Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com. Tha taic CSS cuibhrichte aig an dreach brabhsair a tha thu a’ cleachdadh. Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brabhsair ùraichte (no gun cuir thu dheth Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer). Aig an aon àm, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, nì sinn an làrach-lìn gun stoidhlichean agus JavaScript.
Anns an obair seo, chaidh co-thàthaidhean rGO/nZVI a cho-chur airson a’ chiad uair a’ cleachdadh modh-obrach sìmplidh agus càirdeil don àrainneachd a’ cleachdadh earrann duilleag buidhe Sophora mar àidseant lughdachadh agus cobhsaichear gus gèilleadh ri prionnsapalan ceimigeachd “uaine”, leithid co-chur ceimigeach nach eil cho cronail. Chaidh grunn innealan a chleachdadh gus dearbhadh a dhèanamh air co-chur soirbheachail cho-thàthaidhean, leithid SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, agus comas zeta, a tha a’ nochdadh saothrachadh soirbheachail cho-thàthaidhean. Chaidh comas toirt air falbh nan co-thàthaidhean ùra agus nZVI fìor-ghlan aig diofar dùmhlachdan tòiseachaidh den antibiotic doxycycline a choimeas gus sgrùdadh a dhèanamh air a’ bhuaidh synergistic eadar rGO agus nZVI. Fo na cumhaichean toirt air falbh de 25mg L-1, 25°C agus 0.05g, b’ e 90% an ìre toirt air falbh adsorptive de nZVI fìor-ghlan, agus ràinig an ìre toirt air falbh adsorptive de doxycycline leis a’ cho-thàthadh rGO/nZVI 94.6%, a’ dearbhadh gu bheil nZVI agus rGO. Tha am pròiseas adsorption a’ freagairt ri òrdugh meallta-dàrna agus tha e ann an deagh cho-chòrdadh ri modail Freundlich le comas adsorption as àirde de 31.61 mg g-1 aig 25 °C agus pH 7. Chaidh dòigh reusanta airson DC a thoirt air falbh a mholadh. A bharrachd air an sin, bha ath-chleachdadh an co-dhèanamh rGO / nZVI 60% às deidh sia cuairtean ath-nuadhachaidh leantainneach.
Tha gainnead uisge agus truailleadh a-nis na chunnart mòr do gach dùthaich. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha truailleadh uisge, gu sònraichte truailleadh antibiotic, air a dhol am meud air sgàth barrachd cinneasachaidh agus caitheamh rè galar lèir-sgaoilte COVID-191,2,3. Mar sin, tha leasachadh teicneòlais èifeachdach airson cuir às do antibiotics ann an uisge sgudail na obair èiginneach.
Is e doxycycline (DC)4,5 aon de na antibiotics leth-shintéiseach a tha an aghaidh an druga bhon bhuidheann tetracycline. Chaidh aithris nach gabh fuigheall DC ann an uisge talmhainn agus uisgeachan uachdar a mheatabolachadh, chan eil ach 20-50% air an metabolachadh agus tha an còrr air a leigeil ma sgaoil don àrainneachd, ag adhbhrachadh dhuilgheadasan àrainneachdail is slàinte dona6.
Faodaidh nochdadh do DC aig ìrean ìosal meanbh-fhàs-bheairtean foto-cho-chur uisgeach a mharbhadh, sgaoileadh bacteria antimicrobial a chur ann an cunnart, agus strì an aghaidh antimicrobial a mheudachadh, agus mar sin feumar an truailleadh seo a thoirt air falbh bho uisge sgudail. Tha lobhadh nàdarra DC ann an uisge na phròiseas gu math slaodach. Chan urrainn do phròiseasan fiosaigeach-cheimigeach leithid fotolysis, bith-lobhadh agus adsorption lobhadh ach aig dùmhlachdan ìosal agus aig ìrean gu math ìosal7,8. Ach, is e adsorption9,10 an dòigh as eaconomach, as sìmplidh, as càirdeile don àrainneachd, as fhasa a làimhseachadh agus as èifeachdaiche.
Tha iarann nano neoni-bhailtean (nZVI) na stuth glè chumhachdach as urrainn mòran antibiotics a thoirt a-mach à uisge, nam measg metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, chloramphenicol, agus tetracycline. Tha an comas seo mar thoradh air na feartan iongantach a th’ aig nZVI, leithid ath-ghnìomhachd àrd, farsaingeachd uachdar mòr, agus grunn làraich ceangail taobh a-muigh11. Ach, tha nZVI buailteach do chruinneachadh ann am meadhanan uisgeach air sgàth feachdan van der Wells agus feartan magnetach àrda, a lughdaicheas a èifeachdas ann a bhith a’ toirt air falbh truailleadh air sgàth cruthachadh sreathan ocsaid a chuireas casg air ath-ghnìomhachd nZVI10,12. Faodar cruinneachadh mìrean nZVI a lughdachadh le bhith ag atharrachadh an uachdar le surfactants agus polymers no le bhith gan cothlamadh le nanostuthan eile ann an cruth cho-dhèanamhan, a tha air dearbhadh gu bheil e na dhòigh-obrach obrachail airson an seasmhachd san àrainneachd a leasachadh13,14.
'S e nano-stuth dà-thaobhach de charbon a th' ann an graphene, air a dhèanamh suas de dadaman carboin measgaichte le sp2, air an rèiteachadh ann an lattice cìr-mheala. Tha farsaingeachd uachdair mhòr aige, neart meacanaigeach cudromach, gnìomhachd electro-chatalaíseach sàr-mhath, seoltachd teirmeach àrd, gluasad luath dealanach, agus stuth giùlain freagarrach airson taic a thoirt do nano-mhìrean neo-organach air an uachdar aige. Faodaidh measgachadh de nano-mhìrean meatailt agus graphene buannachdan fa leth gach stuth a shàrachadh gu mòr agus, air sgàth a fheartan fiosaigeach is ceimigeach nas fheàrr, a’ toirt seachad an sgaoileadh as fheàrr de nano-mhìrean airson làimhseachadh uisge nas èifeachdaiche15.
’S e earrannan lusan an roghainn eile as fheàrr an àite riochdairean lughdachadh ceimigeach cronail a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann an co-chur graphene oxide lùghdaichte (rGO) agus nZVI leis gu bheil iad rim faighinn, saor, aon-cheum, sàbhailte don àrainneachd, agus faodar an cleachdadh mar riochdairean lughdachadh. Bidh iad, leithid flavonoids agus todhar phenolic, cuideachd ag obair mar chobhsaichear. Mar sin, chaidh earrann duille Atriplex halimus L. a chleachdadh mar àidseant càraidh is dùnaidh airson co-chur cho-dhèanamhan rGO/nZVI san sgrùdadh seo. Tha Atriplex halimus bhon teaghlach Amaranthaceae na phreas maireannach a tha dèidheil air naitridean le raon cruinn-eòlasach farsaing16.
