हरे रंग के सिंथेटिक कम ग्राफीन ऑक्साइड और नैनो-शून्य लोहे के परिसरों द्वारा पानी से डॉक्सीसाइक्लिन एंटीबायोटिक दवाओं का सिनर्जिस्टिक हटाना

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इस काम में, आरजीओ/एनजेडवीआई कंपोजिट को पहली बार एक सरल और पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया का उपयोग करके संश्लेषित किया गया था, जो कि कम हानिकारक रासायनिक संश्लेषण जैसे "हरे" रसायन विज्ञान के सिद्धांतों का पालन करने के लिए एक कम करने वाले एजेंट और स्टेबलाइजर के रूप में सोफोरा पीले रंग की पत्ती निकालने का उपयोग कर रहा था। कई उपकरणों का उपयोग कंपोजिट के सफल संश्लेषण को मान्य करने के लिए किया गया है, जैसे कि SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR और ZETA क्षमता, जो सफल समग्र निर्माण का संकेत देते हैं। एंटीबायोटिक डॉक्सीसाइक्लिन के विभिन्न शुरुआती सांद्रता में उपन्यास कंपोजिट और शुद्ध एनजीवीआई की हटाने की क्षमता की तुलना आरजीओ और एनजीवीआई के बीच सहक्रियात्मक प्रभाव की जांच करने के लिए की गई थी। 25mg L-1, 25 ° C और 0.05G की हटाने की स्थिति के तहत, शुद्ध NZVI की सोखने की निष्कासन दर 90%थी, जबकि RGO/NZVI समग्र द्वारा डॉक्सीसाइक्लिन की सोखने की निष्कासन दर 94.6%तक पहुंच गई, जो इस बात की पुष्टि करता है कि NZVI और RGO। सोखना प्रक्रिया एक छद्म-सेकंड आदेश से मेल खाती है और 25 डिग्री सेल्सियस और पीएच 7 पर 31.61 मिलीग्राम जी -1 की अधिकतम सोखना क्षमता के साथ फ्रायंडलिच मॉडल के साथ अच्छे समझौते में है। डीसी को हटाने के लिए एक उचित तंत्र प्रस्तावित किया गया है। इसके अलावा, RGO/NZVI कम्पोजिट की पुन: प्रयोज्य लगातार छह लगातार पुनर्जनन चक्रों के बाद 60% थी।
पानी की कमी और प्रदूषण अब सभी देशों के लिए एक गंभीर खतरा है। हाल के वर्षों में, जल प्रदूषण, विशेष रूप से एंटीबायोटिक प्रदूषण, कोविड -19 महामारी 1,2,3 के दौरान उत्पादन और खपत में वृद्धि के कारण बढ़ गया है। इसलिए, अपशिष्ट जल में एंटीबायोटिक दवाओं के उन्मूलन के लिए एक प्रभावी तकनीक का विकास एक जरूरी काम है।
टेट्रासाइक्लिन समूह से प्रतिरोधी अर्ध-सिंथेटिक एंटीबायोटिक दवाओं में से एक डॉक्सीसाइक्लिन (डीसी) 4,5 है। यह बताया गया है कि भूजल और सतह के पानी में डीसी अवशेषों को चयापचय नहीं किया जा सकता है, केवल 20-50% को चयापचय किया जाता है और बाकी को पर्यावरण में जारी किया जाता है, जिससे गंभीर पर्यावरण और स्वास्थ्य समस्याएं होती हैं।
निम्न स्तर पर डीसी के संपर्क में जलीय प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवों को मार सकता है, रोगाणुरोधी बैक्टीरिया के प्रसार को खतरा है, और रोगाणुरोधी प्रतिरोध में वृद्धि हो सकती है, इसलिए इस दूषित को अपशिष्ट जल से हटा दिया जाना चाहिए। पानी में डीसी की प्राकृतिक गिरावट एक बहुत धीमी प्रक्रिया है। भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाएं जैसे कि फोटोलिसिस, बायोडिग्रेडेशन और सोखना केवल कम सांद्रता और बहुत कम दरों पर गिरावट कर सकते हैं। हालांकि, सबसे किफायती, सरल, पर्यावरण के अनुकूल, संभालने में आसान और कुशल विधि सोखना 9,10 है।
