i RGO. Gwelwyd amrywiadau o 1043 i 1015 cm-1 ac o 982 i 918 cm-1, o bosibl oherwydd cynnwys deunydd planhigion31,32. Gwelodd Weng et al., 2018 hefyd wanhad sylweddol o grwpiau swyddogaethol ocsigenedig yn GO, gan gadarnhau ffurfio RGO yn llwyddiannus trwy fio -ddarlledu, gan fod darnau dail ewcalyptws, a ddefnyddiwyd i syntheseiddio llai o gyfansoddion ocsid graphene haearn, yn dangos sbectra FTIR agosach o grwpiau swyddogaethol planhigion. 33.
A. FTIR Sbectrwm Gallium, NZVI, RGO, GO, RGO cyfansawdd/NZVI (A). Cyfansoddion roentgenogrammy rgo, go, nzvi a rgo/nzvi (b).
Cadarnhawyd ffurfio cyfansoddion RGO/NZVI a NZVI i raddau helaeth gan batrymau diffreithiant pelydr-X (Ffig. 3 B). Gwelwyd brig FE0 dwyster uchel ar 2 ɵ 44.5 °, sy'n cyfateb i fynegai (110) (JCPDS rhif 06–0696) 11. Priodolir uchafbwynt arall ar 35.1 ° o'r awyren (311) i magnetite Fe3O4, 63.2 ° fod yn gysylltiedig â mynegai Miller yr awyren (440) oherwydd presenoldeb ϒ-FeOOH (JCPDS rhif 17-0536) 34. Mae patrwm pelydr-X GO yn dangos uchafbwynt miniog ar 2 ɵ 10.3 ° a brig arall ar 21.1 °, gan nodi alltudiad llwyr o'r graffit ac yn tynnu sylw at bresenoldeb grwpiau sy'n cynnwys ocsigen ar wyneb GO35. Cofnododd patrymau cyfansawdd RGO a RGO/NZVI ddiflaniad copaon GO nodweddiadol a ffurfio copaon RGO eang ar 2ɵ 22.17 a 24.7 ° ar gyfer y cyfansoddion RGO a RGO/NZVI, yn y drefn honno, a gadarnhaodd adferiad llwyddiannus GO yn llwyddiannus. Fodd bynnag, yn y patrwm RGO/NZVI cyfansawdd, gwelwyd copaon ychwanegol sy'n gysylltiedig â'r awyren dellt o Fe0 (110) a BCC Fe0 (200) yn 44.9 \ (^\ circ \) a 65.22 \ (^\ circ \), yn y drefn honno.
Y potensial zeta yw'r potensial rhwng haen ïonig sydd ynghlwm wrth wyneb gronyn a hydoddiant dyfrllyd sy'n pennu priodweddau electrostatig deunydd ac yn mesur ei sefydlogrwydd37. Dangosodd dadansoddiad potensial zeta o gyfansoddion NZVI, GO, a RGO/NZVI wedi'u syntheseiddio planhigion oherwydd eu sefydlogrwydd oherwydd presenoldeb gwefrau negyddol o -20.8, -22, a -27.4 mV, yn y drefn honno, ar eu harwyneb, fel y dangosir yn Ffigur S1A -C. . Mae canlyniadau o'r fath yn gyson â sawl adroddiad sy'n sôn bod datrysiadau sy'n cynnwys gronynnau â gwerthoedd potensial zeta sy'n llai na -25 mV yn gyffredinol yn dangos lefel uchel o sefydlogrwydd oherwydd gwrthyriad electrostatig rhwng y gronynnau hyn. Mae'r cyfuniad o RGO a NZVI yn caniatáu i'r cyfansawdd gaffael mwy o daliadau negyddol ac felly mae ganddo sefydlogrwydd uwch na naill ai GO neu NZVI yn unig. Felly, bydd ffenomen gwrthyrru electrostatig yn arwain at ffurfio cyfansoddion RGO/NZVI39 sefydlog. Mae arwyneb negyddol GO yn caniatáu iddo gael ei wasgaru'n gyfartal mewn cyfrwng dyfrllyd heb grynhoad, sy'n creu amodau ffafriol ar gyfer rhyngweithio â NZVI. Gall y gwefr negyddol fod yn gysylltiedig â phresenoldeb gwahanol grwpiau swyddogaethol yn y dyfyniad melon chwerw, sydd hefyd yn cadarnhau'r rhyngweithio rhwng rhagflaenwyr GO a haearn a'r darn planhigyn i ffurfio RGO a NZVI, yn y drefn honno, a'r cymhleth RGO/NZVI. Gall y cyfansoddion planhigion hyn hefyd weithredu fel asiantau capio, gan eu bod yn atal agregu'r nanoronynnau sy'n deillio o hynny ac felly'n cynyddu eu sefydlogrwydd40.
