حذف هم افزایی آنتی بیوتیک های داکسی سایکلین از آب توسط ترکیبات گرافن مصنوعی سبز و مجتمع های آهن نانو صفر

با تشکر از شما برای بازدید از Nature.com. نسخه مرورگر مورد استفاده شما از CSS محدود است. برای بهترین تجربه ، توصیه می کنیم از یک مرورگر به روز شده استفاده کنید (یا حالت سازگاری را در اینترنت اکسپلورر غیرفعال کنید). در این میان ، برای اطمینان از ادامه پشتیبانی ، ما سایت را بدون سبک و جاوا اسکریپت ارائه می دهیم.
در این کار ، کامپوزیت های RGO/NZVI برای اولین بار با استفاده از یک روش ساده و سازگار با محیط زیست با استفاده از عصاره برگ زرد Sophora به عنوان یک عامل کاهش دهنده و تثبیت کننده برای رعایت اصول شیمی "سبز" ، مانند سنتز شیمیایی کمتری ، سنتز شدند. از ابزارهای مختلفی برای اعتبارسنجی ترکیب موفقیت آمیز کامپوزیت ها ، مانند SEM ، EDX ، XPS ، XRD ، FTIR و پتانسیل Zeta استفاده شده است که نشانگر ساخت کامپوزیت موفق است. ظرفیت حذف کامپوزیت های رمان و NZVI خالص در غلظت های مختلف شروع داکسی سایکلین آنتی بیوتیک برای بررسی اثر هم افزایی بین RGO و NZVI مقایسه شد. در شرایط حذف 25mg L-1 ، 25 درجه سانتیگراد و 0.05 گرم ، میزان حذف جاذب NZVI خالص 90 ٪ بود ، در حالی که میزان حذف جاذب داکسی سایکلین توسط کامپوزیت RGO/NZVI به 94.6 ٪ رسید و تأیید کرد که NZVI و RGO. فرآیند جذب با یک دستور شبه دوم مطابقت دارد و با مدل Freundlich با حداکثر ظرفیت جذب 31.61 میلی گرم گرم -1 در 25 درجه سانتیگراد و pH 7 مطابقت دارد. یک مکانیسم معقول برای حذف DC پیشنهاد شده است. علاوه بر این ، قابلیت استفاده مجدد کامپوزیت RGO/NZVI پس از شش چرخه بازسازی متوالی 60 ٪ بود.
کمبود آب و آلودگی اکنون یک تهدید جدی برای همه کشورها است. در سالهای اخیر ، آلودگی آب ، به ویژه آلودگی آنتی بیوتیک ، به دلیل افزایش تولید و مصرف در طول COVID-19 PANDEMIC1،2،3 افزایش یافته است. بنابراین ، توسعه یک فناوری مؤثر برای از بین بردن آنتی بیوتیک ها در فاضلاب یک کار فوری است.
یکی از آنتی بیوتیک های نیمه سنتز مقاوم از گروه تتراسایکلین داکسی سایکلین (DC) 4،5 است. گزارش شده است که باقیمانده های DC در آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی نمی توانند متابولیزه شوند ، تنها 20-50 ٪ متابولیزه شده و مابقی در محیط آزاد می شوند و باعث ایجاد مشکلات جدی در محیط زیست و سلامتی می شوند.
قرار گرفتن در معرض DC در سطح پایین می تواند میکروارگانیسم های فتوسنتزی آبزی را از بین ببرد ، گسترش باکتری های ضد میکروبی را تهدید کند و مقاومت ضد میکروبی را افزایش دهد ، بنابراین این آلاینده باید از فاضلاب خارج شود. تخریب طبیعی DC در آب یک فرآیند بسیار کند است. فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی مانند فوتولیز ، تجزیه بیولوژیکی و جذب فقط می توانند در غلظت های پایین و با نرخ های بسیار پایین 7،8 تخریب شوند. با این حال ، اقتصادی ترین ، ساده ترین ، سازگار با محیط زیست ، آسان برای کنترل و کارآمد ، جذب 9،10 است.
Nano Zero Valent Iron (NZVI) ماده ای بسیار قدرتمند است که می تواند بسیاری از آنتی بیوتیک ها را از آب از جمله مترونیدازول ، دیازپام ، سیپروفلوکساسین ، کلرامفنیکول و تتراسایکلین خارج کند. این توانایی به دلیل خاصیت شگفت انگیز NZVI است ، مانند واکنش پذیری زیاد ، سطح بزرگ و بسیاری از سایت های اتصال خارجی 11. با این حال ، NZVI مستعد تجمع در محیط های آبی به دلیل نیروهای ون der Wells و خصوصیات مغناطیسی بالا است ، که این امر باعث کاهش اثربخشی آن در از بین بردن آلاینده ها به دلیل تشکیل لایه های اکسید می شود که مانع واکنش NZVI10،12 می شوند. عمارت ذرات NZVI را می توان با اصلاح سطوح آنها با سورفاکتانت ها و پلیمرها یا با ترکیب آنها با سایر نانومواد ها به شکل کامپوزیت ها کاهش داد ، که ثابت شده است که یک رویکرد مناسب برای بهبود ثبات آنها در محیط زیست 133،14 است.
گرافن یک نانومواد کربن دو بعدی متشکل از اتم های کربن هیبرید شده SP2 است که در یک شبکه لانه زنبوری قرار گرفته اند. این منطقه دارای یک سطح بزرگ ، استحکام مکانیکی قابل توجهی ، فعالیت عالی الکتروکاتالیستی ، هدایت حرارتی بالا ، تحرک سریع الکترونی و یک ماده حامل مناسب برای پشتیبانی از نانوذرات معدنی بر روی سطح آن است. ترکیبی از نانوذرات فلزی و گرافن می تواند از مزایای فردی هر ماده فراتر رود و به دلیل خاصیت فیزیکی و شیمیایی برتر آن ، توزیع بهینه نانوذرات را برای تصفیه آب کارآمدتر ارائه می دهد.
عصاره های گیاهی بهترین گزینه برای عوامل کاهش دهنده شیمیایی مضر است که معمولاً در سنتز اکسید گرافن کاهش یافته (RGO) و NZVI مورد استفاده قرار می گیرند زیرا در دسترس هستند ، ارزان ، یک مرحله ای ، از نظر محیط زیست ایمن هستند و می توانند به عنوان عوامل کاهش دهنده مورد استفاده قرار گیرند. مانند فلاونوئیدها و ترکیبات فنلی نیز به عنوان تثبیت کننده عمل می کنند. بنابراین ، عصاره برگ Atriplex Halimus L. به عنوان یک عامل ترمیم و بسته شدن برای سنتز کامپوزیت های RGO/NZVI در این مطالعه استفاده شد. Atriplex Halimus از خانواده Amaranthaceae یک درختچه چند ساله دوست داشتنی نیتروژن با دامنه جغرافیایی گسترده 16 است.
