Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com. Tá tacaíocht theoranta do CSS sa leagan brabhsálaí atá in úsáid agat. Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer). Idir an dá linn, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, déanfaimid an suíomh a rindreáil gan stíleanna ná JavaScript.
Sa saothar seo, sintéisíodh comhchodanna rGO/nZVI den chéad uair ag baint úsáide as nós imeachta simplí agus neamhdhíobhálach don chomhshaol a d'úsáid sliocht duille buí Sophora mar ghníomhaire laghdaithe agus cobhsaitheoir chun cloí le prionsabail na ceimice "glasa", amhail sintéis cheimiceach nach bhfuil chomh díobhálach. Baineadh úsáid as roinnt uirlisí chun sintéis rathúil comhchodanna a bhailíochtú, amhail SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, agus acmhainneacht zeta, rud a léiríonn monarú comhchodanna rathúil. Rinneadh comparáid idir cumas bainte na gcomhchodanna nua agus nZVI íon ag tiúchain tosaigh éagsúla den antaibheathach doxycycline chun an éifeacht sineirgisteach idir rGO agus nZVI a imscrúdú. Faoi na coinníollacha bainte 25mg L-1, 25°C agus 0.05g, ba é 90% an ráta bainte ionsúiteach de nZVI íon, agus shroich an ráta bainte ionsúiteach de doxycycline ag an gcomhchodach rGO/nZVI 94.6%, rud a dheimhníonn go bhfuil nZVI agus rGO... Freagraíonn an próiseas ionsúcháin do sheandord bréagach agus tá sé i gcomhréir mhaith le samhail Freundlich a bhfuil uasacmhainn ionsúcháin de 31.61 mg g-1 aige ag 25 °C agus pH 7. Tá meicníocht réasúnta molta chun DC a bhaint. Ina theannta sin, ba é 60% in-athúsáidteacht an chomhchoda rGO/nZVI tar éis sé thimthriall athghiniúna as a chéile.
Is bagairt thromchúiseach do gach tír anois ganntanas uisce agus truailliú. Le blianta beaga anuas, tá méadú tagtha ar thruailliú uisce, go háirithe truailliú antaibheathach, mar gheall ar mhéadú ar tháirgeadh agus ar thomhaltas le linn phaindéim COVID-191,2,3. Dá bhrí sin, is tasc práinneach é teicneolaíocht éifeachtach a fhorbairt chun antaibheathaigh a dhíchur in uisce fuíolluisce.
Ceann de na antaibheathaigh leathshintéiseacha frithsheasmhacha ón ngrúpa teitreaicilín is ea doxycycline (DC)4,5. Tuairiscíodh nach féidir iarmhair DC in uisce talún agus in uiscí dromchla a mheitibiliú, nach ndéantar ach 20-50% a mheitibiliú agus go scaoiltear an chuid eile isteach sa chomhshaol, rud a chruthaíonn fadhbanna tromchúiseacha comhshaoil agus sláinte6.
Is féidir le nochtadh do DC ag leibhéil ísle miocrorgánaigh fhótaisintéiseacha uisceacha a mharú, scaipeadh baictéar frithmhiocróbach a bhagairt, agus friotaíocht frithmhiocróbach a mhéadú, mar sin ní mór an truailleán seo a bhaint as fuíolluisce. Is próiseas an-mhall é díghrádú nádúrtha DC in uisce. Ní féidir le próisis fhisiciceimiceacha amhail fótailísiú, bithdhíghrádú agus adsú díghrádú ach ag tiúchain ísle agus ag rátaí an-íseal7,8. Mar sin féin, is é adsú an modh is eacnamaíche, is simplí, is neamhdhíobhálaí don chomhshaol, is éasca le láimhseáil agus is éifeachtaí.
Is ábhar an-chumhachtach é iarann nana-nialas-valens (nZVI) ar féidir leis go leor antaibheathach a bhaint as uisce, lena n-áirítear meitreanidazole, diazepam, ciprofloxacin, clóraimfeineacól, agus teitreacycline. Tá an cumas seo mar gheall ar na hairíonna iontacha atá ag nZVI, amhail imoibríocht ard, achar dromchla mór, agus go leor suíomhanna ceangailteach seachtracha11. Mar sin féin, tá nZVI seans maith go gcomhiomlánóidh sé i meáin uiscí mar gheall ar fhórsaí van der Wells agus airíonna maighnéadacha arda, rud a laghdaíonn a éifeachtacht maidir le truailleáin a bhaint mar gheall ar fhoirmiú sraitheanna ocsaíde a chuireann cosc ar imoibríocht nZVI10,12. Is féidir comhiomlánú cáithníní nZVI a laghdú trína ndromchlaí a mhodhnú le dromchlaghníomhaithe agus polaiméirí nó trína gcomhcheangal le nana-ábhair eile i bhfoirm comhchodanna, rud a chruthaigh gur cur chuige inmharthana é chun a gcobhsaíocht sa chomhshaol a fheabhsú13,14.
Is nana-ábhar carbóin déthoiseach é graifín atá comhdhéanta d'adaimh charbóin hibridithe sp2 atá socraithe i laitís cíor meala. Tá achar dromchla mór aige, neart meicniúil suntasach, gníomhaíocht leictreacatalaíoch den scoth, seoltacht theirmeach ard, soghluaisteacht thapa leictreon, agus ábhar iompróra oiriúnach chun nana-cháithníní neamhorgánacha a thacú ar a dhromchla. Is féidir leis an meascán de nana-cháithníní miotail agus graifín dul thar na buntáistí aonair a bhaineann le gach ábhar agus, mar gheall ar a airíonna fisiceacha agus ceimiceacha níos fearr, dáileadh is fearr nana-cháithníní a sholáthar le haghaidh cóireála uisce níos éifeachtaí15.
Is iad sleachta plandaí an rogha eile is fearr seachas gníomhairí laghdaithe ceimiceacha díobhálacha a úsáidtear go coitianta i sintéis ocsaíd graiféine laghdaithe (rGO) agus nZVI toisc go bhfuil siad ar fáil, saor, aonchéimeach, sábháilte don chomhshaol, agus is féidir iad a úsáid mar ghníomhairí laghdaithe. Feidhmíonn sleachta cosúil le flavonoidí agus comhdhúile feanólacha mar chobhsaitheoir freisin. Dá bhrí sin, úsáideadh sliocht duille Atriplex halimus L. mar ghníomhaire deisiúcháin agus dúnta le haghaidh sintéis comhchodanna rGO/nZVI sa staidéar seo. Is tor ilbhliantúil é Atriplex halimus ón teaghlach Amaranthaceae a bhfuil raon geografach leathan aige16.