Penderfynwyd ar gyfansoddiad elfennol a chyflyrau falens y cyfansoddion NZVI a RGO/NZVI gan XPS (Ffig. 4). Dangosodd yr astudiaeth XPS gyffredinol fod cyfansawdd RGO/NZVI yn cynnwys yr elfennau C, O, a Fe yn bennaf, yn gyson â'r mapio EDS (Ffig. 4f -H). Mae'r sbectrwm C1S yn cynnwys tri chopa yn 284.59 eV, 286.21 EV a 288.21 EV sy'n cynrychioli CC, CO ac C = O, yn y drefn honno. Rhannwyd y sbectrwm O1S yn dri chopa, gan gynnwys 531.17 eV, 532.97 eV, a 535.45 eV, a neilltuwyd i'r grwpiau O = CO, CO, a dim grwpiau, yn y drefn honno. Fodd bynnag, mae'r copaon yn 710.43, 714.57 a 724.79 EV yn cyfeirio at Fe 2p3/2, Fe+3 a Fe p1/2, yn y drefn honno. Dangosodd sbectra XPS NZVI (Ffig. 4c-e) gopaon ar gyfer yr elfennau C, O, a Fe. Mae copaon yn 284.77, 286.25, a 287.62 eV yn cadarnhau presenoldeb aloion haearn-carbon, fel y maent yn cyfeirio at CC, C-Oh, a CO, yn y drefn honno. Roedd y sbectrwm O1S yn cyfateb i dri chopa C -O/haearn carbonad (531.19 eV), radical hydrocsyl (532.4 eV) ac O - C = O (533.47 eV). Priodolir y brig yn 719.6 i Fe0, tra bod FEOOH yn dangos copaon yn 717.3 a 723.7 eV, yn ogystal, mae'r brig yn 725.8 eV yn dynodi presenoldeb Fe2O342.43.
Astudiaethau XPS o gyfansoddion NZVI a RGO/NZVI, yn y drefn honno (A, B). Sbectra llawn o NZVI C1S (C), Fe2p (D), ac O1S (E) ac RGO/NZVI C1S (F), Fe2p (G), O1S (H) Cyfansawdd.
Mae'r isotherm arsugniad/desorption N2 (Ffig. 5a, b) yn dangos bod cyfansoddion NZVI a RGO/NZVI yn perthyn i fath II. Yn ogystal, cynyddodd arwynebedd penodol (SBET) NZVI o 47.4549 i 152.52 m2/g ar ôl chwythu â RGO. Gellir esbonio'r canlyniad hwn gan y gostyngiad yn priodweddau magnetig NZVI ar ôl chwythu RGO, a thrwy hynny leihau agregu gronynnau a chynyddu arwynebedd y cyfansoddion. Yn ogystal, fel y dangosir yn Ffig. 5c, mae cyfaint pore (8.94 nm) cyfansawdd RGO/NZVI yn uwch na chyfaint y NZVI gwreiddiol (2.873 nm). Mae'r canlyniad hwn yn cyd-fynd ag El-Monaem et al. 45.