طبق ادبیات موجود ، اولین بار از Atriplex Halimus (A. Halimus) برای ساخت کامپوزیت های RGO/NZVI به عنوان یک روش سنتز اقتصادی و سازگار با محیط زیست استفاده شد. بنابراین ، هدف از این کار شامل چهار بخش است: (1) فیتوسنتز RGO/NZVI و کامپوزیت های NZVI والدین با استفاده از عصاره برگ آب آب A. Halimus ، (2) خصوصیات کامپوزیت های فیتوسنتز با استفاده از روش های متعدد برای تأیید ساختگی موفقیت آمیز خود ، (3) مطالعه عوارض سرور RGO و NZVI در آراء آراء. آنتی بیوتیک های داکسی سایکلین تحت پارامترهای مختلف واکنش ، بهینه سازی شرایط فرآیند جذب ، (3) مواد کامپوزیت را در درمان های مختلف مداوم پس از چرخه پردازش بررسی می کند.
هیدروکلراید Doxycycline (DC ، MM = 480.90 ، فرمول شیمیایی C22H24NO · HCl ، 98 ٪) ، کلرید آهن هگزاهیدرات (FECL3.6H2O ، 97 ٪) ، پودر گرافیت خریداری شده از سیگما-آلدریچ ، USA. هیدروکسید سدیم (NaOH ، 97 ٪) ، اتانول (C2H5OH ، 99.9 ٪) و اسید هیدروکلریک (HCl ، 37 ٪) از Merck ، USA خریداری شدند. NaCl ، KCl ، CACL2 ، MNCL2 و MGCL2 از شرکت Tianjin Comio Chemical Reagent Co. ، Ltd. خریداری شد. همه معرفها از خلوص تحلیلی بالایی برخوردار هستند. برای تهیه تمام راه حل های آبی از آب دو جدا شده استفاده شد.
نمونه های نماینده A. halimus از زیستگاه طبیعی آنها در دلتای نیل و سرزمینها در سواحل مدیترانه مصر جمع آوری شده است. مواد گیاهی مطابق با دستورالعمل های ملی و بین المللی قابل اجرا 17 جمع آوری شد. پروفسور Manal Fawzi نمونه های گیاهی را مطابق Boulos18 شناسایی کرده است ، و گروه علوم زیست محیطی دانشگاه اسکندریه اجازه جمع آوری گونه های گیاهی مورد مطالعه را برای اهداف علمی می دهد. کوپن های نمونه در Herbarium دانشگاه Tanta (TANE) ، NOS CONTERS برگزار می شود. 14 122–14 127 ، گیاهخواری عمومی که دسترسی به مواد سپرده شده را فراهم می کند. علاوه بر این ، برای از بین بردن گرد و غبار یا خاک ، برگهای گیاه را به قطعات کوچک برش دهید ، 3 بار با شیر و آب مقطر بشویید و سپس در دمای 50 درجه سانتیگراد خشک کنید. این گیاه خرد شد ، 5 گرم از پودر ریز در 100 میلی لیتر آب مقطر غوطه ور شد و به مدت 20 دقیقه در 70 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه هم زده شد تا عصاره به دست آورد. عصاره به دست آمده باسیلوس nicotianae از طریق کاغذ فیلتر واتمن فیلتر شد و برای استفاده بیشتر در لوله های تمیز و استریل در 4 درجه سانتیگراد ذخیره شد.
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، GO از پودر گرافیت با روش اصلاح شده Hummers ساخته شده است. 10 میلی گرم پودر GO در 50 میلی لیتر آب دیونیزه شده به مدت 30 دقیقه تحت فراصوت پراکنده شد و سپس 0.9 گرم FECL3 و 2.9 گرم NAAC به مدت 60 دقیقه مخلوط شد. 20 میلی لیتر عصاره برگ Atriplex با هم زدن به محلول هم زده اضافه شد و به مدت 8 ساعت در دمای 80 درجه سانتیگراد باقی مانده است. سیستم تعلیق سیاه حاصل فیلتر شد. نانوکامپوزیتهای آماده شده با اتانول شسته و آب بیدیست شده و سپس در دمای خلاء در دمای 50 درجه سانتیگراد به مدت 12 ساعت خشک شدند.
عکسهای شماتیک و دیجیتالی از سنتز سبز مجتمع های RGO/NZVI و NZVI و حذف آنتی بیوتیک های DC از آب آلوده با استفاده از عصاره هالیموس Atriplex.
به طور خلاصه ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، 10 میلی لیتر از محلول کلرید آهن حاوی 0.05 متر Fe3+ یون های قطره ای به 20 میلی لیتر یک محلول عصاره برگ تلخ به مدت 60 دقیقه با گرمایش متوسط ​​و همزن اضافه شد ، و سپس محلول در 14000 RPM (هرمل ، به عنوان 15،000 rpm) به مدت 15 دقیقه از شستشو می شود تا ذرات سیاه را به دست آورد. اجاق گاز خلاء در دمای 60 درجه سانتیگراد یک شب.
کامپوزیت های RGO/NZVI و NZVI سنتز گیاه با طیف سنجی UV-Visible (T70/T80 Series UV/Vis Spectrofotometers ، PG Instruments Ltd ، UK) در محدوده اسکن 200-800 نانومتر مشخص شد. برای تجزیه و تحلیل توپوگرافی و توزیع اندازه کامپوزیت های RGO/NZVI و NZVI ، طیف سنجی TEM (جوئل ، JEM-2100F ، ژاپن ، ولتاژ شتاب 200 کیلو ولت) استفاده شد. برای ارزیابی گروه های عملکردی که می توانند در عصاره های گیاهی مسئول فرآیند بازیابی و تثبیت باشند ، طیف سنجی FT-IR انجام شد (طیف سنج JASCO در محدوده 4000-600 cm-1). علاوه بر این ، از آنالایزر بالقوه ZETA (Zetasizer Nano ZS Malvern) برای مطالعه بار سطح نانومواد سنتز شده استفاده شد. برای اندازه گیری پراش اشعه ایکس از نانومواد پودری ، پراش سنجی اشعه ایکس (X'pert Pro ، هلند) استفاده شد که در یک جریان (40 میلی آمپر) ، ولتاژ (45 کیلو ولت) در محدوده 2θ از 20 درجه تا 80 درجه و Cuka1 (\ (\ Lambda = \ Lambda = \ Lambda = \ Lambda = \ Lambda = \ Lambda = \) طیف سنج اشعه ایکس پراکندگی انرژی (EDX) (مدل JEOL JSM-IT100) مسئول مطالعه ترکیب ابتدایی هنگام جمع آوری پرتوهای تک رنگ AL K-α از -10 تا 1350 ولت بر روی XPS ، اندازه نقطه 400 میکرومتر K-alpha (Thermo Fisher ، USA) بود. نمونه پودر روی یک نگهدارنده نمونه فشرده می شود که در یک محفظه خلاء قرار می گیرد. از طیف C 1 S به عنوان مرجع در 284.58 ولت برای تعیین انرژی اتصال استفاده شد.