De réir na litríochta atá ar fáil, úsáideadh Atriplex halimus (A. halimus) den chéad uair chun comhchodanna rGO/nZVI a dhéanamh mar mhodh sintéise eacnamaíoch agus neamhdhíobhálach don chomhshaol. Dá bhrí sin, tá ceithre chuid i gceist leis an obair seo: (1) fíteashintéis comhchodanna rGO/nZVI agus nZVI tuismitheora ag baint úsáide as sliocht duille uisceach A. halimus, (2) tréithriú comhchodanna fíteashintéisithe ag baint úsáide as modhanna éagsúla chun a ndéanamh rathúil a dhearbhú, (3) staidéar a dhéanamh ar éifeacht sineirgisteach rGO agus nZVI in ionsú agus baint truailleán orgánach antaibheathach doxycycline faoi pharaiméadair imoibrithe éagsúla, coinníollacha an phróisis ionsúcháin a bharrfheabhsú, (3) imscrúdú a dhéanamh ar ábhair chomhchodacha i gcóireálacha leanúnacha éagsúla tar éis an timthrialla próiseála.
Hidroclóiríd doxycycline (DC, MM = 480.90, foirmle cheimiceach C22H24N2O·HCl, 98%), heicseahiodráit clóiríd iarainn (FeCl3.6H2O, 97%), púdar graifíte a ceannaíodh ó Sigma-Aldrich, SAM. Ceannaíodh hiodrocsaíd sóidiam (NaOH, 97%), eatánól (C2H5OH, 99.9%) agus aigéad hidreaclórach (HCl, 37%) ó Merck, SAM. Ceannaíodh NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 agus MgCl2 ó Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Tá íonacht anailíseach ard ag baint leis na himoibritheoirí uile. Baineadh úsáid as uisce dúbailte-driogtha chun na tuaslagáin uiscí uile a ullmhú.
Bailíodh eiseamail ionadaíocha de A. halimus óna ngnáthóg nádúrtha i nDelta na Níle agus i dtíortha feadh chósta Meánmhara na hÉigipte. Bailíodh ábhar plandaí de réir threoirlínte náisiúnta agus idirnáisiúnta is infheidhme17. D'aithin an tOllamh Manal Fawzi eiseamail plandaí de réir Boulos18, agus údaraíonn Roinn na nEolaíochtaí Comhshaoil in Ollscoil Alexandria bailiú na speiceas plandaí a ndearnadh staidéar orthu chun críocha eolaíochta. Coinnítear dearbháin shamplacha i Luibhlann Ollscoil Tanta (TANE), dearbháin uimh. 14 122–14 127, luibhlann phoiblí a sholáthraíonn rochtain ar ábhair thaiscthe. Ina theannta sin, chun deannach nó salachar a bhaint, gearr duilleoga an phlanda ina bpíosaí beaga, sruthlaigh 3 huaire le huisce sconna agus driogtha, agus ansin triomaigh ag 50°C. Brúitear an planda, tumadh 5 g den phúdar mín i 100 ml d'uisce driogtha agus corraíodh é ag 70°C ar feadh 20 nóiméad chun sliocht a fháil. Scagadh an sliocht a fuarthas de Bacillus nicotianae trí pháipéar scagaire Whatman agus stóráladh é i bhfeadáin ghlan agus steirilithe ag 4°C lena úsáid a thuilleadh.
Mar a thaispeántar i bhFíor 1, rinneadh an GO as púdar graifíte tríd an modh modhnaithe Hummers. Scaipeadh 10 mg de phúdar GO i 50 ml d'uisce dí-ianaithe ar feadh 30 nóiméad faoi sonication, agus ansin meascadh 0.9 g de FeCl3 agus 2.9 g de NaAc ar feadh 60 nóiméad. Cuireadh 20 ml d'eastóscán duille atriplex leis an tuaslagán corraithe agus é á mheascadh agus fágadh ag 80°C é ar feadh 8 n-uaire an chloig. Scagadh an fionraí dubh a lean as sin. Nigh na nana-chomhchodanna ullmhaithe le heatánól agus uisce dé-driogtha agus ansin triomaíodh iad in oigheann folúis ag 50°C ar feadh 12 uair an chloig.
Grianghraif scéimeacha agus digiteacha de shintéis ghlas coimpléisc rGO/nZVI agus nZVI agus baint antaibheathach DC as uisce éillithe ag baint úsáide as sliocht Atriplex halimus.
Go hachomair, mar a thaispeántar i bhFíor 1, cuireadh 10 ml de thuaslagán clóiríd iarainn ina raibh 0.05 M iain Fe3+ de réir braoiníní le 20 ml de thuaslagán eastóscáin duille searbh ar feadh 60 nóiméad le téamh agus corraigh mheasartha, agus ansin rinneadh an tuaslagán a lártheifneoiriú ag 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) ar feadh 15 nóiméad chun cáithníní dubha a thabhairt, a nitear ansin 3 huaire le heatánól agus uisce driogtha agus a thriomaítear ansin in oigheann folúis ag 60°C thar oíche.
Rinneadh tréithriú ar chomhchodanna rGO/nZVI agus nZVI sintéisithe plandaí trí speictreascópacht UV-infheicthe (speictreafótaiméadair UV/Vis sraith T70/T80, PG Instruments Ltd, RA) sa raon scanadh 200-800 nm. Chun topagrafaíocht agus dáileadh méide na gcomhchodanna rGO/nZVI agus nZVI a anailísiú, úsáideadh speictreascópacht TEM (JOEL, JEM-2100F, an tSeapáin, voltas luasghéaraithe 200 kV). Chun na grúpaí feidhmiúla a d'fhéadfadh a bheith páirteach i sleachta plandaí atá freagrach as an bpróiseas aisghabhála agus cobhsaíochta a mheas, rinneadh speictreascópacht FT-IR (speictriméadar JASCO sa raon 4000-600 cm-1). Ina theannta sin, úsáideadh anailíseoir poitéinsil zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) chun muirear dromchla na nana-ábhar sintéisithe a imscrúdú. Chun tomhais difreacta X-ghathacha a dhéanamh ar nana-ábhair phúdraithe, úsáideadh difreactaméadar X-ghathach (X'PERT PRO, an Ísiltír), ag oibriú ag sruth (40 mA), voltas (45 kV) sa raon 2θ ó 20° go 80° agus radaíocht CuKa1 (\(\lambda =\) 1.54056 Ao). Bhí an speictriméadar X-ghathach scaipthe fuinnimh (EDX) (samhail JEOL JSM-IT100) freagrach as staidéar a dhéanamh ar chomhdhéanamh na n-eilimintí agus X-ghathanna monacrómatacha Al K-α á mbailiú ó -10 go 1350 eV ar XPS, méid spota 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, SAM). Is é 200 eV fuinneamh tarchuir an speictrim iomláin agus is é 50 eV an speictrim chúng. Brúitear an sampla púdair ar shealbhóir samplach, atá curtha i seomra folúis. Baineadh úsáid as an speictream C1s mar thagairt ag 284.58 eV chun an fuinneamh ceangailteach a chinneadh.