A rèir an litreachas a tha ri fhaighinn, chaidh Atriplex halimus (A. halimus) a chleachdadh an toiseach gus co-dhèanamhan rGO/nZVI a dhèanamh mar dhòigh-co-chur eaconamach agus càirdeil don àrainneachd. Mar sin, tha ceithir pàirtean ann an amas na h-obrach seo: (1) phytosynthesis de cho-dhèanamhan rGO/nZVI agus nZVI phàrant a’ cleachdadh earrann duilleag uisgeach A. halimus, (2) comharrachadh cho-dhèanamhan air an phytosynthesachadh a’ cleachdadh iomadh dòigh gus dearbhadh gu bheil iad soirbheachail ann an dèanamh, (3) sgrùdadh a dhèanamh air buaidh sineirgisteach rGO agus nZVI ann an adsorption agus toirt air falbh truailleadh organach antibiotics doxycycline fo dhiofar pharaimeatairean ath-bhualadh, na cumhaichean den phròiseas adsorption a bharrachadh, (3) sgrùdadh a dhèanamh air stuthan co-dhèanta ann an diofar leigheasan leantainneach às deidh a’ chearcall giullachd.
Chaidh doxycycline hydrochloride (DC, MM = 480.90, foirmle cheimigeach C22H24N2O·HCl, 98%), iarann clòraid hexahydrate (FeCl3.6H2O, 97%), pùdar grafait a cheannach bho Sigma-Aldrich, Na Stàitean Aonaichte. Chaidh sodium hydroxide (NaOH, 97%), ethanol (C2H5OH, 99.9%) agus searbhag hydrochloride (HCl, 37%) a cheannach bho Merck, Na Stàitean Aonaichte. Chaidh NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 agus MgCl2 a cheannach bho Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Tha fìor-ghlanachd anailis àrd aig na h-ath-bhualadairean uile. Chaidh uisge dà-ghrùdaichte a chleachdadh gus na fuasglaidhean uisgeach uile ullachadh.
Chaidh sampallan riochdachail de A. halimus a chruinneachadh bhon àrainn nàdarra aca ann an Delta an Nile agus fearann air feadh costa Meadhan-thìreach na h-Èiphit. Chaidh stuth planntrais a chruinneachadh a rèir stiùiridhean nàiseanta is eadar-nàiseanta iomchaidh17. Tha an t-Ollamh Manal Fawzi air sampallan planntrais a chomharrachadh a rèir Boulos18, agus tha Roinn nan Saidheansan Àrainneachd aig Oilthigh Alexandria ag ùghdarrachadh cruinneachadh ghnèithean planntrais a chaidh a sgrùdadh airson adhbharan saidheansail. Tha teisteanasan sampall air an cumail aig Lus-lann Oilthigh Tanta (TANE), teisteanasan àireamhan 14 122–14 127, lus-lann poblach a bheir cothrom air stuthan tasgaidh. A bharrachd air an sin, gus duslach no salachar a thoirt air falbh, geàrr duilleagan a’ phlannt ann am pìosan beaga, nigh 3 tursan le uisge tap agus uisge grùide, agus an uairsin tiormaich aig 50°C. Chaidh am plannt a phronnadh, chaidh 5g den phùdar mìn a bhogadh ann an 100 ml de dh’uisge grùide agus a mheasgachadh aig 70°C airson 20 mionaid gus earrann fhaighinn. Chaidh an earrann Bacillus nicotianae a fhuaireadh a shìoladh tro phàipear sìoltachain Whatman agus a stòradh ann an tiùban glan agus sterilichte aig 4°C airson an cleachdadh a-rithist.
Mar a chithear ann am Figear 1, chaidh an GO a dhèanamh à pùdar grafait leis an dòigh atharraichte Hummers. Chaidh 10 mg de phùdar GO a sgaoileadh ann an 50 ml de dh’uisge dì-ionichte airson 30 mionaid fo sonication, agus an uairsin chaidh 0.9 g de FeCl3 agus 2.9 g de NaAc a mheasgachadh airson 60 mionaid. Chaidh 20 ml de earrann duille atriplex a chur ris an fhuasgladh measgaichte le bhith ga mheasgachadh agus ga fhàgail aig 80 ° C airson 8 uairean a thìde. Chaidh an crochadh dubh a thig às a shìoladh. Chaidh na nano-cho-thàthaidhean ullaichte a nighe le ethanol agus uisge dà-ghriogadh agus an uairsin gan tiormachadh ann an àmhainn falamh aig 50 ° C airson 12 uairean a thìde.
Dealbhan sgemataigeach is didseatach de cho-chur uaine de cho-thàthaidhean rGO/nZVI agus nZVI agus toirt air falbh antibiotics DC bho uisge truaillte a’ cleachdadh earrann Atriplex halimus.
Gu h-aithghearr, mar a chithear ann am Figear 1, chaidh 10 ml de fhuasgladh clòraid iarainn anns an robh 0.05 M ianan Fe3+ a chur boinneagan ri 20 ml de fhuasgladh earrann duille searbh airson 60 mionaid le teasachadh agus gluasad meadhanach, agus an uairsin chaidh am fuasgladh a chuir ann an ceud-shreubadh aig 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) airson 15 mionaid gus mìrean dubha fhaighinn, a chaidh an uairsin a nighe 3 tursan le ethanol agus uisge grùide agus an uairsin a thiormachadh ann an àmhainn falamh aig 60° C thar oidhche.
Chaidh co-dhèanamhan rGO/nZVI agus nZVI a chaidh a cho-chur à lusan a chomharrachadh le speactroscopaidh UV-faicsinneach (speactrofotomeatairean UV/Vis sreath T70/T80, PG Instruments Ltd, RA) anns an raon sganaidh 200-800 nm. Gus mion-sgrùdadh a dhèanamh air cruinn-eòlas agus sgaoileadh meud nan co-dhèanamhan rGO/nZVI agus nZVI, chaidh speactroscopaidh TEM (JOEL, JEM-2100F, Iapan, bholtaids luathachaidh 200 kV) a chleachdadh. Gus measadh a dhèanamh air na buidhnean gnìomh a dh’ fhaodadh a bhith an sàs ann an earrannan lusan a tha an urra ris a’ phròiseas ath-bheothachaidh agus seasmhachd, chaidh speactroscopaidh FT-IR a dhèanamh (speactromeatair JASCO anns an raon 4000-600 cm-1). A bharrachd air an sin, chaidh anailisiche comas zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air cosgais uachdar nan nano-stuthan a chaidh a cho-chur. Airson tomhais diffraction X-ghathan de nano-stuthan pùdarrach, chaidh diffractometer X-ghathan (X'PERT PRO, na Tìrean Ìsle) a chleachdadh, ag obrachadh aig sruth (40 mA), bholtaids (45 kV) anns an raon 2θ bho 20° gu 80° agus rèididheachd CuKa1 (\(\lambda =\) 1.54056 Ao). Bha an speactrometer X-ghathan sgaoilidh lùtha (EDX) (modail JEOL JSM-IT100) an urra ri bhith a’ sgrùdadh co-dhèanamh nan eileamaideach nuair a bha X-ghathan aon-chromach Al K-α gan tional bho -10 gu 1350 eV air XPS, meud spot 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, USA) is e 200 eV lùth tar-chuir an speactram slàn agus is e 50 eV an speactram cumhang. Tha an sampall pùdarrach air a bhrùthadh air neach-gleidhidh sampall, a tha air a chuir ann an seòmar falamh. Chaidh an speactram C1s a chleachdadh mar iomradh aig 284.58 eV gus an lùth ceangail a dhearbhadh.