آزمایش های جذب برای آزمایش اثربخشی نانوکامپوزیت های RGO/NZVI سنتز شده در از بین بردن داکسی سایکلین (DC) از محلول های آبی انجام شد. آزمایش های جذب در 25 میلی لیتر فلاسک Erlenmeyer با سرعت لرزش 200 دور در دقیقه بر روی یک شاکر مداری (استوارت ، شاکر مداری/SSL1) در 298 K. با رقیق کردن محلول سهام DC (1000 ppm) با آب پیشنهادات انجام شد. برای ارزیابی تأثیر دوز RGO/NSVI بر راندمان جذب ، نانوکامپوزیت های وزنهای مختلف (0.01-0.07 گرم) به 20 میلی لیتر محلول DC اضافه شد. برای مطالعه سینتیک و ایزوترم های جذب ، 0.05 گرم از جاذب در محلول آبی CD با غلظت اولیه (25-100 میلی گرم L -1) غوطه ور شد. تأثیر pH در حذف DC در pH (3-11) و غلظت اولیه 50 میلی گرم L-1 در 25 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. pH سیستم را با اضافه کردن مقدار کمی از محلول هیدروکلراید یا NaOH تنظیم کنید (کنتور pH ، pH متر ، pH 25). علاوه بر این ، تأثیر دمای واکنش در آزمایشات جذب در محدوده 25-55 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. تأثیر مقاومت یونی بر فرآیند جذب با افزودن غلظت های مختلف NaCl (0.01-4 مول L -1) در غلظت اولیه DC 50 میلی گرم L -1 ، pH 3 و 7) ، 25 درجه سانتیگراد و یک مقدار جاذب 0.05 گرم مورد بررسی قرار گرفت. جذب DC غیر تزریق شده با استفاده از اسپکتروفتومتر دوتایی UV-Vis (سری T70/T80 ، PG Instrument Ltd ، UK) مجهز به کوارتز طول مسیر 1.0 سانتی متر در حداکثر طول موج (λmax) 270 و 350 نانومتر اندازه گیری شد. درصد حذف آنتی بیوتیک های DC (R ٪ ؛ معادله 1) و میزان جذب DC ، Qt ، Eq. 2 (میلی گرم در گرم) با استفاده از معادله زیر اندازه گیری شد.
جایی که ٪ r ظرفیت حذف DC (٪) است ، CO غلظت اولیه DC در زمان 0 است و C به ترتیب غلظت DC در زمان T است (MG L-1).
در جایی که QE مقدار DC در هر واحد جرم جاذب (میلی گرم G-1) جذب می شود ، CO و CE غلظت در زمان صفر و در تعادل هستند ، به ترتیب (میلی گرم L-1) ، V حجم محلول (L) و M معرف جرم جذب (G) است.
تصاویر SEM (شکل 2A -C) مورفولوژی لایه ای از کامپوزیت RGO/NZVI را با نانوذرات آهن کروی به طور یکنواخت روی سطح آن پراکنده می کند ، و نشانگر اتصال موفقیت آمیز NZVI به سطح RGO است. علاوه بر این ، برخی از چین و چروک ها در برگ RGO وجود دارد که تأیید حذف گروه های حاوی اکسیژن به طور همزمان با ترمیم A. halimus go است. این چین و چروک های بزرگ به عنوان سایت هایی برای بارگیری فعال NP های آهن عمل می کنند. تصاویر NZVI (شکل 2D-F) نشان داد که نانوذرات آهن کروی بسیار پراکنده بوده و جمع نمی شوند ، که به دلیل ماهیت پوشش اجزای گیاه شناسی عصاره گیاه است. اندازه ذرات در 15-26 نانومتر متفاوت بود. با این حال ، برخی از مناطق دارای یک مورفولوژی بین النهرین با ساختار برآمدگی و حفره ها هستند که می تواند ظرفیت جذب مؤثر NZVI را فراهم کند ، زیرا آنها می توانند احتمال به دام انداختن مولکول های DC را بر روی سطح NZVI افزایش دهند. هنگامی که از عصاره Rosa Damascus برای سنتز NZVI استفاده شد ، نانوذرات به دست آمده ناهمگن ، با حفره ها و اشکال مختلف بودند که باعث کاهش کارایی آنها در جذب CR (VI) و افزایش زمان واکنش 23 شد. نتایج مطابق با NZVI است که از برگهای بلوط و توت ساخته شده است ، که عمدتا نانوذرات کروی با اندازه نانومتر مختلف و بدون تجمع آشکار هستند.
تصاویر SEM از RGO/NZVI (AC) ، کامپوزیت های NZVI (D ، E) و الگوهای EDX از کامپوزیت های NZVI/RGO (G) و NZVI (H).
ترکیب ابتدایی کامپوزیت های RGO/NZVI سنتز گیاه با استفاده از EDX مورد بررسی قرار گرفت (شکل 2G ، H). مطالعات نشان می دهد که NZVI از کربن (38.29 ٪ توسط جرم) ، اکسیژن (47.41 ٪ توسط جرم) و آهن (11.84 ٪ توسط جرم) تشکیل شده است ، اما عناصر دیگری مانند فسفر 24 نیز وجود دارند که می توانند از عصاره گیاه بدست آورند. علاوه بر این ، درصد بالایی از کربن و اکسیژن به دلیل وجود فیتوشیمیایی از عصاره های گیاهی در نمونه های NZVI زیرسطحی است. این عناصر به طور مساوی در RGO توزیع می شوند اما در نسبت های مختلف: C (39.16 درصد وزنی) ، O (46.98 درصد وزنی) و آهن (10.99 درصد وزنی) ، EDX RGO/NZVI همچنین حضور عناصر دیگر مانند S را نشان می دهد که می تواند با استخراج گیاه همراه باشد. نسبت C: C: O و محتوای آهن در کامپوزیت RGO/NZVI با استفاده از A. Halimus بسیار بهتر از استفاده از عصاره برگ اکالیپتوس است ، زیرا ترکیب C (23.44 وزنی ٪) ، O (68.29 وزنی ٪) و آهن (8.27 وزنی ٪) را مشخص می کند. WT ٪) 25. Nataša و همکاران ، 2022 یک ترکیب ابتدایی مشابه NZVI را که از برگهای بلوط و توت ساخته شده است ، گزارش داد و تأیید کرد که گروه های پلی فنول و سایر مولکولهای موجود در عصاره برگ مسئول روند کاهش هستند.