Rinneadh turgnaimh ionsúcháin chun éifeachtacht na nana-chomhchodanna rGO/nZVI sintéisithe maidir le doxycycline (DC) a bhaint as tuaslagáin uiscí a thástáil. Rinneadh turgnaimh ionsúcháin i bhfleascáin Erlenmeyer 25 ml ag luas croitheadh 200 rpm ar chroitheadóir fithiseach (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) ag 298 K. Tríd an tuaslagán stoic DC (1000 ppm) a chaolú le huisce dédhriogadh. Chun éifeacht an dáileog rGO/nSVI ar éifeachtúlacht an ionsúcháin a mheas, cuireadh nana-chomhchodanna de mheáchain éagsúla (0.01–0.07 g) le 20 ml de thuaslagán DC. Chun cinéitic agus iseateirmí ionsúcháin a staidéar, tumadh 0.05 g den ionsúiteoir i dtuaslagán uiscí de CD le tiúchan tosaigh (25–100 mg L–1). Rinneadh staidéar ar éifeacht pH ar bhaint DC ag pH (3–11) agus tiúchan tosaigh de 50 mg L-1 ag 25°C. Coigeartaigh pH an chórais trí mhéid beag de thuaslagán HCl nó NaOH (méadar pH Crison, méadar pH, pH 25) a chur leis. Ina theannta sin, rinneadh imscrúdú ar thionchar theocht an imoibrithe ar thurgnaimh ionsúcháin sa raon 25-55°C. Rinneadh staidéar ar éifeacht neart ianach ar an bpróiseas ionsúcháin trí thiúchain éagsúla NaCl (0.01–4 mol L-1) a chur leis ag tiúchan tosaigh DC de 50 mg L-1, pH 3 agus 7), 25°C, agus dáileog ionsúiteach de 0.05 g. Rinneadh tomhas ar ionsú DC neamh-ionsúite ag baint úsáide as speictreafótaiméadar UV-Vis dé-bhíoma (sraith T70/T80, PG Instruments Ltd, an Ríocht Aontaithe) a raibh cuvettes grianchloch 1.0 cm ar fhad cosáin air ag uas-thonnfhaid (λmax) de 270 agus 350 nm. Tomhaiseadh céatadán bainte antaibheathach DC (R%; Cothromóid 1) agus méid ionsúite DC, qt, Cothromóid 2 (mg/g) ag baint úsáide as an gcothromóid seo a leanas.
áit a seasann %R don acmhainn bainte DC (%), seasann Co don tiúchan DC tosaigh ag am 0, agus seasann C don tiúchan DC ag am t, faoi seach (mg L-1).
áit a seasann qe don mhéid DC atá ionsúite in aghaidh an aonaid maise den ionsúiteoir (mg g-1), seasann Co agus Ce do na tiúchain ag am nialasach agus ag cothromaíocht, faoi seach (mg l-1), seasann V do thoirt an tuaslagáin (l), agus seasann m don imoibrí mais ionsúite (g).
Léiríonn íomhánna SEM (Fíor 2A–C) moirfeolaíocht lamellach an chomhchoda rGO/nZVI le nana-cháithníní iarainn sféarúla scaipthe go haonfhoirmeach ar a dhromchla, rud a léiríonn ceangaltán rathúil nana-cháithníní nZVI le dromchla an rGO. Ina theannta sin, tá roinnt roic i nduilleog an rGO, rud a dheimhníonn baint grúpaí ina bhfuil ocsaigin ag an am céanna le hathchóiriú A. halimus GO. Feidhmíonn na roic mhóra seo mar shuíomhanna le haghaidh luchtú gníomhach nana-cháithníní iarainn. Léirigh íomhánna nZVI (Fíor 2D-F) go raibh na nana-cháithníní iarainn sféarúla an-scaipthe agus nár chomhiomlánaigh siad, rud atá mar gheall ar nádúr sciath na gcomhpháirteanna luibheolaíocha den sliocht plandaí. Athraigh méid na gcáithníní laistigh de 15–26 nm. Mar sin féin, tá moirfeolaíocht mheiseapórach ag roinnt réigiún le struchtúr bolg agus cuas, rud a fhéadann cumas ionsúcháin ard-éifeachtach nZVI a sholáthar, ós rud é gur féidir leo an fhéidearthacht go ngabhfar móilíní DC ar dhromchla nZVI a mhéadú. Nuair a úsáideadh sliocht Rosa Damascus chun nZVI a shintéisiú, bhí na NPanna a fuarthas neamh-aonchineálach, le folúntais agus cruthanna difriúla, rud a laghdaigh a n-éifeachtúlacht in ionsú Cr(VI) agus a mhéadaigh an t-am imoibrithe 23. Tá na torthaí comhsheasmhach le nZVI a shintéisíodh ó dhuilleoga darach agus maorach, ar nana-cháithníní sféarúla iad den chuid is mó le méideanna nanaiméadar éagsúla gan comhbhailiú soiléir.
Íomhánna SEM de chomhchodanna rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) agus patrúin EDX de chomhchodanna nZVI/rGO (G) agus nZVI (H).
Rinneadh staidéar ar chomhdhéanamh eiliminteach rGO/nZVI agus comhchodanna nZVI a sintéisíodh i bplandaí ag baint úsáide as EDX (Fíor 2G, H). Léiríonn staidéir go bhfuil nZVI comhdhéanta de charbón (38.29% de réir maise), ocsaigin (47.41% de réir maise) agus iarann (11.84% de réir maise), ach go bhfuil eilimintí eile amhail fosfar24 i láthair freisin, ar féidir iad a fháil ó shleachta plandaí. Ina theannta sin, is mar gheall ar láithreacht fíteicheimiceán ó shleachta plandaí i samplaí nZVI faoi dhromchla atá an céatadán ard carbóin agus ocsaigine. Tá na heilimintí seo dáilte go cothrom ar rGO ach i gcóimheasa difriúla: úsáidtear C (39.16% de réir meáchain), O (46.98% de réir meáchain) agus Fe (10.99% de réir maise). Léiríonn EDX rGO/nZVI láithreacht eilimintí eile amhail S, ar féidir iad a bhaint as sleachta plandaí. Tá an cóimheas C:O agus an cion iarainn reatha sa chomhchodach rGO/nZVI ag baint úsáide as A. halimus i bhfad níos fearr ná an sliocht duilleog eoclaipe a úsáid, toisc go léiríonn sé comhdhéanamh C (23.44% de réir meáchain), O (68.29% de réir meáchain) agus Fe (8.27% de réir meáchain) 25. Thuairiscigh Nataša et al., 2022 comhdhéanamh eiliminteach cosúil de nZVI a shintéisiú ó dhuilleoga darach agus maorach agus dheimhnigh siad gurb iad grúpaí polaifeanól agus móilíní eile atá sa sliocht duilleog atá freagrach as an bpróiseas laghdaithe.