Chaidh deuchainnean adsorption a dhèanamh gus deuchainn a dhèanamh air èifeachdas nan nano-cho-thàthaidhean rGO/nZVI a chaidh a cho-chur ann an toirt air falbh doxycycline (DC) bho fhuasglaidhean uisgeach. Chaidh deuchainnean adsorption a dhèanamh ann am flasgaichean Erlenmeyer 25 ml aig astar crathaidh de 200 rpm air criathar orbital (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) aig 298 K. Le bhith a’ lagachadh fuasgladh stoc DC (1000 ppm) le uisge dà-ghrùdaichte. Gus measadh a dhèanamh air buaidh dòs rGO/nSVI air èifeachdas adsorption, chaidh nano-cho-thàthaidhean de dhiofar chuideaman (0.01–0.07 g) a chur ri 20 ml de fhuasgladh DC. Gus sgrùdadh a dhèanamh air na cineataig agus na h-isotherman adsorption, chaidh 0.05 g den adsorbent a bhogadh ann am fuasgladh uisgeach de CD le dùmhlachd tùsail (25–100 mg L–1). Chaidh buaidh pH air toirt air falbh DC a sgrùdadh aig pH (3–11) agus dùmhlachd tùsail de 50 mg L-1 aig 25°C. Atharraich pH an t-siostaim le bhith a’ cur beagan de fhuasgladh HCl no NaOH ris (meatair pH Crison, meatair pH, pH 25). A bharrachd air an sin, chaidh buaidh teòthachd an ath-bhualadh air deuchainnean adsorption anns an raon 25-55°C a sgrùdadh. Chaidh buaidh neart ianach air a’ phròiseas adsorption a sgrùdadh le bhith a’ cur diofar dùmhlachdan de NaCl (0.01–4 mol L–1) ris aig dùmhlachd tùsail de DC de 50 mg L–1, pH 3 agus 7), 25°C, agus dòs adsorbent de 0.05 g. Chaidh gabhail ri DC neo-gabhail ri tomhas le bhith a’ cleachdadh speactrofotomeatair UV-Vis dà-ghathan (sreath T70/T80, PG Instruments Ltd, RA) uidheamaichte le cuvettes grian-chlach 1.0 cm de dh’fhaid-slighe aig tonnan-fada as àirde (λmax) de 270 agus 350 nm. Chaidh ceudad toirt air falbh antibiotics DC (R%; Co-aontar 1) agus meud gabhail ri DC, qt, Co-aontar 2 (mg/g) a thomhas le bhith a’ cleachdadh a’ cho-aontar a leanas.
far a bheil %R a’ riochdachadh comas toirt air falbh DC (%), ’s e Co an dùmhlachd DC tùsail aig àm 0, agus ’s e C an dùmhlachd DC aig àm t, fa leth (mg L-1).
far a bheil qe na mheud DC a chaidh a shùghadh gach aonad mais den stuth-sùghaidh (mg g-1), is e Co agus Ce na dùmhlachdan aig àm neoni agus aig cothromachadh, fa leth (mg l-1), is e V meud an fhuasglaidh (l), agus is e m an ath-bhualadair mais-sùghaidh (g).
Tha ìomhaighean SEM (Fig. 2A–C) a’ sealltainn morf-eòlas lamellar a’ cho-dhèanta rGO/nZVI le nano-mhìrean iarainn cruinn air an sgapadh gu cothromach air an uachdar aige, a’ nochdadh gu bheil nano-mhìrean iarainn nZVI air an ceangal gu soirbheachail ri uachdar an rGO. A bharrachd air an sin, tha cuid de roidean ann an duilleag an rGO, a’ dearbhadh gun deach buidhnean anns a bheil ocsaidean a thoirt air falbh aig an aon àm ri ath-nuadhachadh A. halimus GO. Bidh na roidean mòra seo ag obair mar làraich airson luchdachadh gnìomhach de nano-mhìrean iarainn. Sheall ìomhaighean nZVI (Figear 2D-F) gu robh na nano-mhìrean iarainn cruinn gu math sgapte agus nach do chruinnich iad, agus tha seo mar thoradh air nàdar còmhdaich nan co-phàirtean luibh-eòlais den earrann planntrais. Bha meud nam mìrean ag atharrachadh taobh a-staigh 15–26 nm. Ach, tha morf-eòlas mesoporous aig cuid de roinnean le structar de bholgannan agus chuasan, a dh’ fhaodadh comas àrd-èifeachdach adsorption nZVI a thoirt seachad, leis gum faod iad an cothrom air moileciuilean DC a ghlacadh air uachdar nZVI a mheudachadh. Nuair a chaidh earrann Rosa Damascus a chleachdadh airson nZVI a cho-chur, bha na NPan a fhuaireadh neo-aonghnèitheach, le beàrnan agus cumaidhean eadar-dhealaichte, a lughdaich an èifeachdas ann an adsorption Cr (VI) agus a mheudaich an ùine ath-bhualadh 23. Tha na toraidhean a rèir nZVI air a cho-chur bho dhuilleagan daraich is mulberry, a tha sa mhòr-chuid nan nanoparticles cruinn le diofar mheudan nanomeatair gun chruinneachadh follaiseach.
Dealbhan SEM de cho-dhèanamhan rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) agus pàtrain EDX de cho-dhèanamhan nZVI/rGO (G) agus nZVI (H).
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air co-dhèanamh eileamaideach rGO/nZVI agus co-thàthaidhean nZVI a chaidh a cho-chur le planntaichean le bhith a’ cleachdadh EDX (Figear 2G, H). Tha sgrùdaidhean a’ sealltainn gu bheil nZVI air a dhèanamh suas de charbon (38.29% a rèir mais), ogsaidean (47.41% a rèir mais) agus iarann (11.84% a rèir mais), ach tha eileamaidean eile leithid fosfar24 an làthair cuideachd, a gheibhear bho earrannan planntrais. A bharrachd air an sin, tha an ceudad àrd de charbon agus ogsaidean mar thoradh air làthaireachd phytochemicals bho earrannan planntrais ann an sampallan nZVI fon uachdar. Tha na h-eileamaidean seo air an sgaoileadh gu cothromach air rGO ach ann an co-mheasan eadar-dhealaichte: thathas a’ cleachdadh C (39.16% cuideim), O (46.98% cuideim) agus Fe (10.99% cuideim). Tha EDX rGO/nZVI cuideachd a’ sealltainn gu bheil eileamaidean eile leithid S, a dh’ fhaodadh a bhith co-cheangailte ri earrannan planntrais, an làthair. Tha an co-mheas C:O agus an susbaint iarainn a th’ ann an-dràsta anns a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI a’ cleachdadh A. halimus mòran na b’ fheàrr na bhith a’ cleachdadh earrann duille eucalyptus, oir tha e a’ comharrachadh co-dhèanamh C (23.44% cuideim), O (68.29% cuideim) agus Fe (8.27% cuideim) cuideim 25. Dh’innis Nataša et al., 2022 mu cho-dhèanamh eileamaideach coltach ri nZVI air a cho-chur bho dhuilleagan daraich is mulberry agus dhearbh iad gu bheil buidhnean polyphenol agus moileciuilean eile a tha anns an earrann duille an urra ris a’ phròiseas lughdachadh.