مورفولوژی NZVI در گیاهان سنتز شده است (شکل S2A ، B) کروی و تا حدی نامنظم بود ، با اندازه متوسط ​​ذرات 3.54 n 23.09 نانومتر ، با این حال سنگدانه های زنجیره ای به دلیل نیروهای ون در والس و فرومغناتیسم مشاهده شد. این شکل عمدتا دانه ای و کروی با نتایج SEM مطابقت خوبی دارد. مشاهدات مشابهی توسط عبدختاتا و همکاران یافت شد. در سال 2021 هنگامی که عصاره برگ لوبیا در سنتز NZVI11 استفاده شد. NP های عصاره برگ Ruelas tuberosa که به عنوان یک عامل کاهش دهنده در NZVI استفاده می شود نیز دارای شکل کروی با قطر 20 تا 40 نانومتر است.
Hybrid RGO/NZVI COMPOSITE TEM تصاویر (شکل S2C-D) نشان داد که RGO یک هواپیمای پایه با چین های حاشیه ای و چین و چروک است که سایت های بارگذاری متعدد برای NZVI NPS ارائه می دهد. این مورفولوژی لاملار همچنین ساخت موفقیت آمیز RGO را تأیید می کند. علاوه بر این ، NPV NPS دارای یک شکل کروی با اندازه ذرات از 5.32 تا 27 نانومتر است و در لایه RGO با پراکندگی تقریبا یکنواخت تعبیه شده است. عصاره برگ اکالیپتوس برای سنتز NPS/RGO FE استفاده شد. نتایج TEM همچنین تأیید کرد که چین و چروک های موجود در لایه RGO باعث افزایش پراکندگی NP های FE بیش از نانوذرات FE خالص و افزایش واکنش پذیری کامپوزیت ها می شود. نتایج مشابه توسط Bagheri و همکاران بدست آمد. 28 هنگامی که کامپوزیت با استفاده از تکنیک های اولتراسونیک با اندازه متوسط ​​نانوذرات آهن تقریباً 17.70 نانومتر ساخته شد.
طیف FTIR از کامپوزیت های A. Halimus ، NZVI ، GO ، RGO و RGO/NZVI در شکل ها نشان داده شده است. 3a حضور گروههای عملکردی سطح در برگهای A. halimus در 3336 cm-1 ظاهر می شود ، که مربوط به پلی فنول ها است ، و 1244 cm-1 ، که مربوط به گروه های کربونیل تولید شده توسط پروتئین است. گروه های دیگر مانند Alkanes در 2918 cm-1 ، آلکن ها در 1647 cm-1 و پسوندهای Co-O-Co در 1030 cm-1 نیز مشاهده شده اند ، نشان می دهد که وجود اجزای گیاهی که به عنوان عوامل آب بندی عمل می کنند و مسئول بهبودی از Fe2+ به Fe0 هستند و به RGO29 می روند. به طور کلی ، طیف NZVI قله های جذب یکسانی را با قندهای تلخ نشان می دهد ، اما با موقعیت کمی تغییر یافته. یک باند شدید در 3244 cm-1 همراه با ارتعاشات کششی OH (فنل) ظاهر می شود ، یک قله در 1615 با C = C مطابقت دارد ، و باندهای در 1546 و 1011 سانتی متر 1 به دلیل کشش C = O (پلی فنول ها و فلاونوئیدها) ، CN-Groups از آمین های معطر و آمیپاتیک آمین ها نیز مشاهده می شوند. طیف FTIR از GO وجود بسیاری از گروه های حاوی اکسیژن با شدت بالا ، از جمله باند کششی Alkoxy (CO) در 1041 cm-1 ، باند کششی اپوکسی (CO) در 1291 cm-1 ، C = O را نشان می دهد. گروهی از ارتعاشات کششی C = C در 1619 cm-1 ، یک باند در 1708 cm-1 و یک باند گسترده از ارتعاشات کششی گروه OH در 3384 cm-1 ظاهر شد ، که با روش بهبود هومرز تأیید می شود ، که با موفقیت روند گرافیت را اکسید می کند. هنگام مقایسه کامپوزیت های RGO و RGO/NZVI با طیف GO ، شدت برخی از گروه های حاوی اکسیژن ، مانند OH در 3270 cm-1 ، به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، در حالی که دیگران ، مانند C = O در 1729 cm-1 ، کاملاً کاهش می یابد. ناپدید شده ، نشانگر حذف موفقیت آمیز گروههای عملکردی حاوی اکسیژن در GO توسط عصاره A. halimus. قله های مشخصه جدید RGO در تنش C = C در حدود 1560 و 1405 cm-1 مشاهده می شود ، که تأیید کاهش GO به RGO است. تغییرات از 1043 تا 1015 cm-1 و از 982 تا 918 cm-1 مشاهده شد ، احتمالاً به دلیل گنجاندن مواد گیاهی 31،32. Weng et al. ، 2018 همچنین ضعف قابل توجهی از گروه های کاربردی اکسیژن دار در GO را مشاهده کرد ، تأیید شکل گیری موفقیت آمیز RGO توسط بیوراسیون ، از آنجا که عصاره های برگ اکالیپتوس ، که برای سنتز ترکیبات کاهش یافته اکسید گرافن آهن استفاده می شد ، طیف FTIR نزدیک تری از گروه های عملکردی مؤلفه گیاه را نشان داد. 33
A. FTIR طیف گالیم ، NZVI ، RGO ، GO ، کامپوزیت RGO/NZVI (A). Roentgenogrammy Composites Rgo ، Go ، NZVI و RGO/NZVI (B).
تشکیل کامپوزیت های RGO/NZVI و NZVI تا حد زیادی توسط الگوهای پراش پرتو X تأیید شد (شکل 3B). اوج Fe0 با شدت بالا در دمای 44.5 درجه ، مربوط به شاخص (110) (JCPDS شماره 06-0696) 11 مشاهده شد. اوج دیگر در 35.1 درجه از هواپیمای (311) به مگنتیت Fe3O4 نسبت داده می شود ، 63.2 درجه ممکن است به دلیل وجود ϒ-feooh (JCPDS شماره 17-0536) 34 با شاخص میلر (440) همراه باشد. الگوی اشعه ایکس GO یک قله تیز در 2 10.3 درجه و اوج دیگر در 21.1 درجه را نشان می دهد ، که نشانگر لایه برداری کامل گرافیت و برجسته کردن حضور گروه های حاوی اکسیژن بر روی سطح GO35 است. الگوهای کامپوزیت RGO و RGO/NZVI ناپدید شدن قله های GO مشخصه و شکل گیری قله های RGO گسترده در 22 22.17 و 24.7 درجه برای کامپوزیت های RGO و RGO/NZVI را به ترتیب ثبت کرد که تأیید بهبود موفقیت آمیز GO توسط استخراج گیاه را تأیید کرد. با این حال ، در الگوی کامپوزیت RGO/NZVI ، قله های اضافی مرتبط با صفحه مشبک Fe0 (110) و BCC Fe0 (200) به ترتیب در 44.9 \ (^\ circ \) و 65.22 \ (^\ circ \) مشاهده شد.