Bhí moirfeolaíocht an nZVI a sintéisíodh i bplandaí (Fíor S2A,B) sféarúil agus páirteach neamhrialta, le meánmhéid na gcáithníní de 23.09 ± 3.54 nm, ach breathnaíodh comhiomláin slabhra mar gheall ar fhórsaí van der Waals agus feirro-mhaighnéadas. Tá cruth na gcáithníní gráinneach agus sféarúil seo den chuid is mó i gcomhréir mhaith le torthaí an SEM. Fuarthas breathnóireacht chomhchosúil ag Abdelfatah et al. in 2021 nuair a úsáideadh sliocht duille pónaire castor i sintéis nZVI11. Tá cruth sféarúil ag NPanna sliocht duille Ruelas tuberosa a úsáidtear mar ghníomhaire laghdaithe i nZVI freisin le trastomhas de 20 go 40 nm26.
Léirigh íomhánna TEM ilchodacha rGO/nZVI hibrideacha (Fíor S2C-D) gur plána bonn é rGO le fillteacha agus roic imeallacha a sholáthraíonn ilshuíomhanna lódála do nana-cháithníní nZVI; dearbhaíonn an mhórfhoirmiú lamellach seo freisin monarú rathúil rGO. Ina theannta sin, tá cruth sféarúil ag nana-cháithníní nZVI le méideanna cáithníní ó 5.32 go 27 nm agus tá siad leabaithe sa chiseal rGO le scaipeadh beagnach aonfhoirmeach. Baineadh úsáid as sliocht duilleog eoclaipe chun nana-cháithníní Fe/rGO a shintéisiú; Dheimhnigh torthaí an TEM freisin gur fheabhsaigh roic sa chiseal rGO scaipeadh nana-cháithníní Fe níos mó ná nana-cháithníní Fe íon agus gur mhéadaigh siad imoibríocht na gcomhchodach. Fuair Bagheri et al. 28 torthaí comhchosúla nuair a monaraíodh an comhchodach ag baint úsáide as teicnící ultrasonaic le meánmhéid nana-cháithníní iarainn de thart ar 17.70 nm.
Taispeántar speictrim FTIR na gcomhchodanna A. halimus, nZVI, GO, rGO, agus rGO/nZVI i bhFíor 3A. Feictear láithreacht grúpaí feidhmiúla dromchla i nduilleoga A. halimus ag 3336 cm-1, a fhreagraíonn do pholaifeanóil, agus 1244 cm-1, a fhreagraíonn do ghrúpaí carbóinile arna dtáirgeadh ag an bpróitéin. Breathnaíodh grúpaí eile amhail alcáin ag 2918 cm-1, alcéiní ag 1647 cm-1 agus síntí CO-O-CO ag 1030 cm-1 freisin, rud a thugann le fios go bhfuil comhpháirteanna plandaí i láthair a fheidhmíonn mar ghníomhairí séalaithe agus atá freagrach as aisghabháil ó Fe2+ go Fe0 agus GO go rGO29. Go ginearálta, taispeánann na speictrim nZVI na buaicphointí ionsúcháin céanna le siúcraí searbha, ach le suíomh beagán athraithe. Feictear banda dian ag 3244 cm-1 a bhaineann le creathadh síneadh OH (feanóil), comhfhreagraíonn buaic ag 1615 do C=C, agus eascraíonn bandaí ag 1546 agus 1011 cm-1 mar gheall ar shíneadh C=O (polafeinóil agus flavonoidí), breathnaíodh grúpaí CN d'aimíní aramatacha agus aimíní ailfatacha freisin ag 1310 cm-1 agus 1190 cm-1, faoi seach13. Taispeánann speictream FTIR GO láithreacht go leor grúpaí ard-déine ina bhfuil ocsaigin, lena n-áirítear an banda síneadh alcocsa (CO) ag 1041 cm-1, an banda síneadh eapocsa (CO) ag 1291 cm-1, síneadh C=O. Tháinig banda de chreathadh síneadh C=C ag 1619 cm-1, banda ag 1708 cm-1 agus banda leathan de chreathadh síneadh grúpa OH ag 3384 cm-1 chun cinn, rud a dheimhnítear leis an modh feabhsaithe Hummers, a ocsaídíonn an próiseas graifíte go rathúil. Agus comhchodanna rGO agus rGO/nZVI á gcomparáid le speictrim GO, laghdaítear déine roinnt grúpaí ina bhfuil ocsaigin, amhail OH ag 3270 cm-1, go suntasach, agus laghdaítear cinn eile, amhail C=O ag 1729 cm-1, go hiomlán. Imíonn siad arís, rud a léiríonn gur baineadh grúpaí feidhmiúla ina bhfuil ocsaigin i GO go rathúil ag an sliocht A. halimus. Breathnaítear buaicphointí géara tréithiúla nua de rGO ag teannas C=C timpeall 1560 agus 1405 cm-1, rud a dheimhníonn laghdú GO go rGO. Breathnaíodh éagsúlachtaí ó 1043 go 1015 cm-1 agus ó 982 go 918 cm-1, b'fhéidir mar gheall ar ábhar plandaí a bheith san áireamh31,32. Thug Weng et al., 2018 faoi deara maolú suntasach ar ghrúpaí feidhmiúla ocsaiginithe i GO freisin, rud a dheimhnigh foirmiú rathúil rGO trí bhithlaghdú, ós rud é gur léirigh sleachta duilleoga eoclaipe, a úsáideadh chun comhchodanna ocsaíd iarainn graiféine laghdaithe a shintéisiú, speictrim FTIR níos dlúithe de ghrúpaí feidhmiúla comhpháirte plandaí.33.
A. Speictream FTIR de ghailliam, nZVI, rGO, GO, ilchodach rGO/nZVI (A). Ilchodacha roentgenagramaíochta rGO, GO, nZVI agus rGO/nZVI (B).
Deimhníodh foirmiú comhchodanna rGO/nZVI agus nZVI den chuid is mó le patrúin difreactaithe X-ghathaithe (Fíor 3B). Breathnaíodh buaic Fe0 ard-déine ag 2Ɵ 44.5°, arb ionann é agus innéacs (110) (uimhir JCPDS 06–0696)11. Cuirtear buaic eile ag 35.1° den eitleán (311) i leith maighnéadaít Fe3O4, agus d'fhéadfadh 63.2° a bheith bainteach le hinnéacs Miller an eitleáin (440) mar gheall ar láithreacht ϒ-FeOOH (uimhir JCPDS 17-0536)34. Taispeánann patrún X-ghathaithe GO buaic ghéar ag 2Ɵ 10.3° agus buaic eile ag 21.1°, rud a léiríonn scagadh iomlán an ghraifíte agus a aibhsíonn láithreacht grúpaí ina bhfuil ocsaigin ar dhromchla GO35. Thaifead patrúin ilchodacha rGO agus rGO/nZVI imeacht buaicphointí tréithiúla GO agus foirmiú buaicphointí leathana rGO ag 2Ɵ 22.17 agus 24.7° do na comhchodanna rGO agus rGO/nZVI, faoi seach, rud a dheimhnigh aisghabháil rathúil GO trí shleachta plandaí. Mar sin féin, sa phatrún ilchodach rGO/nZVI, breathnaíodh buaicphointí breise a bhaineann le plána laitíse Fe0 (110) agus bcc Fe0 (200) ag 44.9\(^\circ\) agus 65.22\(^\circ\), faoi seach.