Er mwyn gwerthuso'r gallu arsugniad i gael gwared ar DC rhwng y cyfansoddion RGO/NZVI a'r NZVI gwreiddiol yn dibynnu ar y cynnydd yn y crynodiad cychwynnol, gwnaed cymhariaeth trwy ychwanegu dos cyson o bob adsorbent (0.05 g) i DC ar wahanol grynodiadau cychwynnol. Datrysiad yr ymchwiliad [25]. –100 mg L - 1] ar 25 ° C. Dangosodd y canlyniadau fod effeithlonrwydd symud (94.6%) y cyfansawdd RGO/NZVI yn uwch nag effeithlonrwydd gwreiddiol yr NZVI (90%) ar grynodiad is (25 mg L-1). Fodd bynnag, pan gynyddwyd y crynodiad cychwynnol i 100 mg L-1, gostyngodd effeithlonrwydd tynnu RGO/NZVI a NZVI rhieni i 70% a 65%, yn y drefn honno (Ffigur 6A), a allai fod oherwydd llai o safleoedd gweithredol a diraddiad gronynnau NZVI. I'r gwrthwyneb, dangosodd RGO/NZVI effeithlonrwydd uwch o dynnu DC, a allai fod oherwydd effaith synergaidd rhwng RGO a NZVI, lle mae safleoedd actif sefydlog sydd ar gael ar gyfer arsugniad yn llawer uwch, ac yn achos RGO/NZVI, gellir adsorbio mwy DC na NZVI yn dda. Yn ogystal, yn ffig. Mae 6B yn dangos bod gallu arsugniad y cyfansoddion RGO/NZVI a NZVI wedi cynyddu o 9.4 mg/g i 30 mg/g a 9 mg/g, yn y drefn honno, gyda chynnydd yn y crynodiad cychwynnol o 25–100 mg/L. -1.1 i 28.73 mg G-1. Felly, roedd cydberthynas negyddol rhwng cyfradd tynnu DC â'r crynodiad DC cychwynnol, a oedd oherwydd y nifer gyfyngedig o ganolfannau adweithio a gefnogwyd gan bob adsorbent ar gyfer arsugniad a thynnu DC mewn hydoddiant. Felly, gellir dod i'r casgliad o'r canlyniadau hyn bod gan y cyfansoddion RGO/NZVI effeithlonrwydd uwch o arsugniad a gostyngiad, a gellir defnyddio RGO yng nghyfansoddiad RGO/NZVI fel arsugnwr ac fel deunydd cludwr.
Yr effeithlonrwydd tynnu a chynhwysedd arsugniad DC ar gyfer cyfansawdd RGO/NZVI a NZVI oedd (a, b) [CO = 25 mg L-1–100 mg L-1, t = 25 ° C, dos = 0.05 g], pH. Ar gapasiti arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu DC ar gyfansoddion RGO/NZVI (C) [CO = 50 mg L - 1, pH = 3–11, t = 25 ° C, dos = 0.05 g].
Mae pH datrysiad yn ffactor hanfodol wrth astudio prosesau arsugniad, gan ei fod yn effeithio ar raddau ionization, dyfalu ac ionization yr adsorbent. Cynhaliwyd yr arbrawf ar 25 ° C gyda dos adsorbent cyson (0.05 g) a chrynodiad cychwynnol o 50 mg L-1 yn yr ystod pH (3–11). Yn ôl adolygiad llenyddiaeth46, mae DC yn foleciwl amffiffilig gyda sawl grŵp swyddogaethol ionizable (ffenolau, grwpiau amino, alcoholau) ar lefelau pH amrywiol. O ganlyniad, gall gwahanol swyddogaethau DC a'r strwythurau cysylltiedig ar wyneb y cyfansawdd RGO/NZVI ryngweithio'n electrostatig a gall fodoli fel cations, zwitterions, ac anionau, mae'r moleciwl DC yn bodoli fel cationig (DCH3+) yn pH <3.3, phon 7.). O ganlyniad, gall gwahanol swyddogaethau DC a'r strwythurau cysylltiedig ar wyneb cyfansawdd RGO/NZVI ryngweithio'n electrostatig a gall fodoli fel cations, zwitterions, ac anionau, mae'r moleciwl DC yn bodoli fel cationig (DCH3+) yn pH <3.3, ffonig (DC20 )- 7. a 3 7. a <DOC2- 7. В результате различные функ: электростатectr катиона (dch3+) при рн <3,3, цвиттер-ионный (dch20) 3,3 <ph <7,7 и анионный (dch- или dc2-) при ph 7,7. O ganlyniad, gall swyddogaethau amrywiol DC a strwythurau cysylltiedig ar wyneb cyfansawdd RGO/NZVI ryngweithio'n electrostatig a gall fodoli ar ffurf cations, zwitterions ac anionau; Mae'r moleciwl DC yn bodoli fel cation (DCH3+) yn pH <3.3; ïonig (dch20) 3.3 <pH <7.7 ac anionig (dch- neu dc2-) yn pH 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 ， 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 <pH <7.7 和阴离子 (dch- 或 dc2-) 在 pH 7.7 es 7.7 es因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可能 会 发生 静电 相互 ， 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 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。 