پتانسیل زتا پتانسیل بین یک لایه یونی متصل به سطح یک ذره و یک محلول آبی است که خصوصیات الکترواستاتیک یک ماده را تعیین می کند و ثبات آن را اندازه گیری می کند. تجزیه و تحلیل پتانسیل Zeta از کامپوزیت های NZVI ، GO و RGO/NZVI با استفاده از گیاه ، به دلیل وجود بارهای منفی -20.8 ، -22 و -27.4 میلی ولت ، ثبات خود را نشان داد ، همانطور که در شکل S1A -C نشان داده شده است. بشر چنین نتایج مطابق با چندین گزارش است که ذکر می کند که محلول های حاوی ذرات با مقادیر بالقوه زتا کمتر از -25 میلی ولت به طور کلی درجه بالایی از ثبات را به دلیل دافع الکترواستاتیک بین این ذرات نشان می دهد. ترکیبی از RGO و NZVI به کامپوزیت اجازه می دهد تا هزینه های منفی بیشتری کسب کند و بنابراین ثبات بالاتری نسبت به GO یا NZVI به تنهایی دارد. بنابراین ، پدیده دافع الکترواستاتیک منجر به تشکیل کامپوزیت های پایدار RGO/NZVI39 خواهد شد. سطح منفی GO اجازه می دهد تا به طور مساوی در یک محیط آبی و بدون تجمع پراکنده شود ، که شرایط مطلوبی را برای تعامل با NZVI ایجاد می کند. بار منفی ممکن است با حضور گروه های مختلف عملکردی در عصاره خربزه تلخ همراه باشد ، که همچنین تعامل بین پیش سازهای GO و آهن و عصاره گیاه را به ترتیب تأیید می کند تا RGO و NZVI را تشکیل دهد و مجتمع RGO/NZVI. این ترکیبات گیاهی همچنین می توانند به عنوان مواد مخدر عمل کنند ، زیرا از تجمع نانوذرات حاصل جلوگیری می کنند و در نتیجه پایداری خود را افزایش می دهند.
ترکیبات ابتدایی و حالت های ارزش کامپوزیت های NZVI و RGO/NZVI توسط XPS تعیین شد (شکل 4). مطالعه کلی XPS نشان داد که کامپوزیت RGO/NZVI عمدتاً از عناصر C ، O و FE تشکیل شده است ، مطابق با نقشه برداری EDS (شکل 4F -H). طیف C1S از سه قله در 284.59 ولت ، 286.21 ولت و 288.21 ولت به ترتیب CC ، CO و C = O تشکیل شده است. طیف O1s به سه قله از جمله 531.17 ولت ، 532.97 ولت و 535.45 ولت تقسیم شد که به ترتیب به گروه O = CO ، CO و NO اختصاص داده شدند. با این حال ، قله ها در 710.43 ، 714.57 و 724.79 eV به ترتیب به Fe 2P3/2 ، Fe+3 و Fe P1/2 مراجعه می کنند. طیف XPS از NZVI (شکل 4C-E) قله های عناصر C ، O و FE را نشان داد. قله های 284.77 ، 286.25 و 287.62 eV وجود آلیاژهای کربن آهن را به ترتیب به CC ، C-OH و CO اشاره می کنند. طیف O1s با سه قله کربنات C -O/آهن (531.19 ولت) ، رادیکال هیدروکسیل (532.4 ولت) و O -C = O (533.47 ولت) مطابقت داشت. اوج در 719.6 به Fe0 نسبت داده می شود ، در حالی که FeOOH قله های 717.3 و 723.7 ولت را نشان می دهد ، علاوه بر این ، قله در 725.8 ولت نشان دهنده حضور Fe2O342.43 است.
مطالعات XPS به ترتیب از کامپوزیت های NZVI و RGO/NZVI (A ، B). طیفهای کامل NZVI C1S (C) ، Fe2p (D) و O1s (E) و RGO/NZVI C1S (F) ، Fe2p (G) ، O1s (H) کامپوزیت.
ایزوترم جذب/دفع N2 (شکل 5A ، B) نشان می دهد که کامپوزیت های NZVI و RGO/NZVI متعلق به نوع II هستند. علاوه بر این ، سطح خاص (SBET) NZVI پس از کور کردن با RGO از 47.4549 به 152.52 متر مربع در گرم افزایش یافته است. این نتیجه را می توان با کاهش خواص مغناطیسی NZVI پس از کور کردن RGO توضیح داد ، در نتیجه باعث کاهش تجمع ذرات و افزایش سطح سطح کامپوزیت ها می شود. علاوه بر این ، همانطور که در شکل 5C نشان داده شده است ، حجم منافذ (8.94 نانومتر) کامپوزیت RGO/NZVI بالاتر از NZVI اصلی (2.873 نانومتر) است. این نتیجه در توافق با ال مونام و همکاران است. 45
برای ارزیابی ظرفیت جذب برای حذف DC بین کامپوزیت های RGO/NZVI و NZVI اصلی بسته به افزایش غلظت اولیه ، مقایسه ای با اضافه کردن یک دوز ثابت از هر جاذب (0.05 گرم) به DC در غلظت های مختلف اولیه انجام شد. راه حل مورد بررسی [25]. -100 میلی گرم L -1] در دمای 25 درجه سانتیگراد. نتایج نشان داد که راندمان حذف (6/94 ٪) از کامپوزیت RGO/NZVI بالاتر از NZVI اصلی (90 ٪) در غلظت پایین تر (25 میلی گرم L-1) بود. با این حال ، هنگامی که غلظت شروع به 100 میلی گرم L-1 افزایش یافت ، راندمان حذف RGO/NZVI و NZVI والدین به ترتیب به 70 ٪ و 65 ٪ کاهش یافت (شکل 6A) ، که ممکن است به دلیل کمبود سایت های فعال و تخریب ذرات NZVI باشد. در مقابل ، RGO/NZVI بازده بالاتری از حذف DC را نشان داد ، که ممکن است به دلیل تأثیر هم افزایی بین RGO و NZVI باشد ، که در آن سایت های فعال پایدار در دسترس برای جذب بسیار بیشتر هستند ، و در مورد RGO/NZVI ، DC بیشتر می تواند از NZVI بی تحمل جذب شود. علاوه بر این ، در شکل. 6b نشان می دهد که ظرفیت جذب کامپوزیت های RGO/NZVI و NZVI از 9.4 میلی گرم در گرم به 30 میلی گرم در گرم و 9 میلی گرم در گرم ، به ترتیب با افزایش غلظت اولیه از 25-100 میلی گرم در لیتر افزایش یافته است. -1.1 تا 28.73 میلی گرم گرم -1. بنابراین ، میزان حذف DC با غلظت DC اولیه منفی بود ، که به دلیل تعداد محدودی از مراکز واکنش پشتیبانی شده توسط هر جاذب برای جذب و حذف DC در محلول بود. بنابراین ، از این نتایج می توان نتیجه گرفت که کامپوزیت های RGO/NZVI راندمان بالاتری از جذب و کاهش دارند و RGO در ترکیب RGO/NZVI می تواند به عنوان یک جاذب و به عنوان یک ماده حامل استفاده شود.