Bha morf-eòlas nZVI a chaidh a cho-chur ann an lusan (Figear S2A,B) cruinn agus pàirt neo-riaghailteach, le meud cuibheasach gràinean de 23.09 ± 3.54 nm, ach chaidh cruinneachaidhean slabhraidh fhaicinn air sgàth feachdan van der Waals agus ferromagnetism. Tha an cumadh gràinean seo, a tha sa mhòr-chuid gràinneach agus cruinn, a’ co-chòrdadh gu math ris na toraidhean SEM. Lorg Abdelfatah et al. beachd coltach ris ann an 2021 nuair a chaidh earrann duille pònaire castor a chleachdadh ann an co-chur nZVI11. Tha cumadh cruinn aig NPs earrann duille Ruelas tuberosa a thathas a’ cleachdadh mar àidseant lughdachadh ann an nZVI cuideachd le trast-thomhas de 20 gu 40 nm26.
Sheall ìomhaighean TEM measgaichte rGO/nZVI (Figear S2C-D) gur e plèana bunaiteach a th’ ann an rGO le pasgain is rocaidean oireach a’ toirt seachad iomadh làrach luchdachadh airson NPn nZVI; tha an cruth-eòlas lamellar seo cuideachd a’ dearbhadh gu bheil rGO air a dhèanamh gu soirbheachail. A bharrachd air an sin, tha cumadh cruinn aig NPn nZVI le meudan gràinean bho 5.32 gu 27 nm agus tha iad air an leabachadh anns an t-sreath rGO le sgaoileadh cha mhòr aonfhoirmeil. Chaidh earrann duilleag Eucalyptus a chleachdadh gus NPn Fe/rGO a cho-chur; Dhearbh na toraidhean TEM cuideachd gun do leasaich rocaidean anns an t-sreath rGO sgaoileadh NPn Fe nas motha na NPn Fe fìor-ghlan agus gun do mheudaich iad ath-ghnìomhachd nan co-dhèanamhan. Fhuair Bagheri et al. 28 toraidhean coltach ris nuair a chaidh an co-dhèanamh a dhèanamh a’ cleachdadh dhòighean ultrasonach le meud cuibheasach nanoparticle iarainn de mu 17.70 nm.
Tha speactraman FTIR nan co-dhèanamhan A. halimus, nZVI, GO, rGO, agus rGO/nZVI air an sealltainn ann am Figearan 3A. Tha làthaireachd bhuidhnean gnìomh uachdar ann an duilleagan A. halimus a’ nochdadh aig 3336 cm-1, a tha a’ freagairt ri polyphenols, agus 1244 cm-1, a tha a’ freagairt ri buidhnean carbonyl air an dèanamh leis a’ phròtain. Chaidh buidhnean eile leithid alcanes aig 2918 cm-1, alcanes aig 1647 cm-1 agus leudachaidhean CO-O-CO aig 1030 cm-1 fhaicinn cuideachd, a’ moladh gu bheil co-phàirtean planntrais an làthair a bhios ag obair mar riochdairean seulachaidh agus a tha an urra ri faighinn air ais bho Fe2+ gu Fe0 agus GO gu rGO29. San fharsaingeachd, tha na speactraman nZVI a’ sealltainn na h-aon mhullaichean glacaidh ri siùcaran searbh, ach le suidheachadh beagan air atharrachadh. Nochdaidh còmhlan dian aig 3244 cm-1 co-cheangailte ri crithidhean sìneadh OH (phenols), tha mullach aig 1615 a’ freagairt ri C=C, agus tha còmhlain aig 1546 agus 1011 cm-1 ag èirigh mar thoradh air sìneadh C=O (polyphenols agus flavonoids), chaidh buidhnean CN de amines aromatach agus amines aliphatic fhaicinn cuideachd aig 1310 cm-1 agus 1190 cm-1, fa leth13. Tha speactram FTIR GO a’ sealltainn gu bheil mòran bhuidhnean àrd-dian anns a bheil ocsaidean, a’ gabhail a-steach a’ chòmhlan sìneadh alcoxy (CO) aig 1041 cm-1, a’ chòmhlan sìneadh epoxy (CO) aig 1291 cm-1, sìneadh C=O. Nochd còmhlan de chreathadh sìneadh C=C aig 1619 cm-1, còmhlan aig 1708 cm-1 agus còmhlan leathann de chreathadh sìneadh buidhne OH aig 3384 cm-1, a tha air a dhearbhadh leis an dòigh Hummers leasaichte, a bhios gu soirbheachail a’ ocsaideachadh a’ phròiseas grafait. Nuair a thathar a’ dèanamh coimeas eadar co-dhèanamhan rGO agus rGO/nZVI le speactra GO, tha dian cuid de bhuidhnean anns a bheil ocsaidean, leithid OH aig 3270 cm-1, air a lùghdachadh gu mòr, agus tha cuid eile, leithid C=O aig 1729 cm-1, air an lùghdachadh gu tur. Tha iad air falbh, a’ nochdadh gun deach buidhnean gnìomh anns a bheil ocsaidean ann an GO a thoirt air falbh gu soirbheachail leis an earrann A. halimus. Chithear mullaichean sònraichte ùra biorach de rGO aig teannachadh C=C timcheall air 1560 agus 1405 cm-1, a tha a’ dearbhadh lùghdachadh GO gu rGO. Chaidh caochlaidhean fhaicinn bho 1043 gu 1015 cm-1 agus bho 982 gu 918 cm-1, is dòcha air sgàth gun robh stuth planntrais ann31,32. Chunnaic Weng et al., 2018 cuideachd lùghdachadh mòr ann am buidhnean gnìomh ocsaideanaichte ann an GO, a’ dearbhadh cruthachadh soirbheachail rGO le bith-lughdachadh, leis gun do sheall earrannan duilleach eucalyptus, a chaidh a chleachdadh gus co-dhèanamhan iarainn graphene oxide lùghdaichte a cho-chur, speactra FTIR nas dlùithe de bhuidhnean gnìomh co-phàirtean planntrais.33.
A. Speactram FTIR de ghallium, nZVI, rGO, GO, co-dhèanta rGO/nZVI (A). Co-dhèantan roentgenogram rGO, GO, nZVI agus rGO/nZVI (B).