Следовательно, различные функции дк и родствеве им с структур на поверхностectr электростатические взаимодействия и существатвать виде катионов, цвитер-ионю анио£, аыfydd катионными (дцг3+) при рн <3,3. Felly, gall gwahanol swyddogaethau DC a strwythurau cysylltiedig ar wyneb cyfansawdd RGO/NZVI fynd i ryngweithio electrostatig ac fodoli ar ffurf cations, zwitterions, ac anionau, tra bod moleciwlau DC yn cationig (DCH3+) yn pH <3.3. О существует виде цвиттер-иона (dch20) при 3,3 <pH <7,7 и аниона (dch- или dc2-) при ph 7,7. Mae'n bodoli fel zwitterion (DCH20) yn 3.3 <pH <7.7 ac anion (dch- neu dc2-) yn pH 7.7.Gyda chynnydd mewn pH o 3 i 7, cynyddodd gallu arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu DC o 11.2 mg/g (56%) i 17 mg/g (85%) (Ffig. 6 C). Fodd bynnag, wrth i'r pH gynyddu i 9 ac 11, gostyngodd y gallu arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu rhywfaint, o 10.6 mg/g (53%) i 6 mg/g (30%), yn y drefn honno. Gyda chynnydd mewn pH o 3 i 7, roedd DCs yn bodoli'n bennaf ar ffurf zwitterions, a oedd yn eu gwneud bron yn an-electrostatig yn cael eu denu neu eu gwrthyrru â chyfansoddion RGO/NZVI, yn bennaf trwy ryngweithio electrostatig. Wrth i'r pH gynyddu uwchlaw 8.2, codwyd gwefr yn negyddol ar wyneb yr adsorbent, felly gostyngodd y gallu arsugniad a gostwng oherwydd y gwrthyriad electrostatig rhwng y doxycycline â gwefr negyddol ac arwyneb yr adsorbent. Mae'r duedd hon yn awgrymu bod arsugniad DC ar gyfansoddion RGO/NZVI yn ddibynnol iawn ar pH, ac mae'r canlyniadau hefyd yn dangos bod cyfansoddion RGO/NZVI yn addas fel adsorbents o dan amodau asidig a niwtral.
Gwnaed effaith tymheredd ar arsugniad toddiant dyfrllyd o DC ar (25-55 ° C). Mae Ffigur 7a yn dangos effaith cynnydd tymheredd ar effeithlonrwydd tynnu gwrthfiotigau DC ar RGO/NZVI, mae'n amlwg bod y gallu tynnu a'r capasiti arsugniad wedi cynyddu o 83.44% a 13.9 mg/g i 47% a 7.83 mg/g. , yn y drefn honno. Gall y gostyngiad sylweddol hwn fod oherwydd cynnydd yn egni thermol ïonau DC, sy'n arwain at desorption47.
Effaith Tymheredd ar Effeithlonrwydd Tynnu a Chapasiti arsugniad CD ar Gyfansoddion RGO/NZVI (a) [CO = 50 mg L - 1, pH = 7, dos = 0.05 g], dos adsorbent ar effeithlonrwydd tynnu a chael gwared ar gapio cychwynnol cychwynnol ar y Cd. Cyfansawdd (b) [CO = 50 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C] (C, D) [CO = 25–100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, dos = 0.05 g].
Dangosir effaith cynyddu dos yr adsorbent cyfansawdd RGO/NZVI o 0.01 g i 0.07 g ar yr effeithlonrwydd tynnu a'r gallu arsugniad yn Ffig. 7b. Arweiniodd cynnydd yn nos yr adsorbent at ostyngiad yn y capasiti arsugniad o 33.43 mg/g i 6.74 mg/g. Fodd bynnag, gyda chynnydd yn y dos adsorbent o 0.01 g i 0.07 g, mae'r effeithlonrwydd tynnu yn cynyddu o 66.8% i 96%, a all, yn unol â hynny, fod yn gysylltiedig â chynnydd yn nifer y canolfannau gweithredol ar yr arwyneb nanocomposite.