راندمان حذف و ظرفیت جذب DC برای کامپوزیت RGO/NZVI و NZVI (A ، B) [CO = 25 میلی گرم L-1-100 میلی گرم L-1 ، T = 25 ° C ، دوز = 0.05 گرم] ، pH بود. در ظرفیت جذب و راندمان حذف DC در کامپوزیت های RGO/NZVI (C) [CO = 50 میلی گرم L -1 ، pH = 3–11 ، T = 25 ° C ، دوز = 0.05 گرم].
pH راه حل یک عامل مهم در مطالعه فرآیندهای جذب است ، زیرا این امر بر میزان یونیزاسیون ، زایمان و یونیزاسیون جاذب تأثیر می گذارد. این آزمایش در دمای 25 درجه سانتیگراد با دوز جاذب ثابت (0.05 گرم) و غلظت اولیه 50 میلی گرم L-1 در محدوده pH (3-11) انجام شد. طبق یک بررسی ادبیات 46 ، DC یک مولکول آمفیفیلیک با چندین گروه کاربردی یونیزر (فنل ، گروه های آمینه ، الکل) در سطح pH مختلف است. در نتیجه ، عملکردهای مختلف DC و ساختارهای مرتبط با آن روی سطح کامپوزیت RGO/NZVI ممکن است به صورت الکترواستاتیک در تعامل باشد و ممکن است به عنوان کاتیونها ، زیتونها و آنیونها وجود داشته باشد ، مولکول DC به عنوان کاتیونی (DCH3+) در pH <3.3 ، Zwitterionic (DCH20) 3.3 <PH <7.7 و Anionic (DCH2) وجود دارد. در نتیجه ، عملکردهای مختلف DC و ساختارهای مرتبط با آن روی سطح کامپوزیت RGO/NZVI ممکن است به صورت الکترواستاتیک در تعامل باشد و ممکن است به عنوان کاتیونها ، زیتونها و آنیونها وجود داشته باشد ، مولکول DC به عنوان کاتیونی (DCH3+) در pH <3.3 ، Zwitterionic (DCH20) 3.3 <PH <PH <7.7 و Anionic (DCH2) وجود دارد. в рreзалтате рRазличе یی э دری ээчески и моествавать Вие катионов ، цвитер-پی и и а аненоно ، are arle катиона (dCH3+) при рн <3،3 ، цВитер-صفحه (DCH20) 3،3 <pH <7،7 и а и ииоонный (DCH- иπл dc2-) при PH 7،7. در نتیجه ، عملکردهای مختلفی از DC و ساختارهای مرتبط بر روی سطح کامپوزیت RGO/NZVI می تواند به صورت الکترواستاتیک در تعامل باشد و می تواند به شکل کاتیونها ، زیتون ها و آنیون ها وجود داشته باشد. مولکول DC به عنوان کاتیون (DCH3+) در pH <3.3 وجود دارد. Ionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 و آنیونیک (DCH- یا DC2-) در 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 ， ， ， dc 分子在 ph <3.3 时以阳离子 (dch3+) 的形式存在 ， 两性离子 两性离子 两性离子 两性离子 两性离子 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 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 ueууе ик и и р р росееных и сre саа па ко ии коззизз кre кre кre кre кreзззазита Rgo/nzvi ars ars э‐эээесеские Взаимаиحمت reate и сществавать катионов ، цВионоВ ، цвионов аюююие цres цВионов аююе ццre цre ццще. катионныart (ццц3+) при рн <3،3. بنابراین ، عملکردهای مختلف DC و ساختارهای مرتبط با آن در سطح کامپوزیت RGO/NZVI می تواند وارد فعل و انفعالات الکترواستاتیک شود و به شکل کاتیونها ، زیتودرها و آنیونها وجود داشته باشد ، در حالی که مولکول های DC کاتیونی (DCH3+) در pH <3.3 هستند. о as с с сествает Вие цВитер-پیاده (DCH20) при 3،3 <ph <7،7 и инно (DCH- ил DC2-) при PH 7،7. این به عنوان Zwitterion (DCH20) در 3.3 <pH <7.7 و یک آنیون (DCH- یا DC2-) در pH 7.7 وجود دارد.با افزایش pH از 3 به 7 ، ظرفیت جذب و کارآیی حذف DC از 11.2 میلی گرم در گرم (56 ٪) به 17 میلی گرم در گرم (85 ٪) افزایش یافته است (شکل 6C). با این حال ، با افزایش pH به 9 و 11 ، ظرفیت جذب و راندمان حذف به ترتیب از 10.6 میلی گرم در گرم (53 ٪) به 6 میلی گرم در گرم (30 ٪) کاهش یافته است. با افزایش pH از 3 به 7 ، DC ها عمدتا به صورت زویج وجود داشتند ، که باعث می شود آنها تقریباً به طور غیر الکترواستاتیک با کامپوزیت های RGO/NZVI جذب یا دفع شوند ، عمدتاً با تعامل الکترواستاتیک. با افزایش pH بالاتر از 8.2 ، سطح جاذب منفی بار منفی شد ، بنابراین ظرفیت جذب به دلیل دافع الکترواستاتیک بین داکسی سایکلین با بار منفی و سطح جاذب کاهش یافته و کاهش می یابد. این روند نشان می دهد که جذب DC بر روی کامپوزیت های RGO/NZVI بسیار وابسته به pH است ، و نتایج همچنین نشان می دهد که کامپوزیت های RGO/NZVI به عنوان جاذب تحت شرایط اسیدی و خنثی مناسب هستند.
تأثیر دما بر جذب محلول آبی DC در (25-55 درجه سانتیگراد) انجام شد. شکل 7a تأثیر افزایش دما در راندمان حذف آنتی بیوتیک های DC بر RGO/NZVI را نشان می دهد ، مشخص است که ظرفیت حذف و ظرفیت جذب از 83.44 ٪ و 13.9 میلی گرم در گرم به 47 ٪ و 7.83 میلی گرم در گرم افزایش یافته است. ، به ترتیب این کاهش قابل توجه ممکن است به دلیل افزایش انرژی حرارتی یونهای DC باشد که منجر به دفع 47 می شود.