नैनो जीरो वैलेंट आयरन (NZVI) एक बहुत शक्तिशाली सामग्री है जो कई एंटीबायोटिक दवाओं को पानी से हटा सकती है, जिसमें मेट्रोनिडाजोल, डायजेपाम, सिप्रोफ्लोक्सासिन, क्लोरैम्फेनिकॉल और टेट्रासाइक्लिन शामिल हैं। यह क्षमता उन अद्भुत गुणों के कारण है जो NZVI के पास हैं, जैसे कि उच्च प्रतिक्रियाशीलता, बड़े सतह क्षेत्र और कई बाहरी बाध्यकारी साइट्स 11। हालांकि, वैन डेर वेल्स बलों और उच्च चुंबकीय गुणों के कारण NZVI जलीय मीडिया में एकत्रीकरण का खतरा है, जो NZVI10,12 की प्रतिक्रिया को बाधित करने वाले ऑक्साइड परतों के गठन के कारण दूषित पदार्थों को हटाने में इसकी प्रभावशीलता को कम करता है। NZVI कणों के समूह को सर्फेक्टेंट और पॉलिमर के साथ उनकी सतहों को संशोधित करके या कंपोजिट के रूप में अन्य नैनोमैटेरियल्स के साथ संयोजन करके कम किया जा सकता है, जो पर्यावरण 13,14 में उनकी स्थिरता में सुधार करने के लिए एक व्यवहार्य दृष्टिकोण साबित हुआ है।
ग्राफीन एक दो-आयामी कार्बन नैनोमैटेरियल है जिसमें एक हनीकॉम्ब जाली में व्यवस्थित SP2-संकर कार्बन परमाणुओं से युक्त होता है। इसमें एक बड़ी सतह क्षेत्र, महत्वपूर्ण यांत्रिक शक्ति, उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि, उच्च तापीय चालकता, तेजी से इलेक्ट्रॉन गतिशीलता, और इसकी सतह पर अकार्बनिक नैनोकणों का समर्थन करने के लिए एक उपयुक्त वाहक सामग्री है। धातु नैनोकणों और ग्राफीन का संयोजन प्रत्येक सामग्री के व्यक्तिगत लाभों से बहुत अधिक हो सकता है और, इसके बेहतर भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण, अधिक कुशल जल उपचार 15 के लिए नैनोकणों का एक इष्टतम वितरण प्रदान करता है।
पौधे के अर्क हानिकारक रासायनिक कम करने वाले एजेंटों के लिए सबसे अच्छा विकल्प है जो आमतौर पर कम ग्राफीन ऑक्साइड (RGO) और NZVI के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है क्योंकि वे उपलब्ध हैं, सस्ती, एक-चरण, पर्यावरणीय रूप से सुरक्षित हैं, और इसका उपयोग एजेंटों को कम करने के रूप में किया जा सकता है। फ्लेवोनोइड्स और फेनोलिक यौगिकों की तरह भी एक स्टेबलाइजर के रूप में कार्य करता है। इसलिए, एट्रिप्लेक्स हैलिमस एल। लीफ एक्सट्रैक्ट का उपयोग इस अध्ययन में आरजीओ/एनजेडवीआई कंपोजिट के संश्लेषण के लिए एक मरम्मत और समापन एजेंट के रूप में किया गया था। परिवार से एट्रिप्लेक्स हैलिमस अमरैंथेसी एक नाइट्रोजन-प्रेमी बारहमासी झाड़ी है जिसमें एक विस्तृत भौगोलिक रेंज 16 है।
उपलब्ध साहित्य के अनुसार, एट्रिप्लेक्स हलीमस (ए। हलीमस) का उपयोग पहली बार आरजीओ/एनजेडवीआई कंपोजिट को एक किफायती और पर्यावरण के अनुकूल संश्लेषण विधि के रूप में बनाने के लिए किया गया था। इस प्रकार, इस काम के उद्देश्य में चार भाग होते हैं: (1) आरजीओ/एनजेडवीआई के फाइटोसिंथेसिस और ए। हलीमस एक्वाटिक लीफ एक्सट्रैक्ट का उपयोग करके पैतृक एनजेडवीआई कंपोजिट, (2) उनके सफल निर्माण की पुष्टि करने के लिए कई तरीकों का उपयोग करते हुए फाइटोसिनेथेज़ाइज्ड कंपोजिट का लक्षण वर्णन, (3) आरजीओ और एनजेडिवि के सिमर्जिनिस्ट प्रभाव का अध्ययन करें। विभिन्न प्रतिक्रिया मापदंडों के तहत एंटीबायोटिक्स, सोखना प्रक्रिया की शर्तों का अनुकूलन करते हैं, (3) प्रसंस्करण चक्र के बाद विभिन्न निरंतर उपचारों में मिश्रित सामग्री की जांच करते हैं।