Chaidh cruthachadh cho-dhèanamhan rGO/nZVI agus nZVI a dhearbhadh sa mhòr-chuid le pàtrain diffraction ghathan-X (Figear 3B). Chaidh bàrr Fe0 àrd-dian fhaicinn aig 2Ɵ 44.5°, a tha a’ freagairt ri clàr-amais (110) (àir. JCPDS 06–0696)11. Tha bàrr eile aig 35.1° den phlèana (311) air a chur às leth magnetite Fe3O4, is dòcha gu bheil 63.2° co-cheangailte ri clàr-amais Miller den phlèana (440) air sgàth làthaireachd ϒ-FeOOH (àir. JCPDS 17-0536)34. Tha pàtran ghathan-X GO a’ sealltainn bàrr biorach aig 2Ɵ 10.3° agus bàrr eile aig 21.1°, a’ nochdadh làn-sgrios den ghrafait agus a’ soilleireachadh làthaireachd bhuidhnean anns a bheil ocsaidean air uachdar GO35. Chlàr pàtrain co-dhèanta de rGO agus rGO/nZVI gun deach prìomh mhullaichean GO àbhaisteach à bith agus gun deach prìomh mhullaichean rGO farsaing a chruthachadh aig 2Ɵ 22.17 agus 24.7° airson na co-dhèanamhan rGO agus rGO/nZVI, fa leth, a dhearbh gun deach GO fhaighinn air ais gu soirbheachail le earrannan planntrais. Ach, anns a’ phàtran co-dhèanta rGO/nZVI, chaidh prìomh mhullaichean a bharrachd co-cheangailte ri plèana laitís Fe0 (110) agus bcc Fe0 (200) fhaicinn aig 44.9\(^\circ\) agus 65.22\(^\circ\), fa leth.
’S e comas zeta an comas eadar sreath ianach ceangailte ri uachdar mìrean agus fuasgladh uisgeach a bhios a’ dearbhadh feartan electrostatach stuth agus a’ tomhas a sheasmhachd37. Sheall mion-sgrùdadh comas zeta air co-dhèanamhan nZVI, GO, agus rGO/nZVI a chaidh a cho-chur le planntrais an seasmhachd air sgàth làthaireachd chosgaisean àicheil de -20.8, -22, agus -27.4 mV, fa leth, air an uachdar, mar a chithear ann am Figear S1A-C. . Tha na toraidhean sin a’ co-chòrdadh ri grunn aithisgean a tha ag ràdh gu bheil fuasglaidhean anns a bheil mìrean le luachan comas zeta nas lugha na -25 mV mar as trice a’ sealltainn ìre àrd de sheasmhachd air sgàth ath-bhualadh electrostatach eadar na mìrean sin. Leigidh measgachadh rGO agus nZVI leis a’ cho-dhèanamh barrachd chosgaisean àicheil fhaighinn agus mar sin tha seasmhachd nas àirde aige na GO no nZVI leotha fhèin. Mar sin, bidh iongantas an ath-bhualadh electrostatach a’ leantainn gu cruthachadh cho-dhèanamhan seasmhach rGO/nZVI39. Leigidh uachdar àicheil GO leis a bhith air a sgaoileadh gu cothromach ann am meadhan uisgeach gun chruinneachadh, a chruthaicheas suidheachaidhean fàbharach airson eadar-obrachadh le nZVI. Dh’fhaodadh an cosgais àicheil a bhith co-cheangailte ri làthaireachd diofar bhuidhnean gnìomh anns an earrann melon searbh, a tha cuideachd a’ dearbhadh an eadar-obrachaidh eadar GO agus ro-ruithearan iarainn agus an earrann planntrais gus rGO agus nZVI a chruthachadh, fa leth, agus an co-thàthadh rGO / nZVI. Faodaidh na todhar planntrais seo cuideachd a bhith nan riochdairean còmhdaich, oir bidh iad a’ cur casg air cruinneachadh nan nanoparticles a thig às agus mar sin a’ meudachadh an seasmhachd40.
Chaidh co-dhèanamh eileamaideach agus staidean valens nan co-dhèanamhan nZVI agus rGO/nZVI a dhearbhadh le XPS (Figear 4). Sheall an sgrùdadh XPS iomlan gu bheil an co-dhèanamh rGO/nZVI air a dhèanamh suas sa mhòr-chuid de na h-eileamaidean C, O, agus Fe, a rèir mapadh EDS (Figear 4F–H). Tha trì stùcan aig 284.59 eV, 286.21 eV agus 288.21 eV anns an speactram C1s a’ riochdachadh CC, CO agus C=O, fa leth. Chaidh an speactram O1s a roinn ann an trì stùcan, nam measg 531.17 eV, 532.97 eV, agus 535.45 eV, a chaidh a shònrachadh do na buidhnean O=CO, CO, agus NO, fa leth. Ach, tha na stùcan aig 710.43, 714.57 agus 724.79 eV a’ toirt iomradh air Fe 2p3/2, Fe+3 agus Fe p1/2, fa leth. Sheall speactram XPS nZVI (Figear 4C-E) prìomh phuingean airson nan eileamaidean C, O, agus Fe. Tha prìomh phuingean aig 284.77, 286.25, agus 287.62 eV a’ dearbhadh gu bheil aloidhean iarainn-charboin ann, oir tha iad a’ toirt iomradh air CC, C-OH, agus CO, fa leth. Bha speactram O1s a’ freagairt ri trì prìomh phuingean C–O/carbonat iarainn (531.19 eV), radaigeach haidreocsaile (532.4 eV) agus O–C=O (533.47 eV). Tha am prìomh phuing aig 719.6 air a chur às leth Fe0, agus tha am prìomh phuing aig FeOOH a’ sealltainn prìomh phuingean aig 717.3 agus 723.7 eV, a bharrachd air sin, tha am prìomh phuing aig 725.8 eV a’ nochdadh gu bheil Fe2O342.43 ann.
Sgrùdaidhean XPS air co-dhèanamhan nZVI agus rGO/nZVI, fa leth (A, B). Speactram slàn de cho-dhèanamhan nZVI C1s (C), Fe2p (D), agus O1s (E) agus rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H).
Tha an isotherm adsorption/desorption N2 (Figear 5A, B) a’ sealltainn gu bheil na co-dhèanamhan nZVI agus rGO/nZVI a’ buntainn ri seòrsa II. A bharrachd air an sin, mheudaich farsaingeachd uachdar sònraichte (SBET) nZVI bho 47.4549 gu 152.52 m2/g às deidh dalladh le rGO. Faodar an toradh seo a mhìneachadh leis an lùghdachadh ann an feartan magnetach nZVI às deidh dalladh rGO, agus mar sin a’ lughdachadh cruinneachadh mìrean agus a’ meudachadh farsaingeachd uachdar nan co-dhèanamhan. A bharrachd air an sin, mar a chithear ann am Figear 5C, tha meud nan pores (8.94 nm) den cho-dhèanamh rGO/nZVI nas àirde na meud an nZVI thùsail (2.873 nm). Tha an toradh seo a rèir El-Monaem et al. 45.