تأثیر دما بر راندمان حذف و ظرفیت جذب CD بر کامپوزیت های RGO/NZVI (A) [CO = 50 میلی گرم L -1 ، pH = 7 ، دوز = 0.05 گرم] ، دوز جاذب بر راندمان حذف و راندمان حذف اثر CD از غلظت اولیه بر ظرفیت جذب و کارآیی حذف DC بر روی RGO/NSVI (RGO/NSVI) = 7 ، t = 25 ° C] (C ، D) [CO = 25-100 میلی گرم L -1 ، pH = 7 ، t = 25 ° C ، دوز = 0.05 گرم].
تأثیر افزایش دوز جاذب کامپوزیت RGO/NZVI از 0.01 گرم به 0.07 گرم بر راندمان حذف و ظرفیت جذب در شکل نشان داده شده است. 7b افزایش دوز جاذب منجر به کاهش ظرفیت جذب از 33.43 میلی گرم در گرم به 6.74 میلی گرم در گرم شد. با این حال ، با افزایش دوز جاذب از 0.01 گرم به 0.07 گرم ، راندمان حذف از 66.8 ٪ به 96 ٪ افزایش می یابد ، که بر این اساس ، ممکن است با افزایش تعداد مراکز فعال در سطح نانوکامپوزیت همراه باشد.
تأثیر غلظت اولیه بر ظرفیت جذب و راندمان حذف [25-100 میلی گرم L-1 ، 25 درجه سانتیگراد ، pH 7 ، دوز 0.05 گرم] مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که غلظت اولیه از 25 میلی گرم L-1 به 100 میلی گرم L-1 افزایش یافت ، درصد حذف کامپوزیت RGO/NZVI از 94.6 ٪ به 65 ٪ کاهش یافت (شکل 7C) ، احتمالاً به دلیل عدم وجود سایت های فعال مورد نظر. بشر غلظت های بزرگ DC49 را جذب می کند. از طرف دیگر ، با افزایش غلظت اولیه ، ظرفیت جذب نیز از 9.4 میلی گرم در گرم به 30 میلی گرم در گرم افزایش یافت تا رسیدن به تعادل (شکل 7D). این واکنش اجتناب ناپذیر به دلیل افزایش نیروی محرک با غلظت اولیه DC بیشتر از مقاومت انتقال جرم یون DC برای رسیدن به سطح 50 کامپوزیت RGO/NZVI است.
زمان تماس و مطالعات جنبشی با هدف درک زمان تعادل جذب. ابتدا مقدار DC در 40 دقیقه اول زمان تماس جذب شده تقریباً نیمی از کل مقدار جذب شده در کل زمان (100 دقیقه) بود. در حالی که مولکول های DC در محلول با هم برخورد می کنند و باعث می شوند که آنها به سرعت به سطح کامپوزیت RGO/NZVI مهاجرت کنند که منجر به جذب قابل توجهی می شود. پس از 40 دقیقه ، جذب DC به تدریج و به آرامی افزایش یافت تا اینکه تعادل پس از 60 دقیقه به دست آمد (شکل 7D). از آنجا که مقدار معقول در 40 دقیقه اول جذب می شود ، با مولکول های DC کمتر برخورد می شود و سایت های فعال کمتری برای مولکول های غیر جذب در دسترس خواهند بود. بنابراین ، میزان جذب می تواند 51 کاهش یابد.
برای درک بهتر سینتیک جذب ، از توطئه های خط مرتبه اول (شکل 8A) ، مرتبه دوم شبه (شکل 8B) و الوویچ (شکل 8C) از مدل های جنبشی استفاده شد. از پارامترهای به دست آمده از مطالعات جنبشی (جدول S1) ، مشخص می شود که مدل شبه دوم بهترین مدل برای توصیف سینتیک جذب است ، جایی که مقدار R2 بالاتر از دو مدل دیگر است. همچنین بین ظرفیت های جذب محاسبه شده (QE ، Cal) شباهت وجود دارد. نظم شبه دوم و مقادیر تجربی (qe ، exp.) شواهد دیگری است که نشان می دهد ترتیب شبه دوم مدل بهتری نسبت به سایر مدل ها است. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است ، مقادیر α (میزان جذب اولیه) و β (ثابت دفع) تأیید می کنند که میزان جذب از میزان دفع بالاتر است ، نشان می دهد که DC تمایل به جذب کارآمد بر روی کامپوزیت RGO/NZVI52 دارد. بشر
توطئه های جنبشی جذب خطی به ترتیب شبه دوم (A) ، مرتبه شبه اول (B) و الوویچ (C) [CO = 25-100 میلی گرم L-1 ، pH = 7 ، T = 25 ° C ، دوز = 0.05 گرم].
مطالعات ایزوترم های جذب به تعیین ظرفیت جذب جاذب (کامپوزیت RGO/NRVI) در غلظت های مختلف جاذب (DC) و دمای سیستم کمک می کند. حداکثر ظرفیت جذب با استفاده از ایزوترم لانگمویر محاسبه شد ، که نشان داد جذب همگن است و تشکیل یک تک لایه جاذب بر روی سطح جاذب و بدون تعامل بین آنها 53 است. دو مدل ایزوترم که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند ، مدل های Freundlich و Temkin هستند. اگرچه از مدل Freundlich برای محاسبه ظرفیت جذب استفاده نمی شود ، اما به درک فرایند جذب ناهمگن کمک می کند و جای خالی در جاذب دارای انرژی های مختلفی است ، در حالی که مدل Temkin به درک خصوصیات فیزیکی و شیمیایی جذب کمک می کند.
نمودارهای خط 9A-C به ترتیب از مدل های Langmuir ، Freindlich و Temkin به ترتیب. مقادیر R2 محاسبه شده از توطئه های خط Freundlich (شکل 9a) و Langmuir (شکل 9B) و در جدول 2 ارائه شده است که جذب DC بر روی کامپوزیت RGO/NZVI از Freundlich (0.996) و Langmuir (0.988) مدل های ایزوترم و Temkin (0.985) پیروی می کند. حداکثر ظرفیت جذب (QMAX) ، که با استفاده از مدل ایزوترم لانگمویر محاسبه شده ، 31.61 میلی گرم گرم -1 بود. علاوه بر این ، مقدار محاسبه شده فاکتور جداسازی بدون بعد (RL) بین 0 تا 1 (0.097) است که نشانگر یک فرآیند جذب مطلوب است. در غیر این صورت ، ثابت Freundlich محاسبه شده (2.756 = n) نشان دهنده ترجیح این فرآیند جذب است. با توجه به مدل خطی ایزوترم Temkin (شکل 9C) ، جذب DC در کامپوزیت RGO/NZVI یک فرآیند جذب فیزیکی است ، زیرا B 82 KJ Mol-1 (0.408) 55 است. اگرچه جذب فیزیکی معمولاً توسط نیروهای ضعیف ون در والس واسطه می شود ، جذب مستقیم جریان بر روی کامپوزیت های RGO/NZVI نیاز به انرژی جذب کم دارد [56 ، 57].