Doxycycline हाइड्रोक्लोराइड (DC, MM = 480.90, रासायनिक सूत्र C22H24N2O · HCl, 98%), आयरन क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट (Fecl3.6H2O, 97%), ग्रेफाइट पाउडर सिग्मा-एल्ड्रिच, यूएसए से खरीदा गया। सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH, 97%), इथेनॉल (C2H5OH, 99.9%) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCL, 37%) मर्क, यूएसए से खरीदे गए थे। NaCl, KCL, CACL2, MNCL2 और MGCL2 को Tianjin Comio Chemical Reacent Co., Ltd. से खरीदा गया था। सभी अभिकर्मक उच्च विश्लेषणात्मक शुद्धता के हैं। सभी जलीय समाधानों को तैयार करने के लिए डबल-डिस्टिल्ड पानी का उपयोग किया गया था।
ए। हलीमस के प्रतिनिधि नमूनों को नील डेल्टा में उनके प्राकृतिक आवास से एकत्र किया गया है और मिस्र के भूमध्यसागरीय तट के साथ भूमि है। संयंत्र सामग्री लागू राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय दिशानिर्देश 17 के अनुसार एकत्र की गई थी। प्रो। मनल फावज़ी ने Boulos18 के अनुसार पौधे के नमूनों की पहचान की है, और अलेक्जेंड्रिया विश्वविद्यालय के पर्यावरण विज्ञान विभाग वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए अध्ययन किए गए पौधों की प्रजातियों के संग्रह को अधिकृत करता है। नमूना वाउचर टांटा विश्वविद्यालय हर्बेरियम (टेन), वाउचर एनओएस में आयोजित किए जाते हैं। 14 122–14 127, एक सार्वजनिक हर्बेरियम जो जमा सामग्री तक पहुंच प्रदान करता है। इसके अलावा, धूल या गंदगी को हटाने के लिए, पौधे की पत्तियों को छोटे टुकड़ों में काटें, नल और डिस्टिल्ड पानी के साथ 3 बार कुल्ला करें, और फिर 50 डिग्री सेल्सियस पर सूखें। पौधे को कुचल दिया गया था, 5 ग्राम ठीक पाउडर को 100 मिलीलीटर आसुत जल में डुबोया गया था और एक अर्क प्राप्त करने के लिए 20 मिनट के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर हिलाया गया था। बेसिलस निकोटियाना के प्राप्त अर्क को व्हाटमैन फिल्टर पेपर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया था और आगे के उपयोग के लिए 4 डिग्री सेल्सियस पर साफ और निष्फल ट्यूबों में संग्रहीत किया गया था।
जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, जीओ को संशोधित हम्मर्स विधि द्वारा ग्रेफाइट पाउडर से बनाया गया था। 10 मिलीग्राम गो पाउडर को सोनिकेशन के तहत 30 मिनट के लिए 50 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी में फैलाया गया था, और फिर 0.9 ग्राम FECL3 और 2.9 ग्राम NAAC को 60 मिनट के लिए मिलाया गया था। 20 एमएल एट्रिप्लेक्स लीफ एक्सट्रैक्ट को सरगर्मी के साथ हलचल समाधान में जोड़ा गया और 8 घंटे के लिए 80 डिग्री सेल्सियस पर छोड़ दिया गया। परिणामस्वरूप काले निलंबन को फ़िल्टर किया गया था। तैयार नैनोकंपोजिट्स को इथेनॉल और बिडिल्ड पानी से धोया गया और फिर 12 घंटे के लिए 50 डिग्री सेल्सियस पर एक वैक्यूम ओवन में सुखाया गया।