Gus measadh a dhèanamh air comas an adsorbaidh gus DC a thoirt air falbh eadar na co-dhèanamhan rGO/nZVI agus an nZVI tùsail a rèir an àrdachadh anns a’ chiad dùmhlachd, chaidh coimeas a dhèanamh le bhith a’ cur dòs cunbhalach de gach adsorbant (0.05 g) ri DC aig diofar dùmhlachdan tùsail. Fuasgladh air a sgrùdadh [25]. –100 mg l–1] aig 25°C. Sheall na toraidhean gu robh èifeachdas toirt air falbh (94.6%) a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI nas àirde na bha e aig an nZVI tùsail (90%) aig dùmhlachd nas ìsle (25 mg L-1). Ach, nuair a chaidh an dùmhlachd tòiseachaidh àrdachadh gu 100 mg L-1, thuit èifeachdas toirt air falbh rGO/nZVI agus nZVI pàrant gu 70% agus 65%, fa leth (Figear 6A), agus is dòcha gu bheil seo mar thoradh air nas lugha de làraichean gnìomhach agus crìonadh mìrean nZVI. Air an làimh eile, sheall rGO/nZVI èifeachdas nas àirde ann a bhith a’ toirt air falbh DC, agus is dòcha gu bheil seo mar thoradh air buaidh sineirgisteach eadar rGO agus nZVI, anns a bheil làraichean gnìomhach seasmhach a tha rim faighinn airson adsorption mòran nas àirde, agus a thaobh rGO/nZVI, faodar barrachd DC a ghabhail a-steach na nZVI slàn. A bharrachd air an sin, ann am figear 6B chithear gun do dh’ èirich comas adsorption nan co-dhèanamhan rGO/nZVI agus nZVI bho 9.4 mg/g gu 30 mg/g agus 9 mg/g, fa leth, le àrdachadh anns a’ chòmhdaich thùsail bho 25–100 mg/L. -1.1 gu 28.73 mg g-1. Mar sin, bha an ìre toirt air falbh DC co-cheangailte gu àicheil ris a’ chòmhdaich thùsail DC, a bha mar thoradh air an àireamh chuingealaichte de ionadan ath-bhualadh a bha air an taiceadh le gach adsorbent airson adsorption agus toirt air falbh DC ann am fuasgladh. Mar sin, faodar a cho-dhùnadh bho na toraidhean seo gu bheil èifeachdas nas àirde aig na co-dhèanamhan rGO/nZVI ann an adsorbadh agus lughdachadh, agus faodar rGO ann an co-dhèanamh rGO/nZVI a chleachdadh an dà chuid mar stuth adsorbent agus mar stuth giùlain.
B’ e èifeachdas toirt air falbh agus comas adsorption DC airson a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI agus nZVI (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, dòs = 0.05 g], pH. air comas adsorption agus èifeachdas toirt air falbh DC air co-dhèanamhan rGO/nZVI (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25 °C, dòs = 0.05 g].
Tha pH fuasglaidh na fheart deatamach ann an sgrùdadh phròiseasan adsorption, leis gu bheil e a’ toirt buaidh air ìre ianachaidh, speisealachd, agus ianachaidh an adsorbent. Chaidh an deuchainn a dhèanamh aig 25°C le dòs cunbhalach den adsorbent (0.05 g) agus dùmhlachd tùsail de 50 mg L-1 anns an raon pH (3–11). A rèir lèirmheas litreachas46, tha DC na mholaciul amfaifileach le grunn bhuidhnean gnìomh ianachaidh (phenols, amino groups, alcohols) aig diofar ìrean pH. Mar thoradh air an sin, faodaidh na diofar dhleastanasan aig DC agus na structaran co-cheangailte air uachdar a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI eadar-obrachadh gu electrostatach agus faodaidh iad a bhith ann mar cationan, zwitterionan, agus anionan, tha am moileciuil DC ann mar cationach (DCH3+) aig pH < 3.3, zwitterionach (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 agus anionach (DCH− no DC2−) aig PH 7.7. Mar thoradh air an sin, faodaidh na diofar dhleastanasan aig DC agus na structaran co-cheangailte air uachdar a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI eadar-obrachadh gu electrostatach agus faodaidh iad a bhith ann mar cationan, zwitterionan, agus anionan, tha am moileciuil DC ann mar cationach (DCH3+) aig pH < 3.3, zwitterionach (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 agus anionach (DCH- no DC2-) aig PH 7.7. В результате различные функции ДК agus связанных ними структур на поверхности композитZVI r an t-acras air an t-seòmar-suidhe agus an t-sàr-fhrithealaidh agus an na h-atharraichean an cationan, an t-suaicheantais agus an t-saoghail виде катиона (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH <7,7 agus анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Mar thoradh air an sin, faodaidh diofar dhleastanasan DC agus structaran co-cheangailte air uachdar a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI eadar-obrachadh gu electrostatach agus faodaidh iad a bhith ann an cruth cationan, zwitterionan, agus anionan; tha am moileciuil DC ann mar cation (DCH3+) aig pH < 3.3; ianach (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 agus anionach (DCH- no DC2-) aig 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, D.C.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 可能 的 可能 会 可能 会 可能 的 可能 会 可 , 并 可能 以 阳离子 两 两 和 和 和 阴离子 阴离子 形式 形式 形式 形式 分子 分子 分子 NicC <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
Rinneadh sgrùdadh air buaidh teòthachd air adsorption fuasgladh uisgeach de DC aig (25–55°C). Tha Figear 7A a’ sealltainn buaidh àrdachadh teòthachd air èifeachdas toirt air falbh antibiotics DC air rGO/nZVI, tha e soilleir gun do dh’èirich comas toirt air falbh agus comas adsorption bho 83.44% agus 13.9 mg/g gu 47% agus 7.83 mg/g, fa leth. Dh’fhaodadh an lùghdachadh mòr seo a bhith mar thoradh air àrdachadh ann an lùth teirmeach ianan DC, a tha ag adhbhrachadh desorption47.
Buaidh Teòthachd air Èifeachdas Toirt Air Falbh agus Comas Adsorption CD air Co-dhèanamhan rGO/nZVI (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Dòs = 0.05 g], Dòs Adsorbent air Èifeachdas Toirt Air Falbh agus Èifeachdas Toirt Air Falbh CD Buaidh Dùmhlachd Tùsail air comas adsorption agus èifeachdas toirt air falbh DC air a’ cho-dhèanamh 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, dòs = 0.05 g].