Freundlich (A) ، Langmuir (B) و Temkin (C) ایزوترم های جذب خطی [CO = 25-100 میلی گرم L -1 ، pH = 7 ، T = 25 ° C ، دوز = 0.05 گرم]. طرح معادله Van't Hoff برای جذب DC توسط کامپوزیت های RGO/NZVI (D) [CO = 25-100 میلی گرم L-1 ، pH = 7 ، t = 25-55 ° C و دوز = 0.05 گرم].
برای ارزیابی تأثیر تغییر دمای واکنش در حذف DC از کامپوزیت های RGO/NZVI ، پارامترهای ترمودینامیکی مانند تغییر آنتروپی (δS) ، تغییر آنتالپی (ΔH) و تغییر انرژی آزاد (ΔG) از معادلات محاسبه شد. 3 و 458.
که در آن \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {c} _ {ae}} {c} _ {e}} \) - ثابت تعادل ترمودینامیکی ، CEE - RGO به ترتیب در محلول /nzvi dc غلظت در سطح سطح. R و RT به ترتیب دمای گاز ثابت و جذب هستند. ترسیم ln ke در برابر 1/t یک خط مستقیم (شکل 9d) می دهد که از آن می توان ∆S و ∆H را تعیین کرد.
مقدار ΔH منفی نشان می دهد که فرآیند گرمازدایی است. از طرف دیگر ، مقدار ΔH در فرآیند جذب فیزیکی است. مقادیر منفی ΔG در جدول 3 نشان می دهد که جذب امکان پذیر و خودجوش است. مقادیر منفی ΔS نشانگر ترتیب بالایی از مولکول های جاذب در رابط مایع است (جدول 3).
جدول 4 کامپوزیت RGO/NZVI را با سایر جاذب های گزارش شده در مطالعات قبلی مقایسه می کند. واضح است که کامپوزیت VGO/NCVI از ظرفیت جذب بالایی برخوردار است و ممکن است یک ماده امیدوار کننده برای حذف آنتی بیوتیک های DC از آب باشد. علاوه بر این ، جذب کامپوزیت های RGO/NZVI یک فرآیند سریع با زمان تعادل 60 دقیقه است. خصوصیات جذب عالی کامپوزیت های RGO/NZVI را می توان با اثر هم افزایی RGO و NZVI توضیح داد.
شکل 10a ، B مکانیسم منطقی برای حذف آنتی بیوتیک های DC توسط مجتمع های RGO/NZVI و NZVI را نشان می دهد. با توجه به نتایج آزمایشات مربوط به تأثیر pH بر بهره وری از جذب DC ، با افزایش pH از 3 به 7 ، جذب DC بر کامپوزیت RGO/NZVI با تعامل الکترواستاتیک کنترل نمی شود ، زیرا به عنوان Zwitterion عمل می کرد. بنابراین ، تغییر در مقدار pH بر روند جذب تأثیر نمی گذارد. پس از آن ، مکانیسم جذب می تواند توسط فعل و انفعالات غیر الکترواستاتیک مانند پیوند هیدروژن ، اثرات آبگریز و تعامل انباشته π-π بین کامپوزیت RGO/NZVI و DC66 کنترل شود. به خوبی شناخته شده است که مکانیسم جاذب های معطر روی سطوح گرافن لایه ای با تعامل انباشته π -π به عنوان نیروی اصلی محرک توضیح داده شده است. کامپوزیت یک ماده لایه ای شبیه به گرافن با حداکثر جذب در 233 نانومتر به دلیل انتقال π-π* است. با توجه به حضور چهار حلقه معطر در ساختار مولکولی جاذب DC ، ما فرض کردیم که مکانیسم تعامل π-π- پشته بین DC معطر (پذیرنده π- الکترونی) و منطقه سرشار از π- الکترونهای بر روی سطح RGO وجود دارد. /کامپوزیت های NZVI. علاوه بر این ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 10b ، مطالعات FTIR برای مطالعه تعامل مولکولی کامپوزیت های RGO/NZVI با DC انجام شد و طیف FTIR کامپوزیت های RGO/NZVI پس از جذب DC در شکل 10B نشان داده شده است. 10b اوج جدیدی در 2111 cm-1 مشاهده می شود ، که مربوط به لرزش چارچوب پیوند C = C است ، که نشان دهنده حضور گروههای عملکردی آلی مربوطه بر روی سطح 67 RGO/NZVI است. قله های دیگر از 1561 به 1548 cm-1 و از سال 1399 به 1360 cm-1 تغییر می کنند ، که همچنین تأیید می کند که تعامل π-π نقش مهمی در جذب گرافن و آلاینده های آلی 68،69 دارد. پس از جذب DC ، شدت برخی از گروه های حاوی اکسیژن ، مانند OH ، به 3270 cm-1 کاهش یافته است ، که نشان می دهد پیوند هیدروژن یکی از مکانیسم های جذب است. بنابراین ، بر اساس نتایج ، جذب DC بر روی کامپوزیت RGO/NZVI عمدتاً به دلیل تعامل انباشته π-π و پیوندهای H رخ می دهد.
مکانیسم منطقی جذب آنتی بیوتیک های DC توسط مجتمع های RGO/NZVI و NZVI (A). طیف جذب FTIR DC در RGO/NZVI و NZVI (B).
شدت باند جذب NZVI در 3244 ، 1615 ، 1546 و 1011 cm -1 پس از جذب DC بر NZVI (شکل 10B) در مقایسه با NZVI افزایش یافته است ، که باید مربوط به تعامل با گروه های عملکردی احتمالی گروه های اسید کربوکسیلیک O در DC باشد. با این حال ، این درصد پایین تر از انتقال در کلیه باندهای مشاهده شده ، نشان دهنده تغییر معنی داری در بازده جذب جاذب فیتوسنتتیک (NZVI) در مقایسه با NZVI قبل از فرآیند جذب نیست. طبق برخی تحقیقات حذف DC با NZVI71 ، هنگامی که NZVI با H2O واکنش نشان می دهد ، الکترون ها آزاد می شوند و سپس از H+ برای تولید هیدروژن فعال بسیار قابل کاهش استفاده می شود. سرانجام ، برخی از ترکیبات کاتیونی الکترونهایی را از هیدروژن فعال می پذیرند و در نتیجه -C = N و -C = C- ، که به تقسیم حلقه بنزن نسبت داده می شود.