Is é an poitéinseal zeta an poitéinseal idir ciseal ianach atá ceangailte le dromchla cáithnín agus tuaslagán uiscí a chinneann airíonna leictreastatacha ábhair agus a thomhaiseann a chobhsaíocht37. Léirigh anailís poitéinseal zeta ar chomhchodanna nZVI, GO, agus rGO/nZVI a shintéisiú i bplandaí a gcobhsaíocht mar gheall ar láithreacht luchtanna diúltacha de -20.8, -22, agus -27.4 mV, faoi seach, ar a ndromchla, mar a thaispeántar i bhFíor S1A-C. . Tá na torthaí sin comhsheasmhach le roinnt tuarascálacha a luann go léiríonn tuaslagáin ina bhfuil cáithníní le luachanna poitéinseal zeta níos lú ná -25 mV leibhéal ard cobhsaíochta de ghnáth mar gheall ar dhíbirt leictreastatach idir na cáithníní seo. Ligeann an teaglaim de rGO agus nZVI don chomhchodach luchtanna diúltacha níos mó a fháil agus dá bhrí sin tá cobhsaíocht níos airde aige ná GO nó nZVI ina n-aonar. Dá bhrí sin, beidh feiniméan an dhíbirt leictreastataigh mar thoradh ar fhoirmiú comhchodanna rGO/nZVI39 cobhsaí. Ligeann dromchla diúltach GO dó a bheith scaipthe go cothrom i meán uiscí gan comhbhailiú, rud a chruthaíonn coinníollacha fabhracha le haghaidh idirghníomhaíochta le nZVI. D’fhéadfadh an lucht diúltach a bheith bainteach le láithreacht grúpaí feidhmiúla éagsúla sa sliocht mealbhacáin searbh, rud a dhearbhaíonn freisin an t-idirghníomhú idir réamhtheachtaithe GO agus iarainn agus an sliocht plandaí chun rGO agus nZVI a fhoirmiú, faoi seach, agus an coimpléasc rGO/nZVI. Is féidir leis na comhdhúile plandaí seo gníomhú mar ghníomhairí caipínithe freisin, toisc go gcoisceann siad comhiomlánú na nana-cháithníní mar thoradh air agus dá bhrí sin méadaíonn siad a gcobhsaíocht40.
Cinneadh comhdhéanamh eiliminteach agus staideanna vaileins na gcomhchodanna nZVI agus rGO/nZVI le XPS (Fíor 4). Léirigh an staidéar foriomlán XPS gurb iad na heilimintí C, O, agus Fe den chuid is mó atá sa chomhchodach rGO/nZVI, rud atá comhsheasmhach leis an mapáil EDS (Fíor 4F–H). Tá trí bhuaic ag 284.59 eV, 286.21 eV agus 288.21 eV sa speictream C1s, a léiríonn CC, CO agus C=O, faoi seach. Roinneadh an speictream O1s ina thrí bhuaic, lena n-áirítear 531.17 eV, 532.97 eV, agus 535.45 eV, a sannadh do na grúpaí O=CO, CO, agus NO, faoi seach. Mar sin féin, tagraíonn na buaicphointí ag 710.43, 714.57 agus 724.79 eV do Fe 2p3/2, Fe+3 agus Fe p1/2, faoi seach. Léirigh speictrim XPS nZVI (Fíor 4C-E) buaicphointí do na dúile C, O, agus Fe. Deimhníonn buaicphointí ag 284.77, 286.25, agus 287.62 eV láithreacht cóimhiotail iarainn-charbóin, toisc go dtagraíonn siad do CC, C-OH, agus CO, faoi seach. Chomhfhreagraigh an speictream O1s do thrí bhuaicphointe C–O/carbónáit iarainn (531.19 eV), fréamh hiodrocsaile (532.4 eV) agus O–C=O (533.47 eV). Cuirtear an bhuaicphointe ag 719.6 i leith Fe0, agus taispeánann FeOOH buaicphointí ag 717.3 agus 723.7 eV, ina theannta sin, léiríonn an bhuaicphointe ag 725.8 eV láithreacht Fe2O342.43.
Staidéir XPS ar chomhchodanna nZVI agus rGO/nZVI, faoi seach (A, B). Speictrim iomlána de chomhchodanna nZVI C1s (C), Fe2p (D), agus O1s (E) agus rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H).
Léiríonn an iseatéirm ionsúcháin/dí-ionsúcháin N2 (Fíor 5A, B) gur de chineál II na comhchodanna nZVI agus rGO/nZVI. Ina theannta sin, mhéadaigh achar dromchla sonrach (SBET) nZVI ó 47.4549 go 152.52 m2/g tar éis dalladh le rGO. Is féidir an toradh seo a mhíniú leis an laghdú ar airíonna maighnéadacha nZVI tar éis dalladh rGO, rud a laghdaíonn comhiomlánú cáithníní agus a mhéadaíonn achar dromchla na gcomhchodanna. Ina theannta sin, mar a thaispeántar i bhFíor 5C, tá toirt na bpoll (8.94 nm) den chomhchodán rGO/nZVI níos airde ná toirt an nZVI bhunaidh (2.873 nm). Tá an toradh seo i gcomhréir le El-Monaem et al. 45.
Chun an cumas ionsúcháin chun DC a bhaint a mheas idir na cumaisc rGO/nZVI agus an nZVI bunaidh ag brath ar an méadú ar an tiúchan tosaigh, rinneadh comparáid trí dháileog tairiseach de gach ionsúiteoir (0.05 g) a chur le DC ag tiúchain tosaigh éagsúla. Rinneadh imscrúdú ar an tuaslagán [25]. –100 mg l–1] ag 25°C. Léirigh na torthaí go raibh éifeachtúlacht bhaint (94.6%) an chumaisc rGO/nZVI níos airde ná éifeachtúlacht bhaint an nZVI bhunaidh (90%) ag tiúchan níos ísle (25 mg L-1). Mar sin féin, nuair a méadaíodh an tiúchan tosaigh go 100 mg L-1, thit éifeachtúlacht bhaint rGO/nZVI agus nZVI tuismitheora go 70% agus 65%, faoi seach (Fíor 6A), rud a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar níos lú suíomhanna gníomhacha agus díghrádú cáithníní nZVI. Os a choinne sin, léirigh rGO/nZVI éifeachtúlacht níos airde maidir le baint DC, rud a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar éifeacht sineirgisteach idir rGO agus nZVI, ina bhfuil na láithreáin ghníomhacha cobhsaí atá ar fáil le haghaidh ionsú i bhfad níos airde, agus i gcás rGO/nZVI, is féidir níos mó DC a ionsú ná nZVI slán. Ina theannta sin, léirítear i bhfíor 6B gur mhéadaigh cumas ionsúite na gcomhchodanna rGO/nZVI agus nZVI ó 9.4 mg/g go 30 mg/g agus 9 mg/g, faoi seach, le méadú ar an tiúchan tosaigh ó 25–100 mg/L. -1.1 go 28.73 mg g-1. Dá bhrí sin, bhí comhghaol diúltach idir an ráta bainte DC agus an tiúchan tosaigh DC, rud a bhí mar gheall ar an líon teoranta ionad imoibrithe a raibh tacaíocht gach ionsúiteora dóibh le haghaidh ionsú agus baint DC i dtuaslagán. Dá bhrí sin, is féidir a thabhairt i gcrích ó na torthaí seo go bhfuil éifeachtúlacht níos airde ionsúcháin agus laghdaithe ag na comhchodanna rGO/nZVI, agus gur féidir rGO i gcomhdhéanamh rGO/nZVI a úsáid mar ionsúiteach agus mar ábhar iompróra araon.