RGO/NZVI और NZVI परिसरों के हरे संश्लेषण की योजनाबद्ध और डिजिटल तस्वीरें और एट्रिप्लेक्स हैलिमस अर्क का उपयोग करके दूषित पानी से डीसी एंटीबायोटिक दवाओं को हटाने।
संक्षेप में, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1, एक लोहे के क्लोराइड घोल के 10 एमएल जिसमें 0.05 मीटर Fe3+ आयनों से युक्त किया गया था, 60 मिनट के लिए मध्यम हीटिंग और सरगर्मी के साथ 60 मिनट के लिए एक कड़वा पत्ती निकालने के घोल के 20 मिलीलीटर में ड्रॉपवाइज जोड़ा गया था, और फिर 15 मिनट के लिए 14,000 rpm (हेरर्मल, 15,000 rpm) को छेड़ने के लिए, रातोंरात 60 डिग्री सेल्सियस पर वैक्यूम ओवन।
200-800 एनएम की स्कैनिंग रेंज में प्लांट-सिंथेसाइज़्ड आरजीओ/एनजेडवीआई और एनजेडवीआई कंपोजिट को यूवी-विज़िबल स्पेक्ट्रोस्कोपी (T70/T80 श्रृंखला UV/VIS स्पेक्ट्रोफोटोमेटर्स, PG इंस्ट्रूमेंट्स लिमिटेड, यूके) द्वारा चित्रित किया गया था। RGO/NZVI और NZVI कंपोजिट, TEM स्पेक्ट्रोस्कोपी (जोएल, JEM-2100F, जापान, वोल्टेज 200 केवी में तेजी लाने) की स्थलाकृति और आकार वितरण का विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया गया था। वसूली और स्थिरीकरण प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार पौधे के अर्क में शामिल कार्यात्मक समूहों का मूल्यांकन करने के लिए, एफटी-आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी को बाहर किया गया था (4000-600 सेमी -1 की सीमा में जस्को स्पेक्ट्रोमीटर)। इसके अलावा, एक ZETA संभावित विश्लेषक (Zetasizer Nano Zs Malvern) का उपयोग संश्लेषित नैनोमैटेरियल्स के सतह आवेश का अध्ययन करने के लिए किया गया था। पाउडर नैनोमैटेरियल्स के एक्स-रे विवर्तन माप के लिए, एक एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर (एक्स'पर्ट प्रो, नीदरलैंड) का उपयोग किया गया था, एक वर्तमान (40 एमए), वोल्टेज (45 केवी) में 2θ रेंज में 20 ° से 80 ° और CUKA1 विकिरण (\ _ lambda = \ _)। ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (EDX) (मॉडल JEOL JSM-IT100) XPS पर -10 से 1350 eV तक अल K-α मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे इकट्ठा करते समय मौलिक रचना का अध्ययन करने के लिए जिम्मेदार था, स्पॉट आकार 400 μM K-Alpha (थर्मो फिशर साइंटिफिक, USA) का ट्रांसमिशन 200 ईवीएस है। पाउडर का नमूना एक नमूना धारक पर दबाया जाता है, जिसे एक वैक्यूम कक्ष में रखा जाता है। C 1 S स्पेक्ट्रम का उपयोग बाध्यकारी ऊर्जा का निर्धारण करने के लिए 284.58 EV पर एक संदर्भ के रूप में किया गया था।