Astudiwyd effaith crynodiad cychwynnol ar gapasiti arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu [25–100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, dos 0.05 g]. Pan gynyddwyd y crynodiad cychwynnol o 25 mg L-1 i 100 mg L-1, gostyngodd canran symud cyfansawdd RGO/NZVI o 94.6% i 65% (Ffig. 7 C), yn ôl pob tebyg oherwydd absenoldeb y safleoedd gweithredol a ddymunir. . Yn adsorbs crynodiadau mawr o DC49. Ar y llaw arall, wrth i'r crynodiad cychwynnol gynyddu, cynyddodd y gallu arsugniad hefyd o 9.4 mg/g i 30 mg/g nes cyrraedd ecwilibriwm (Ffig. 7 D). Mae'r adwaith anochel hwn oherwydd cynnydd mewn grym gyrru gyda chrynodiad DC cychwynnol yn fwy na'r ymwrthedd trosglwyddo màs ïon DC i gyrraedd wyneb 50 y cyfansawdd RGO/NZVI.
Nod amser cyswllt ac astudiaethau cinetig yw deall amser ecwilibriwm arsugniad. Yn gyntaf, roedd maint y DC a oedd yn cael ei adsorbed yn ystod 40 munud cyntaf yr amser cyswllt oddeutu hanner y cyfanswm a oedd yn cael ei adsorbed dros yr amser cyfan (100 munud). Tra bod y moleciwlau DC mewn toddiant yn gwrthdaro gan beri iddynt fudo'n gyflym i wyneb y cyfansawdd RGO/NZVI gan arwain at arsugniad sylweddol. Ar ôl 40 munud, cynyddodd arsugniad DC yn raddol ac yn araf nes cyrraedd ecwilibriwm ar ôl 60 munud (Ffig. 7 D). Gan fod swm rhesymol yn cael ei adsorbed o fewn y 40 munud cyntaf, bydd llai o wrthdrawiadau â moleciwlau DC a bydd llai o safleoedd gweithredol ar gael ar gyfer moleciwlau heb eu hadsorbed. Felly, gellir gostwng y gyfradd arsugniad51.
Er mwyn deall yn well y cineteg arsugniad, defnyddiwyd lleiniau llinell o orchymyn cyntaf ffug (Ffig. 8a), ail orchymyn ffug (Ffig. 8b), a modelau cinetig Elovich (Ffig. 8 C). O'r paramedrau a gafwyd o'r astudiaethau cinetig (Tabl S1), daw'n amlwg mai'r model ffug -ffug yw'r model gorau ar gyfer disgrifio cineteg arsugniad, lle mae'r gwerth R2 wedi'i osod yn uwch nag yn y ddau fodel arall. Mae tebygrwydd hefyd rhwng y galluoedd arsugniad a gyfrifir (QE, Cal). Mae'r gorchymyn ffug-eiliad a'r gwerthoedd arbrofol (QE, exp.) Yn dystiolaeth bellach bod y drefn ffug-eiliad yn fodel gwell na modelau eraill. Fel y dangosir yn Nhabl 1, mae gwerthoedd α (cyfradd arsugniad cychwynnol) a β (cysonyn desorption) yn cadarnhau bod y gyfradd arsugniad yn uwch na'r gyfradd desorption, gan nodi bod DC yn tueddu i adsorbio'n effeithlon ar y cyfansawdd RGO/NZVI52. .
Lleiniau cinetig arsugniad llinol o orchymyn ffug-eiliad (a), ffug-orchymyn cyntaf (b) ac Elovich (c) [CO = 25–100 mg L-1, pH = 7, t = 25 ° C, dos = 0.05 g].
Mae astudiaethau o isothermau arsugniad yn helpu i bennu gallu arsugniad yr adsorbent (RGO/NRVI cyfansawdd) ar wahanol grynodiadau adsorbate (DC) a thymheredd y system. Cyfrifwyd y capasiti arsugniad uchaf gan ddefnyddio isotherm Langmuir, a nododd fod yr arsugniad yn homogenaidd ac yn cynnwys ffurfio monolayer adsorbate ar wyneb yr adsorbent heb ryngweithio rhyngddynt53. Dau fodel isotherm arall a ddefnyddir yn helaeth yw'r modelau Freundlich a Temkin. Er na ddefnyddir y model Freundlich i gyfrifo'r gallu arsugniad, mae'n helpu i ddeall y broses arsugniad heterogenaidd a bod gan swyddi gwag ar yr adsorbent wahanol egni, tra bod y model temkin yn helpu i ddeall priodweddau ffisegol a chemegol arsugniad54.