Ba iad éifeachtúlacht bhaint agus cumas ionsúcháin DC don chomhdhúil rGO/nZVI agus nZVI ná (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, dáileog = 0.05 g], pH ar chumas ionsúcháin agus éifeachtúlacht bhaint DC ar chomhdhúile rGO/nZVI (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25 °C, dáileog = 0.05 g].
Is fachtóir ríthábhachtach é pH an tuaslagáin i staidéar na bpróiseas ionsúcháin, ós rud é go mbíonn tionchar aige ar mhéid an ianúcháin, an speiceasúcháin, agus an ianúcháin ar an ionsúiteoir. Rinneadh an turgnamh ag 25°C le dáileog tairiseach ionsúiteora (0.05 g) agus tiúchan tosaigh de 50 mg L-1 sa raon pH (3–11). De réir athbhreithnithe litríochta46, is móilín amfaifileach é DC le roinnt grúpaí feidhmiúla ianúcháin (feanóil, grúpaí aimín, alcóil) ag leibhéil pH éagsúla. Mar thoradh air sin, féadfaidh feidhmeanna éagsúla DC agus na struchtúir ghaolmhara ar dhromchla an chomhchoda rGO/nZVI idirghníomhú go leictreastatach agus féadfaidh siad a bheith ann mar chaitiain, zwitterian, agus anion, bíonn an mhóilín DC ann mar chatianach (DCH3+) ag pH < 3.3, zwitterianach (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 agus anianach (DCH− nó DC2−) ag pH 7.7. Mar thoradh air sin, féadfaidh feidhmeanna éagsúla DC agus na struchtúir ghaolmhara ar dhromchla an chomhchoda rGO/nZVI idirghníomhú go leictreastatach agus féadfaidh siad a bheith ann mar chaitiain, zwitterian, agus anion, bíonn an mhóilín DC ann mar chatianach (DCH3+) ag pH < 3.3, zwitterianach (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 agus anianach (DCH- nó DC2-) ag pH 7.7. В результате различные функции ДК agus связанных ними структур на поверхности композитZVI r взаимодействовать электростатически agus могут существовать виде catионов, цвиттер-ионов и анионку, оудевиде катионов виде катиона (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Mar thoradh air sin, is féidir le feidhmeanna éagsúla DC agus struchtúir ghaolmhara ar dhromchla an chomhchoda rGO/nZVI idirghníomhú go leictreastatach agus is féidir leo a bheith ann i bhfoirm catóin, zwitterian, agus anion; bíonn an mhóilín DC ann mar chatóin (DCH3+) ag pH < 3.3; ianach (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 agus anianach (DCH- nó DC2-) ag 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 < 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纔可能会和， 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 阳离子阡阳离子 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 agus родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI электростатические взаимодействия agus существовать виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, амолекулыя катионов катионными (ДЦГ3+) при рН < 3,3. Dá bhrí sin, is féidir le feidhmeanna éagsúla DC agus struchtúir ghaolmhara ar dhromchla an chomhchoda rGO/nZVI dul i mbun idirghníomhaíochtaí leictreastatacha agus a bheith ann i bhfoirm catióin, zwitterióin, agus anion, agus bíonn móilíní DC cationach (DCH3+) ag pH < 3.3. Он существует в виде цвиттер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 agus аниона (DCH- nó DC2-) при pH 7,7. Tá sé ann mar zwitterian (DCH20) ag 3.3 < pH < 7.7 agus mar anion (DCH- nó DC2-) ag pH 7.7.Le méadú ar an pH ó 3 go 7, mhéadaigh an cumas ionsúcháin agus éifeachtúlacht bhaint DC ó 11.2 mg/g (56%) go 17 mg/g (85%) (Fíor 6C). Mar sin féin, de réir mar a mhéadaigh an pH go 9 agus 11, laghdaigh an cumas ionsúcháin agus an éifeachtúlacht bhaint beagán, ó 10.6 mg/g (53%) go 6 mg/g (30%), faoi seach. Le méadú ar an pH ó 3 go 7, bhí DCanna den chuid is mó i bhfoirm zwitterian, rud a d'fhág nach raibh siad beagnach meallta ná athiompaithe go leictreastatach le comhchodanna rGO/nZVI, den chuid is mó trí idirghníomhaíocht leictreastatach. De réir mar a mhéadaigh an pH os cionn 8.2, bhí dromchla an ionsúiteora luchtaithe go diúltach, agus dá bhrí sin laghdaigh an cumas ionsúcháin agus tháinig laghdú air mar gheall ar an athiompú leictreastatach idir an doxycycline luchtaithe go diúltach agus dromchla an ionsúiteora. Tugann an treocht seo le fios go bhfuil adsú DC ar chomhchodanna rGO/nZVI ag brath go mór ar pH, agus léiríonn na torthaí freisin go bhfuil comhchodanna rGO/nZVI oiriúnach mar adsorbents faoi choinníollacha aigéadacha agus neodracha.
Rinneadh tástáil ar éifeacht na teochta ar adsorbadh tuaslagáin uiscí DC ag (25–55°C). Taispeánann Fíor 7A éifeacht mhéadaithe teochta ar éifeachtúlacht bhaint antaibheathach DC ar rGO/nZVI, agus is léir gur mhéadaigh an cumas bainte agus an cumas adsorbadh ó 83.44% agus 13.9 mg/g go 47% agus 7.83 mg/g, faoi seach. D’fhéadfadh an laghdú suntasach seo a bheith mar gheall ar mhéadú ar fhuinneamh teirmeach ian DC, rud a fhágann dí-adsorbadh47.
Éifeacht na Teochta ar Éifeachtúlacht Bhainte agus Cumas Adshorbtha CD ar Chomhchodanna rGO/nZVI (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Dáileog = 0.05 g], Dáileog Adsorbent ar Éifeachtúlacht Bhainte agus Éifeachtúlacht Bhainte CD Éifeacht an Tiúchana Tosaigh ar an gcumas adshorbtha agus éifeachtúlacht bhaint DC ar an gcomhchod rGO/nSVI (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dáileog = 0.05 g].