Tha buaidh àrdachadh dòs an stuth-sùghaidh co-dhèanta rGO/nZVI bho 0.01 g gu 0.07 g air èifeachdas toirt air falbh agus comas adsorption air a shealltainn ann am Figear 7B. Lean àrdachadh ann an dòs an stuth-sùghaidh gu lùghdachadh ann an comas adsorption bho 33.43 mg/g gu 6.74 mg/g. Ach, le àrdachadh ann an dòs an stuth-sùghaidh bho 0.01 g gu 0.07 g, bidh an èifeachdas toirt air falbh ag àrdachadh bho 66.8% gu 96%, agus mar sin dh’ fhaodadh seo a bhith co-cheangailte ri àrdachadh ann an àireamh nan ionadan gnìomhach air uachdar an nano-cho-dhèanta.
Chaidh buaidh dùmhlachd tùsail air comas adsorption agus èifeachdas toirt air falbh [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, dòs 0.05 g] a sgrùdadh. Nuair a chaidh an dùmhlachd tùsail a mheudachadh bho 25 mg L-1 gu 100 mg L-1, lùghdaich ceudad toirt air falbh a’ cho-thàthaidh rGO/nZVI bho 94.6% gu 65% (Figear 7C), is dòcha air sgàth dìth nan làraichean gnìomhach a bha a dhìth. . A’ gabhail a-steach dùmhlachdan mòra de DC49. Air an làimh eile, mar a dh’ èirich an dùmhlachd tùsail, dh’ èirich an comas adsorption cuideachd bho 9.4 mg/g gu 30 mg/g gus an deach cothromachadh a ruighinn (Figear 7D). Tha an ath-bhualadh do-sheachanta seo mar thoradh air àrdachadh ann am feachd dràibhidh le dùmhlachd DC tùsail nas motha na an aghaidh gluasaid mais ian DC gus uachdar 50 a’ cho-thàthaidh rGO/nZVI a ruighinn.
Tha sgrùdaidhean ùine conaltraidh agus cineatach ag amas air tuigse fhaighinn air an ùine chothromachaidh aig adsorption. An toiseach, bha an ìre de DC a chaidh adsorbadh rè a’ chiad 40 mionaid den ùine conaltraidh timcheall air leth den t-suim iomlan a chaidh adsorbadh thairis air an ùine gu lèir (100 mionaid). Fhad ‘s a bhios na moileciuilean DC ann am fuasgladh a’ bualadh ri chèile ag adhbhrachadh dhaibh imrich gu luath gu uachdar a’ cho-dhèanamh rGO / nZVI agus mar thoradh air sin bha adsorption mòr ann. Às deidh 40 mionaid, mheudaich adsorption DC mean air mhean agus gu slaodach gus an deach cothromachadh a ruighinn às deidh 60 mionaid (Figear 7D). Leis gu bheil meud reusanta air a adsorbadh taobh a-staigh a’ chiad 40 mionaid, bidh nas lugha de bhuaidhean ann le moileciuilean DC agus bidh nas lugha de làraichean gnìomhach rim faighinn airson moileciuilean nach deach adsorbadh. Mar sin, faodar an ìre adsorption a lùghdachadh51.
Gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air cineatachd an adsorption, chaidh plotaichean-loidhne de mhodalan cineatach den chiad òrdugh meallta (Figear 8A), an dàrna òrdugh meallta (Figear 8B), agus Elovich (Figear 8C) a chleachdadh. Bho na paramadairean a fhuaireadh bho na sgrùdaidhean cineatach (Clàr S1), tha e soilleir gur e am modail pseudo-diog am modail as fheàrr airson cineatachd adsorption a mhìneachadh, far a bheil luach R2 air a shuidheachadh nas àirde na anns an dà mhodail eile. Tha coltas ann cuideachd eadar na comasan adsorption obraichte (qe, cal). Tha an dàrna òrdugh meallta agus na luachan deuchainneach (qe, exp.) nan tuilleadh fianais gu bheil am modail den dàrna òrdugh meallta na mhodail nas fheàrr na modalan eile. Mar a chithear ann an Clàr 1, tha luachan α (ìre adsorption tùsail) agus β (cunbhalach dì-sorption) a’ dearbhadh gu bheil an ìre adsorption nas àirde na an ìre dì-sorption, a’ nochdadh gu bheil DC buailteach a bhith ag adsorbadh gu h-èifeachdach air a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI52.
Plotaichean cineatach adsorption loidhneach de shàr-dàrna òrdugh (A), sàr-chiad òrdugh (B) agus Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, dòs = 0.05 g].
Bidh sgrùdaidhean air isotherms adsorption a’ cuideachadh le bhith a’ dearbhadh comas adsorption an adsorbent (co-dhèanamh RGO/nRVI) aig diofar dùmhlachdan adsorbate (DC) agus teòthachd an t-siostaim. Chaidh an comas adsorption as àirde obrachadh a-mach a’ cleachdadh isotherm Langmuir, a sheall gu robh an adsorption aon-ghnèitheach agus a’ toirt a-steach cruthachadh monolayer adsorbate air uachdar an adsorbent gun eadar-obrachadh eatorra53. Is e dà mhodail isotherm eile a thathas a’ cleachdadh gu farsaing na modailean Freundlich agus Temkin. Ged nach eilear a’ cleachdadh modail Freundlich gus comas an adsorption obrachadh a-mach, bidh e a’ cuideachadh le bhith a’ tuigsinn a’ phròiseas adsorption neo-aonghnèitheach agus gu bheil lùths eadar-dhealaichte aig beàrnan air an adsorbent, agus bidh modail Temkin a’ cuideachadh le bhith a’ tuigsinn feartan fiosaigeach is ceimigeach adsorption54.
Tha Figearan 9A-C a’ sealltainn plotaichean loidhne de mhodailean Langmuir, Freindlich, agus Temkin, fa leth. Tha na luachan R2 a chaidh obrachadh a-mach bho na plotaichean loidhne Freundlich (Figear 9A) agus Langmuir (Figear 9B) agus a tha air an taisbeanadh ann an Clàr 2 a’ sealltainn gu bheil adsorption DC air a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI a’ leantainn mhodailean isotherm Freundlich (0.996) agus Langmuir (0.988) agus Temkin (0.985). B’ e 31.61 mg g-1 an comas adsorption as àirde (qmax), air a thomhas a’ cleachdadh modail isotherm Langmuir. A bharrachd air an sin, tha an luach obraichte den fhactar dealachaidh gun tomhas (RL) eadar 0 agus 1 (0.097), a’ nochdadh pròiseas adsorption fàbharach. Rud eile, tha an cunbhalach Freundlich obraichte (n = 2.756) a’ nochdadh roghainn airson a’ phròiseas adsorption seo. A rèir modail loidhneach isotherm Temkin (Figear 9C), tha adsorption DC air a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI na phròiseas adsorption corporra, leis gu bheil b co-ionann ri ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. Ged a bhios adsorption corporra mar as trice air a mheadhanachadh le feachdan van der Waals lag, feumaidh adsorption sruth dhìreach air co-dhèanamhan rGO/nZVI lùths adsorption ìosal [56, 57].
Isotherms adsorption loidhneach Freundlich (A), Langmuir (B), agus Temkin (C) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dòs = 0.05 g]. Plota de cho-aontar van't Hoff airson adsorption DC le co-dhèanamhan rGO/nZVI (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C agus dòs = 0.05 g].