Mae ffigurau 9a-c yn dangos plotiau llinell o fodelau Langmuir, Freindlich, a Temkin, yn y drefn honno. Mae'r gwerthoedd R2 a gyfrifir o'r plotiau llinell Freundlich (Ffig. 9a) a langmuir (Ffig. 9b) ac a gyflwynir yn Nhabl 2 yn dangos bod arsugniad DC ar y composite RGO/NZVI yn dilyn y freundlich (0.996) a langmuir (0.988) modelau isotherm (0.988). Y capasiti arsugniad uchaf (Qmax), a gyfrifwyd gan ddefnyddio model isotherm Langmuir, oedd 31.61 mg G-1. Yn ogystal, mae gwerth cyfrifedig y ffactor gwahanu dimensiwn (RL) rhwng 0 ac 1 (0.097), gan nodi proses arsugniad ffafriol. Fel arall, mae'r cysonyn Freundlich a gyfrifir (n = 2.756) yn dangos ffafriaeth ar gyfer y broses amsugno hon. Yn ôl model llinellol yr isotherm temkin (Ffig. 9c), mae arsugniad DC ar gyfansawdd RGO/NZVI yn broses arsugniad corfforol, gan fod B yn ˂ 82 kJ mol-1 (0.408) 55. Er bod arsugniad corfforol fel arfer yn cael ei gyfryngu gan rymoedd gwan van der Waals, mae angen egni arsugniad isel ar arsugniad cerrynt uniongyrchol ar gyfansoddion RGO/NZVI [56, 57].
FREUNDLICH (A), LANGMUIR (B), a TEMKIN (C) Isothermau arsugniad llinol [CO = 25–100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, dos = 0.05 g]. Llain o hafaliad Van't Hoff ar gyfer arsugniad DC gan gyfansoddion RGO/NZVI (D) [CO = 25–100 mg L-1, pH = 7, t = 25-55 ° C a dos = 0.05 g].
Er mwyn gwerthuso effaith newid tymheredd adwaith ar dynnu DC o gyfansoddion RGO/NZVI, cyfrifwyd paramedrau thermodynamig fel newid entropi (ΔS), newid enthalpi (ΔH), a newid ynni rhydd (ΔG) o hafaliadau. 3 a 458.
lle mae \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{c} _ {e}} \) - ecwilibriwm thermodynamig cyson, ce - ce - rgo mewn toddiant. R a RT yw'r cysonyn nwy a thymheredd arsugniad, yn y drefn honno. Mae plotio ln ke yn erbyn 1/t yn rhoi llinell syth (Ffig. 9d) y gellir pennu ∆s ac ∆H ohoni.
Mae gwerth ΔH negyddol yn dangos bod y broses yn ecsothermig. Ar y llaw arall, mae'r gwerth ΔH o fewn y broses arsugniad corfforol. Mae gwerthoedd ΔG negyddol yn Nhabl 3 yn dangos bod arsugniad yn bosibl ac yn ddigymell. Mae gwerthoedd negyddol Δs yn dynodi archeb uchel o foleciwlau adsorbent ar y rhyngwyneb hylif (Tabl 3).
Mae Tabl 4 yn cymharu'r cyfansawdd RGO/NZVI ag adsorbents eraill a adroddwyd mewn astudiaethau blaenorol. Mae'n amlwg bod gan y cyfansawdd VGO/NCVI allu arsugniad uchel ac y gall fod yn ddeunydd addawol ar gyfer tynnu gwrthfiotigau DC o ddŵr. Yn ogystal, mae arsugniad cyfansoddion RGO/NZVI yn broses gyflym gydag amser cydbwyso o 60 munud. Gellir egluro priodweddau arsugniad rhagorol y cyfansoddion RGO/NZVI gan effaith synergaidd RGO a NZVI.