Léirítear i bhFíor 7B an tionchar a bhíonn ag méadú dáileog an ionsúiteora ilchodach rGO/nZVI ó 0.01 g go 0.07 g ar an éifeachtúlacht bhaint agus ar an gcumas ionsúcháin. Mar thoradh ar mhéadú ar dháileog an ionsúiteora, laghdaíodh an cumas ionsúcháin ó 33.43 mg/g go 6.74 mg/g. Mar sin féin, le méadú ar dháileog an ionsúiteora ó 0.01 g go 0.07 g, méadaíonn an éifeachtúlacht bhaint ó 66.8% go 96%, rud a d'fhéadfadh a bheith bainteach le méadú ar líon na n-ionad gníomhach ar dhromchla an nana-chomhchodach.
Rinneadh staidéar ar éifeacht an tiúchana tosaigh ar chumas ionsúcháin agus ar éifeachtúlacht bhainte [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, dáileog 0.05 g]. Nuair a méadaíodh an tiúchan tosaigh ó 25 mg L-1 go 100 mg L-1, laghdaigh céatadán bainte an chomhchoda rGO/nZVI ó 94.6% go 65% (Fíor 7C), is dócha mar gheall ar easpa na suíomhanna gníomhacha inmhianaithe. . Adsorbs tiúchain mhóra de DC49. Ar an láimh eile, de réir mar a mhéadaigh an tiúchan tosaigh, mhéadaigh an cumas ionsúcháin freisin ó 9.4 mg/g go 30 mg/g go dtí gur sroicheadh cothromaíocht (Fíor 7D). Tá an t-imoibriú dosheachanta seo mar gheall ar mhéadú ar an bhfórsa tiomána le tiúchan tosaigh DC atá níos mó ná friotaíocht aistrithe maise ian DC chun dromchla 50 an chomhchoda rGO/nZVI a bhaint amach.
Tá sé mar aidhm ag staidéir ar am teagmhála agus ar chinéitic an t-am cothromaíochta ionsúcháin a thuiscint. Ar dtús, ba é méid an DC a ionsúdh le linn na chéad 40 nóiméad den am teagmhála ná leath den mhéid iomlán a ionsúdh thar an am iomlán (100 nóiméad). Cé go n-imbhuaileann na móilíní DC sa tuaslagán, rud a fhágann go n-imirceann siad go tapa go dromchla an chomhchoda rGO/nZVI, rud a fhágann go mbíonn ionsú suntasach ann. Tar éis 40 nóiméad, mhéadaigh ionsú DC de réir a chéile agus go mall go dtí gur sroicheadh cothromaíocht tar éis 60 nóiméad (Fíor 7D). Ós rud é go n-ionsúdh méid réasúnta laistigh den chéad 40 nóiméad, beidh níos lú imbhuailtí le móilíní DC agus beidh níos lú suíomhanna gníomhacha ar fáil do mhóilíní neamh-ionsúdh. Dá bhrí sin, is féidir an ráta ionsúcháin a laghdú51.
Chun tuiscint níos fearr a fháil ar chinéitic an ionsúcháin, úsáideadh plotaí líne de shamhlacha cinéiteacha den chéad ord bréige (Fíor 8A), den dara ord bréige (Fíor 8B), agus Elovich (Fíor 8C). Ó na paraiméadair a fuarthas ó na staidéir chinéiteacha (Tábla S1), is léir gurb é an tsamhail bréag-shocróid an tsamhail is fearr chun cinéitic an ionsúcháin a chur síos, áit a bhfuil an luach R2 socraithe níos airde ná sna dhá mhúnla eile. Tá cosúlacht ann freisin idir na hacmhainneachtaí ionsúcháin ríofa (qe, cal). Is fianaise bhreise iad na luachanna bréag-shocróid agus na luachanna turgnamhacha (qe, exp.) gur samhail níos fearr é an dara ord bréige ná samhlacha eile. Mar a thaispeántar i dTábla 1, dearbhaíonn luachanna α (ráta tosaigh ionsúcháin) agus β (tairiseach dí-ionsúcháin) go bhfuil an ráta ionsúcháin níos airde ná an ráta dí-ionsúcháin, rud a léiríonn go mbíonn claonadh ag DC ionsú go héifeachtúil ar an gcomhchodach rGO/nZVI52.
Plotaí cinéiteacha adshorpúcháin líneacha de shliocht-dara ord (A), sliog-chéad ord (B) agus Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, dáileog = 0.05 g].
Cuidíonn staidéir ar iseiteirmí ionsúcháin le cumas ionsúcháin an ionsúiteora (comhchodach RGO/nRVI) a chinneadh ag tiúchain ionsúite (DC) agus teochtaí córais éagsúla. Ríomhadh an cumas ionsúcháin uasta ag baint úsáide as iseiteirm Langmuir, rud a léirigh go raibh an t-ionsú aonchineálach agus go raibh foirmiú aonchiseal ionsúite ar dhromchla an ionsúiteora gan idirghníomhú eatarthu san áireamh53. Is iad dhá mhúnla iseiteirme eile a úsáidtear go forleathan ná samhlacha Freundlich agus Temkin. Cé nach n-úsáidtear an tsamhail Freundlich chun an cumas ionsúcháin a ríomh, cuidíonn sé le tuiscint a fháil ar an bpróiseas ionsúite héagsúil agus go bhfuil fuinnimh éagsúla ag folúntais ar an ionsúiteoir, agus cuidíonn an tsamhail Temkin le tuiscint a fháil ar airíonna fisiceacha agus ceimiceacha an ionsúite54.
Taispeánann Fíoracha 9A-C plotaí líne de mhúnlaí Langmuir, Freindlich, agus Temkin, faoi seach. Léiríonn na luachanna R2 a ríomhadh ó phlotaí líne Freundlich (Fíor 9A) agus Langmuir (Fíor 9B) agus a chuirtear i láthair i dTábla 2 go leanann adshorpú DC ar an gcomhchodach rGO/nZVI na samhlacha iseiteirme Freundlich (0.996) agus Langmuir (0.988) agus Temkin (0.985). Ba é 31.61 mg g-1 an cumas adshorpaithe uasta (qmax), arna ríomh ag baint úsáide as samhail iseiteirme Langmuir. Ina theannta sin, tá luach ríofa an fhachtóra deighilte gan toise (RL) idir 0 agus 1 (0.097), rud a léiríonn próiseas adshorpaithe fabhrach. Seachas sin, léiríonn tairiseach ríofa Freundlich (n = 2.756) rogha don phróiseas ionsúcháin seo. De réir mhúnla líneach an iseatéirm Temkin (Fíor 9C), is próiseas ionsúcháin fhisiciúil é ionsú DC ar an gcomhchodach rGO/nZVI, ós rud é go bhfuil b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. Cé go mbíonn fórsaí laga van der Waals mar thoradh ar ionsú fisiciúil de ghnáth, éilíonn ionsú srutha dhírigh ar chomhchodanna rGO/nZVI fuinnimh ísle ionsúcháin [56, 57].