Gus measadh a dhèanamh air buaidh atharrachadh teòthachd ath-bhualadh air toirt air falbh DC bho cho-dhèanamhan rGO/nZVI, chaidh paramadairean teirmeadainimigeach leithid atharrachadh entropy (ΔS), atharrachadh enthalpy (ΔH), agus atharrachadh lùth shaor (ΔG) obrachadh a-mach bho cho-aontaran 3 agus 458.
far a bheil \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – cunbhalach cothromachaidh teirmeadainimigeach, Ce agus CAe – rGO ann am fuasgladh, fa leth /nZVI dùmhlachdan DC aig cothromachadh uachdar. Is e R agus RT an cunbhalach gas agus teòthachd an adsorption, fa leth. Le bhith a’ plotadh ln Ke an aghaidh 1/T gheibhear loidhne dhìreach (Figear 9D) às an gabh ∆S agus ∆H a dhearbhadh.
Tha luach ΔH àicheil a’ comharrachadh gu bheil am pròiseas eas-theirmeach. Air an làimh eile, tha an luach ΔH taobh a-staigh a’ phròiseis adsorption corporra. Tha luachan ΔG àicheil ann an Clàr 3 a’ comharrachadh gu bheil adsorption comasach agus gun spionnadh. Tha luachan àicheil de ΔS a’ comharrachadh òrdugh àrd de mholacilean adsorbent aig an eadar-aghaidh leaghaidh (Clàr 3).
Tha Clàr 4 a’ dèanamh coimeas eadar an co-dhèanamh rGO/nZVI agus stuthan-sùghaidh eile a chaidh aithris ann an sgrùdaidhean roimhe. Tha e soilleir gu bheil comas àrd-sùghaidh aig a’ cho-dhèanamh VGO/nCVI agus gum faodadh e a bhith na stuth gealltanach airson antibiotaicean DC a thoirt a-mach à uisge. A bharrachd air an sin, tha sùghadh cho-dhèanamhan rGO/nZVI na phròiseas luath le ùine cothromachaidh de 60 mionaid. Faodar feartan sàr-mhath sùghaidh nan co-dhèanamhan rGO/nZVI a mhìneachadh leis a’ bhuaidh sineirgisteach aig rGO agus nZVI.
Tha Figearan 10A, B a’ sealltainn an dòigh reusanta airson antibiotics DC a thoirt air falbh leis na co-thàthaidhean rGO/nZVI agus nZVI. A rèir thoraidhean dheuchainnean air buaidh pH air èifeachdas adsorption DC, le àrdachadh ann am pH bho 3 gu 7, cha robh adsorption DC air a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI fo smachd eadar-obrachaidhean electrostatach, leis gun robh e ag obair mar zwitterion; mar sin, cha robh buaidh aig atharrachadh ann an luach pH air a’ phròiseas adsorption. Às deidh sin, faodar an dòigh adsorption a smachdachadh le eadar-obrachaidhean neo-electrostatach leithid ceangal haidridean, buaidhean hydrophobic, agus eadar-obrachaidhean cruachaidh π-π eadar a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI agus DC66. Tha fios gu bheil dòigh adsorbates aramatach air uachdar graphene sreathanach air a mhìneachadh le eadar-obrachaidhean cruachaidh π–π mar am prìomh fheachd dràibhidh. Tha an co-dhèanamh na stuth sreathanach coltach ri graphene le as àirde gabhail aig 233 nm mar thoradh air an eadar-ghluasad π-π*. Stèidhichte air làthaireachd ceithir fàinneachan aramatach ann an structar moileciuil an adsorbate DC, bha sinn den bheachd gu bheil dòigh-obrach ann airson eadar-obrachadh π-π-stacaidh eadar an DC aramatach (gabhadair π-electron) agus an roinn beairteach ann an π-electronan air uachdar RGO. Co-dhèanamhan rGO/nZVI. A bharrachd air an sin, mar a chithear ann am figear 10B, chaidh sgrùdaidhean FTIR a dhèanamh gus sgrùdadh a dhèanamh air an eadar-obrachadh moileciuil de cho-dhèanamhan rGO/nZVI le DC, agus tha na speactra FTIR de cho-dhèanamhan rGO/nZVI às deidh adsorbadh DC air an sealltainn ann am Figear 10B. 10b. Chithear beinn ùr aig 2111 cm-1, a tha a’ freagairt ri crith frèam a’ cheangail C=C, a tha a’ nochdadh làthaireachd nam buidhnean gnìomh organach co-fhreagarrach air uachdar 67 rGO/nZVI. Bidh mullaichean eile ag atharrachadh bho 1561 gu 1548 cm-1 agus bho 1399 gu 1360 cm-1, a tha cuideachd a’ dearbhadh gu bheil pàirt chudromach aig eadar-obrachaidhean π-π ann an adsorption graphene agus truailleadh organach68,69. Às deidh adsorption DC, lùghdaich dian cuid de bhuidhnean anns a bheil ocsaidean, leithid OH, gu 3270 cm-1, a tha a’ moladh gur e ceangal haidridean aon de na dòighean-obrach adsorption. Mar sin, stèidhichte air na toraidhean, tha adsorption DC air a’ cho-dhèanamh rGO / nZVI a’ tachairt sa mhòr-chuid air sgàth eadar-obrachaidhean cruachaidh π-π agus bannan-H.
Dòigh-obrach reusanta airson gabhail a-steach antibiotics DC le co-thàthaidhean rGO/nZVI agus nZVI (A). Speactra gabhail FTIR de DC air rGO/nZVI agus nZVI (B).
Mheudaich dian nan còmhlain-sùghaidh de nZVI aig 3244, 1615, 1546, agus 1011 cm–1 às dèidh adsorption DC air nZVI (Figear 10B) an taca ri nZVI, a bu chòir a bhith co-cheangailte ris an eadar-obrachadh le buidhnean gnìomh a dh’ fhaodadh a bhith aig na buidhnean searbhag carboxylic O ann an DC. Ach, tha an ceudad nas ìsle seo de thar-chur anns a h-uile còmhlan a chaidh fhaicinn a’ nochdadh nach eil atharrachadh mòr ann an èifeachdas adsorption an adsorbent phytosynthetic (nZVI) an taca ri nZVI ron phròiseas adsorption. A rèir beagan rannsachaidh air toirt air falbh DC le nZVI71, nuair a bhios nZVI ag ath-fhreagairt le H2O, thèid dealanan a leigeil ma sgaoil agus an uairsin thèid H+ a chleachdadh gus haidridean gnìomhach a tha furasta a lughdachadh a thoirt gu buil. Mu dheireadh, bidh cuid de choimeasgaidhean cationach a’ gabhail ri dealanan bho haidridean gnìomhach, agus mar thoradh air sin bidh -C=N agus -C=C-, a tha air a chur às leth sgoltadh fàinne beinséin.
Àm puist: 14 dhen t-Samhain 2022