जलीय समाधानों से डॉक्सीसाइक्लिन (डीसी) को हटाने में संश्लेषित आरजीओ/एनजीवीआई नैनोकम्पोजिट्स की प्रभावशीलता का परीक्षण करने के लिए सोखना प्रयोग किए गए थे। 298 K पर एक कक्षीय शेकर (स्टुअर्ट, ऑर्बिटल शेकर/SSL1) पर 200 आरपीएम की एक झटकों की गति पर 25 एमएल एर्लेनमीयर फ्लास्क में सोखना प्रयोग किए गए थे। बोली लगाए गए पानी के साथ डीसी स्टॉक सॉल्यूशन (1000 पीपीएम) को पतला करके। सोखना दक्षता पर आरजीओ/एनएसवीआई खुराक के प्रभाव का आकलन करने के लिए, डीसी समाधान के 20 एमएल में विभिन्न भार (0.01–0.07 ग्राम) के नैनोकम्पोजिट्स को जोड़ा गया था। कैनेटीक्स और सोखना इज़ोटेर्म्स का अध्ययन करने के लिए, 0.05 ग्राम adsorbent को प्रारंभिक एकाग्रता (25-100 मिलीग्राम एल -1) के साथ सीडी के जलीय घोल में डुबोया गया था। डीसी को हटाने पर पीएच के प्रभाव का अध्ययन पीएच (3–11) और 25 डिग्री सेल्सियस पर 50 मिलीग्राम एल -1 की प्रारंभिक एकाग्रता पर किया गया था। HCL या NaOH समाधान (Crison PH मीटर, PH मीटर, PH 25) की एक छोटी मात्रा जोड़कर सिस्टम के PH को समायोजित करें। इसके अलावा, 25-55 डिग्री सेल्सियस की सीमा में सोखना प्रयोगों पर प्रतिक्रिया तापमान के प्रभाव की जांच की गई। सोखने की प्रक्रिया पर आयनिक शक्ति के प्रभाव का अध्ययन NaCl (0.01–4 mol L -1) के विभिन्न सांद्रता को 50 मिलीग्राम L -1, Ph 3 और 7), 25 ° C, और 0.05 g की एक adsorbent खुराक के प्रारंभिक एकाग्रता में जोड़कर किया गया था। गैर-एडसॉर्ब डीसी के सोखना को 270 और 350 एनएम के अधिकतम तरंग दैर्ध्य (λmax) पर 1.0 सेमी पथ लंबाई क्वार्ट्ज क्यूवेट्स से लैस एक दोहरी बीम यूवी-वीआईएस स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (T70/T80 श्रृंखला, पीजी इंस्ट्रूमेंट्स लिमिटेड, यूके) का उपयोग करके मापा गया था। डीसी एंटीबायोटिक दवाओं (आर%; ईक 1) का प्रतिशत हटाने और डीसी, क्यूटी, ईक की सोखना राशि। 2 (मिलीग्राम/जी) को निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके मापा गया था।
जहां %आर डीसी हटाने की क्षमता ( %) है, सीओ समय 0 पर प्रारंभिक डीसी एकाग्रता है, और सी क्रमशः समय टी पर डीसी एकाग्रता है, (एमजी एल -1)।
जहां QE Adsorbent (mg G-1) के प्रति यूनिट द्रव्यमान के प्रति dc adsorbed की मात्रा है, CO और CE शून्य समय पर और संतुलन में क्रमशः सांद्रता हैं, (Mg L-1), V समाधान मात्रा (L) है, और M सोखना द्रव्यमान अभिकर्मक (G) है।
SEM छवियां (Figs। 2A -C) RGO/NZVI समग्र के लैमेलर आकारिकी को गोलाकार लोहे के नैनोकणों के साथ समान रूप से अपनी सतह पर बिखरी हुई है, जो RGO सतह पर NZVI NPs के सफल लगाव का संकेत देता है। इसके अलावा, आरजीओ पत्ती में कुछ झुर्रियाँ हैं, जो ए। हलीमस गो की बहाली के साथ एक साथ ऑक्सीजन युक्त समूहों को हटाने की पुष्टि करती है। ये बड़ी झुर्रियाँ लोहे के एनपी के सक्रिय लोडिंग के लिए साइटों के रूप में कार्य करती हैं। NZVI छवियों (छवि 2D-F) ने दिखाया कि गोलाकार लोहे के एनपी बहुत बिखरे हुए थे और एकत्र नहीं थे, जो पौधे के अर्क के वनस्पति घटकों की कोटिंग प्रकृति के कारण होता है। कण आकार 15-26 एनएम के भीतर भिन्न होता है। हालांकि, कुछ क्षेत्रों में उभार और गुहाओं की संरचना के साथ एक मेसोपोरस आकृति विज्ञान होता है, जो NZVI की एक उच्च प्रभावी सोखना क्षमता प्रदान कर सकता है, क्योंकि वे NZVI की सतह पर DC अणुओं को फंसाने की संभावना को बढ़ा सकते हैं। जब रोजा दमिश्क के अर्क का उपयोग NZVI के संश्लेषण के लिए किया गया था, तो प्राप्त NPs अमानवीय थे, voids और विभिन्न आकृतियों के साथ, जिसने Cr (VI) सोखना में उनकी दक्षता को कम कर दिया और प्रतिक्रिया समय 23 में वृद्धि की। परिणाम ओक और शहतूत के पत्तों से संश्लेषित NZVI के अनुरूप हैं, जो मुख्य रूप से स्पष्ट एग्लोमेशन के बिना विभिन्न नैनोमीटर आकारों के साथ गोलाकार नैनोकणों हैं।