Mae ffigurau 10a, b yn dangos y mecanwaith rhesymegol ar gyfer tynnu gwrthfiotigau DC gan gyfadeiladau RGO/NZVI a NZVI. Yn ôl canlyniadau arbrofion ar effaith pH ar effeithlonrwydd arsugniad DC, gyda chynnydd mewn pH o 3 i 7, ni reolwyd arsugniad DC ar y cyfansawdd RGO/NZVI gan ryngweithio electrostatig, ers iddo weithredu fel zwitterion; Felly, ni wnaeth newid yn y gwerth pH effeithio ar y broses arsugniad. Yn dilyn hynny, gellir rheoli'r mecanwaith arsugniad trwy ryngweithio nad ydynt yn electrostatig fel bondio hydrogen, effeithiau hydroffobig, a rhyngweithiadau pentyrru π-π rhwng y cyfansawdd RGO/NZVI a DC66. Mae'n hysbys bod mecanwaith adsorbates aromatig ar arwynebau graphene haenog wedi'i egluro gan π - π rhyngweithio pentyrru fel y prif rym gyrru. Mae'r cyfansawdd yn ddeunydd haenog tebyg i graphene gydag uchafswm amsugno ar 233 nm oherwydd y trawsnewidiad π-π*. Yn seiliedig ar bresenoldeb pedair cylch aromatig yn strwythur moleciwlaidd yr adsorbate DC, gwnaethom ddamcaniaethu bod mecanwaith o ryngweithio pentyrru π-π rhwng y DC aromatig (derbynnydd π-electron) a'r rhanbarth sy'n llawn π-electronau i'r wyneb RGO. Cyfansoddion NZVI. Yn ogystal, fel y dangosir yn ffig. Perfformiwyd astudiaethau 10b, FTIR i astudio rhyngweithio moleciwlaidd cyfansoddion RGO/NZVI â DC, a dangosir sbectra FTIR cyfansoddion RGO/NZVI ar ôl arsugniad DC yn Ffigur 10b. 10b. Gwelir brig newydd ar 2111 cm-1, sy'n cyfateb i ddirgryniad fframwaith y bond C = C, sy'n dynodi presenoldeb y grwpiau swyddogaethol organig cyfatebol ar wyneb 67 RGO/NZVI. Mae copaon eraill yn symud o 1561 i 1548 cm-1 ac o 1399 i 1360 cm-1, sydd hefyd yn cadarnhau bod rhyngweithiadau π-π yn chwarae rhan bwysig wrth arsugniad graphene a llygryddion organig68,69. Ar ôl arsugniad DC, gostyngodd dwyster rhai grwpiau sy'n cynnwys ocsigen, fel OH, i 3270 cm-1, sy'n awgrymu bod bondio hydrogen yn un o'r mecanweithiau arsugniad. Felly, yn seiliedig ar y canlyniadau, mae arsugniad DC ar y cyfansawdd RGO/NZVI yn digwydd yn bennaf oherwydd rhyngweithiadau pentyrru π-π a bondiau H.
Mecanwaith rhesymegol arsugniad gwrthfiotigau DC gan gyfadeiladau RGO/NZVI a NZVI (A). Sbectra arsugniad FTIR o DC ar RGO/NZVI a NZVI (B).
Cynyddodd dwyster bandiau amsugno NZVI yn 3244, 1615, 1546, a 1011 cm - 1 ar ôl arsugniad DC ar NZVI (Ffig. 10b) o gymharu â NZVI, a ddylai fod yn gysylltiedig â rhyngweithio â grwpiau swyddogaethol posibl y grwpiau asid carboxylig O yn DC. Fodd bynnag, nid yw'r ganran is hon o drosglwyddo ym mhob band a arsylwyd yn dangos unrhyw newid sylweddol yn effeithlonrwydd arsugniad yr adsorbent ffytosynthetig (NZVI) o'i gymharu â NZVI cyn y broses arsugniad. Yn ôl rhywfaint o ymchwil tynnu DC gyda NZVI71, pan fydd NZVI yn adweithio â H2O, mae electronau'n cael eu rhyddhau ac yna defnyddir H+ i gynhyrchu hydrogen gweithredol hynod y gellir ei ddefnyddio. Yn olaf, mae rhai cyfansoddion cationig yn derbyn electronau o hydrogen gweithredol, gan arwain at -c = n a -c = c-, a briodolir i rannu'r cylch bensen.
Amser Post: Tach-14-2022