Iseateirmí ionsúcháin líneacha Freundlich (A), Langmuir (B), agus Temkin (C) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dáileog = 0.05 g]. Plota chothromóid van't Hoff le haghaidh ionsúcháin DC ag comhdhúile rGO/nZVI (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C agus dáileog = 0.05 g].
Chun tionchar an athraithe teochta imoibrithe ar bhaint DC ó chomhchodanna rGO/nZVI a mheas, ríomhadh paraiméadair theirmidinimiciúla amhail athrú eintrópachta (ΔS), athrú eintealpa (ΔH), agus athrú fuinnimh shaoir (ΔG) ó chothromóidí 3 agus 458.
áit a bhfuil \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – tairiseach cothromaíochta teirmidinimiciúil, Ce agus CAe – rGO sa tuaslagán, faoi seach /nZVI tiúchain DC ag cothromaíocht dromchla. Is iad R agus RT an tairiseach gáis agus an teocht ionsúcháin, faoi seach. Trí ln Ke a phlotaáil i gcoinne 1/T tugtar líne dhíreach (Fíor 9D) as ar féidir ∆S agus ∆H a chinneadh.
Léiríonn luach ΔH diúltach go bhfuil an próiseas eisiteirmeach. Ar an láimh eile, tá an luach ΔH laistigh den phróiseas fisiceach ionsúcháin. Léiríonn luachanna diúltacha ΔG i dTábla 3 go bhfuil ionsú indéanta agus spontáineach. Léiríonn luachanna diúltacha ΔS ord ard de mhóilíní ionsúcháin ag an gcomhéadan leachtach (Tábla 3).
Déanann Tábla 4 comparáid idir an comhchodach rGO/nZVI agus ionsúiteoirí eile a tuairiscíodh i staidéir roimhe seo. Is léir go bhfuil cumas ard ionsúcháin ag an gcomhchodach VGO/nCVI agus go bhféadfadh sé a bheith ina ábhar gealladh fúithi chun antaibheathaigh DC a bhaint as uisce. Ina theannta sin, is próiseas tapa é ionsú comhchodach rGO/nZVI le ham cothromaíochta 60 nóiméad. Is féidir airíonna ionsúcháin den scoth na gcomhchodach rGO/nZVI a mhíniú leis an éifeacht sineirgisteach atá ag rGO agus nZVI.
Léiríonn Fíoracha 10A, B an mheicníocht réasúnach chun antaibheathaigh DC a bhaint ag na coimpléisc rGO/nZVI agus nZVI. De réir thorthaí turgnaimh ar éifeacht pH ar éifeachtúlacht adshorpaithe DC, le méadú ar pH ó 3 go 7, níor rialaigh idirghníomhaíochtaí leictreastatacha adshorpú DC ar an gcomhdhúil rGO/nZVI, ós rud é gur ghníomhaigh sé mar zwitterian; dá bhrí sin, ní raibh tionchar ag athrú ar luach pH ar an bpróiseas adshorpaithe. Ina dhiaidh sin, is féidir an mheicníocht adshorpaithe a rialú le hidirghníomhaíochtaí neamh-leictreastatacha amhail nascadh hidrigine, éifeachtaí hidreafóbach, agus idirghníomhaíochtaí cruachta π-π idir an comhdhúil rGO/nZVI agus DC66. Is eol go maith gur míníodh meicníocht na n-adsorbáití aramatacha ar dhromchlaí graifín srathach le hidirghníomhaíochtaí cruachta π–π mar an príomhfhórsa tiomána. Is ábhar srathach é an comhdhúil cosúil le graifín le huasmhéid ionsúcháin ag 233 nm mar gheall ar an aistriú π-π*. Bunaithe ar láithreacht ceithre fháinne aramatacha i struchtúr móilíneach an ionsúite DC, rinneamar hipitéis go bhfuil meicníocht idirghníomhaíochta cruachta π-π idir an DC aramatach (glacadóir π-leictreon) agus an réigiún atá saibhir i π-leictreon ar dhromchla RGO. Comhchodanna RGO/nZVI. Ina theannta sin, mar a thaispeántar i bhfíor 10B, rinneadh staidéir FTIR chun an idirghníomhaíocht mhóilíneach idir comhchodanna rGO/nZVI agus DC a imscrúdú, agus taispeántar speictrim FTIR na gcomhchodanna rGO/nZVI tar éis ionsú DC i bhFíor 10B. 10b. Breathnaítear buaic nua ag 2111 cm-1, a fhreagraíonn do chreathadh creatlaí an naisc C=C, rud a léiríonn láithreacht na ngrúpaí feidhmiúla orgánacha comhfhreagracha ar dhromchla 67 rGO/nZVI. Athraíonn buaicphointí eile ó 1561 go 1548 cm-1 agus ó 1399 go 1360 cm-1, rud a dhearbhaíonn freisin go bhfuil ról tábhachtach ag idirghníomhaíochtaí π-π in ionsú graiféine agus truailleáin orgánacha68,69. Tar éis ionsú DC, laghdaigh déine roinnt grúpaí ina bhfuil ocsaigin, amhail OH, go 3270 cm-1, rud a thugann le fios gurb é nascadh hidrigine ceann de na meicníochtaí ionsúite. Dá bhrí sin, bunaithe ar na torthaí, tarlaíonn ionsú DC ar an gcomhchodach rGO/nZVI den chuid is mó mar gheall ar idirghníomhaíochtaí cruachta π-π agus naisc-H.
Sásra réasúnach maidir le hionsú antaibheathach DC ag coimpléisc rGO/nZVI agus nZVI (A). Speictrim ionsú FTIR DC ar rGO/nZVI agus nZVI (B).
Mhéadaigh déine na mbandaí ionsúcháin de nZVI ag 3244, 1615, 1546, agus 1011 cm–1 tar éis adshorpú DC ar nZVI (Fíor 10B) i gcomparáid le nZVI, rud ba cheart a bheith bainteach leis an idirghníomhaíocht le grúpaí feidhmiúla féideartha de na grúpaí O aigéad carbocsaileach i DC. Mar sin féin, léiríonn an céatadán níos ísle seo de tharchur i ngach banda breathnaithe nach bhfuil aon athrú suntasach tagtha ar éifeachtúlacht adshorpúcháin an adsorbent fíteashintéiseach (nZVI) i gcomparáid le nZVI roimh an bpróiseas adshorpúcháin. De réir roinnt taighde ar bhaint DC le nZVI71, nuair a imoibríonn nZVI le H2O, scaoiltear leictreoin agus ansin úsáidtear H+ chun hidrigin gníomhach atá inlaghdaithe go mór a tháirgeadh. Ar deireadh, glacann roinnt comhdhúile cationacha leictreoin ó hidrigin gníomhach, rud a eascraíonn i -C=N agus -C=C-, rud a chuirtear i leith scoilteadh an fháinne beinséine.
Am an phoist: 14 Samhain 2022