RGO/NZVI (AC), NZVI (D, E) कंपोजिट और NZVI/RGO (G) और NZVI (H) कंपोजिट के SEM छवियां।
पौधे-संश्लेषित RGO/NZVI और NZVI कंपोजिट की मौलिक संरचना का अध्ययन EDX (छवि 2 जी, एच) का उपयोग करके किया गया था। अध्ययनों से पता चलता है कि NZVI कार्बन (द्रव्यमान द्वारा 38.29%), ऑक्सीजन (द्रव्यमान द्वारा 47.41%) और लोहे (द्रव्यमान द्वारा 11.84%) से बना है, लेकिन अन्य तत्व जैसे कि फॉस्फोरस 24 भी मौजूद हैं, जो पौधे के अर्क से प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, कार्बन और ऑक्सीजन का उच्च प्रतिशत उपसतह NZVI नमूनों में पौधे के अर्क से फाइटोकेमिकल्स की उपस्थिति के कारण होता है। इन तत्वों को आरजीओ पर समान रूप से वितरित किया जाता है, लेकिन अलग -अलग अनुपातों में: सी (39.16 wt %), ओ (46.98 wt %) और Fe (10.99 wt %), EDX RGO/NZVI भी अन्य तत्वों की उपस्थिति को भी दिखाता है जैसे कि S, जो पौधे के अर्क के साथ संबद्ध हो सकते हैं, का उपयोग किया जाता है। वर्तमान C: o अनुपात और RGO/NZVI समग्र में लोहे की सामग्री ए। हलीमस का उपयोग करके नीलगिरी के पत्तों के अर्क का उपयोग करने से बहुत बेहतर है, क्योंकि यह C (23.44 wt।%), O (68.29 wt।%) और Fe (8.27 wt।%) की संरचना की विशेषता है। wt %) 25। Nataša et al।, 2022 ने NZVI की एक समान मौलिक रचना की सूचना दी, जो ओक और शहतूत के पत्तों से संश्लेषित है और पुष्टि की है कि पत्ती के अर्क में निहित पॉलीफेनोल समूह और अन्य अणु कमी प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार हैं।
पौधों में संश्लेषित NZVI की आकृति विज्ञान (छवि। S2A, B) गोलाकार और आंशिक रूप से अनियमित था, 23.09 ± 3.54 एनएम के औसत कण आकार के साथ, हालांकि चेन एग्रीगेट्स वैन डेर वाल्स बलों और फेरोमैग्नेटिज्म के कारण देखे गए थे। यह मुख्य रूप से दानेदार और गोलाकार कण आकार SEM परिणामों के साथ अच्छे समझौते में है। इसी तरह का अवलोकन अब्दफ्लाह एट अल द्वारा पाया गया था। 2021 में जब कैस्टर बीन लीफ एक्सट्रैक्ट का उपयोग NZVI11 के संश्लेषण में किया गया था। Ruelas Tuberosa Leaf Extract NPs NZVI में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, 20 से 40 nm26 के व्यास के साथ एक गोलाकार आकार भी होता है।
हाइब्रिड RGO/NZVI कम्पोजिट TEM इमेज (Fig। S2C-D) ने दिखाया कि RGO एक बेसल विमान है जिसमें सीमांत सिलवटों और झुर्रियों के साथ NZVI NPs के लिए कई लोडिंग साइटें प्रदान करते हैं; यह लैमेलर आकृति विज्ञान आरजीओ के सफल निर्माण की भी पुष्टि करता है। इसके अलावा, NZVI NP में 5.32 से 27 एनएम तक कण आकार के साथ एक गोलाकार आकार होता है और लगभग एक समान फैलाव के साथ RGO परत में एम्बेडेड होता है। यूकेलिप्टस लीफ एक्सट्रैक्ट का उपयोग Fe NPS/RGO को संश्लेषित करने के लिए किया गया था; टीईएम के परिणामों ने यह भी पुष्टि की कि आरजीओ परत में झुर्रियों ने शुद्ध एफई एनपी से अधिक एफई एनपी के फैलाव में सुधार किया और कंपोजिट की प्रतिक्रियाशीलता में वृद्धि की। इसी तरह के परिणाम बागेरी एट अल द्वारा प्राप्त किए गए थे। 28 जब लगभग 17.70 एनएम के औसत लोहे के नैनोकणों के आकार के साथ अल्ट्रासोनिक तकनीकों का उपयोग करके समग्र को गढ़ा गया था।
ए। हलीमस, NZVI, GO, RGO, और RGO/NZVI कंपोजिट के FTIR स्पेक्ट्रा को अंजीर में दिखाया गया है। 3 ए। ए। हलीमस की पत्तियों में सतह कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति 3336 सेमी -1 पर दिखाई देती है, जो पॉलीफेनोल्स से मेल खाती है, और 1244 सेमी -1, जो प्रोटीन द्वारा उत्पादित कार्बोनिल समूहों से मेल खाती है। 2918 सेमी -1 पर एल्केन्स जैसे अन्य समूह, 1647 सेमी -1 पर एल्केन्स और 1030 सेमी -1 पर सह-ओ-सीओ एक्सटेंशन भी देखे गए हैं, जो प्लांट घटकों की उपस्थिति का सुझाव देते हैं जो सीलिंग एजेंटों के रूप में कार्य करते हैं और Fe2+ से Fe0 तक की वसूली के लिए जिम्मेदार हैं और RGO29 तक जाते हैं। सामान्य तौर पर, NZVI स्पेक्ट्रा कड़वे शर्करा के समान अवशोषण चोटियों को दिखाती है, लेकिन थोड़ी स्थानांतरित स्थिति के साथ। OH स्ट्रेचिंग वाइब्रेशन (फिनोल्स) से जुड़े 3244 सेमी -1 में एक गहन बैंड दिखाई देता है, 1615 पर एक शिखर C = C से मेल खाता है, और 1546 और 1011 सेमी -1 पर बैंड C = O (पॉलीफेनोल्स और फ्लेवोनोइड्स) के स्ट्रेचिंग के कारण होता है, जो कि एरोमैटिक अमीन -10 के साथ-साथ थे। क्रमशः 13। GO के FTIR स्पेक्ट्रम में कई उच्च-तीव्रता वाले ऑक्सीजन युक्त समूहों की उपस्थिति दिखाई देती है, जिसमें 1041 सेमी -1 में एल्कॉक्सी (सीओ) स्ट्रेचिंग बैंड, 1291 सेमी -1, सी = ओ स्ट्रेच पर स्ट्रेचिंग बैंड शामिल है। 1619 सेमी -1 पर सी = सी स्ट्रेचिंग वाइब्रेशन का एक बैंड, 1708 सेमी -1 पर एक बैंड और 3384 सेमी -1 में ओएच ग्रुप स्ट्रेचिंग वाइब्रेशन का एक व्यापक बैंड दिखाई दिया, जो कि बेहतर हम्मर्स विधि द्वारा पुष्टि की जाती है, जो ग्रेफाइट प्रक्रिया को सफलतापूर्वक ऑक्सीकरण करती है। जब आरजीओ और आरजीओ/एनजेडवीआई कंपोजिट की तुलना जीओ स्पेक्ट्रा के साथ की जाती है, तो कुछ ऑक्सीजन युक्त समूहों की तीव्रता, जैसे कि ओएच 3270 सेमी -1 पर, काफी कम हो जाती है, जबकि अन्य, जैसे कि 1729 सेमी -1 पर सी = ओ, पूरी तरह से कम हो जाते हैं। गायब हो गया, ए। हलीमस एक्सट्रैक्ट द्वारा गो में ऑक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूहों को सफल हटाने का संकेत देता है। C = C तनाव पर RGO की नई तेज विशेषता चोटियाँ 1560 और 1405 सेमी -1 के आसपास देखी जाती हैं, जो RGO को GO की कमी की पुष्टि करती है। 1043 से 1015 सेमी -1 और 982 से 918 सेमी -1 तक भिन्नताएं देखी गईं, संभवतः संयंत्र सामग्री 31,32 को शामिल करने के कारण। वेंग एट अल।, 2018 ने गो में ऑक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूहों के एक महत्वपूर्ण क्षीणन को भी देखा, जो कि बायोरेडक्शन द्वारा आरजीओ के सफल गठन की पुष्टि करता है, क्योंकि नीलगिरी के पत्तों के अर्क, जो कम लोहे के ग्राफीन ऑक्साइड कंपोजिट को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किए गए थे, प्लांट घटक कार्यात्मक समूहों के करीब एफटीआईआर स्पेक्ट्रा दिखाया गया था। 33।
गैलियम, NZVI, RGO, GO, कम्पोजिट RGO/NZVI (A) का A. FTIR स्पेक्ट्रम। RoentGenogrammy कंपोजिट RGO, GO, NZVI और RGO/NZVI (B)।
RGO/NZVI और NZVI कंपोजिट के गठन को काफी हद तक एक्स-रे विवर्तन पैटर्न (छवि 3 बी) द्वारा पुष्टि की गई थी। एक उच्च-तीव्रता वाले Fe0 शिखर 2, 44.5 ° पर देखा गया, जो सूचकांक (110) (JCPDS नंबर 06–0696) 11 के अनुरूप था। (311) विमान के 35.1 ° पर एक और शिखर को मैग्नेटाइट Fe3O4 के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, 63.2 ° ϒ-FeOOH (JCPDS नंबर 17-0536) 34 की उपस्थिति के कारण (440) विमान के मिलर इंडेक्स के साथ जुड़ा हो सकता है। गो का एक्स-रे पैटर्न 2, 10.3 ° पर एक तेज शिखर और 21.1 ° पर एक और शिखर दिखाता है, जो ग्रेफाइट के पूर्ण छूट का संकेत देता है और GO35 की सतह पर ऑक्सीजन युक्त समूहों की उपस्थिति को उजागर करता है। RGO और RGO/NZVI के समग्र पैटर्न ने क्रमशः RGO और RGO/NZVI कंपोजिट के लिए 2ɵ 22.17 और 24.7 ° पर विशेषता गो चोटियों और व्यापक RGO चोटियों के गठन को दर्ज किया, जो क्रमशः संयंत्र के अर्क द्वारा GO की सफल वसूली की पुष्टि करता है। हालांकि, समग्र RGO/NZVI पैटर्न में, Fe0 (110) और BCC Fe0 (200) के जाली विमान से जुड़ी अतिरिक्त चोटियों को क्रमशः 44.9 \ (^\ Circ \) और 65.22 \ (^\ circ \) पर देखा गया था।
ज़ेटा क्षमता एक कण की सतह से जुड़ी एक आयनिक परत और एक जलीय घोल के बीच की क्षमता है जो एक सामग्री के इलेक्ट्रोस्टैटिक गुणों को निर्धारित करता है और इसकी स्थिरता 37 को मापता है। प्लांट -संश्लेषित NZVI, GO, और RGO/NZVI कंपोजिट के Zeta संभावित विश्लेषण ने -20.8, -22, और -27.4 mV के नकारात्मक आरोपों की उपस्थिति के कारण क्रमशः उनकी सतह पर अपनी स्थिरता दिखाई, जैसा कि उनकी सतह पर, जैसा कि चित्र S1A -C में दिखाया गया है। । इस तरह के परिणाम कई रिपोर्टों के अनुरूप हैं जो उल्लेख करते हैं कि -25 एमवी से कम ज़ेटा संभावित मूल्यों वाले कणों वाले समाधान आमतौर पर इन कणों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण उच्च स्तर की स्थिरता दिखाते हैं। RGO और NZVI का संयोजन समग्र को अधिक नकारात्मक चार्ज प्राप्त करने की अनुमति देता है और इस प्रकार अकेले या NZVI की तुलना में अधिक स्थिरता है। इसलिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की घटना स्थिर RGO/NZVI39 कंपोजिट के गठन की ओर ले जाएगी। गो की नकारात्मक सतह इसे एग्लोमरेशन के बिना एक जलीय माध्यम में समान रूप से बिखरी जा सकती है, जो एनजेडवीआई के साथ बातचीत के लिए अनुकूल स्थिति बनाता है। नकारात्मक चार्ज कड़वे तरबूज निकालने में विभिन्न कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति के साथ जुड़ा हो सकता है, जो कि गो और आयरन अग्रदूतों और संयंत्र के अर्क के बीच क्रमशः आरजीओ और एनजेडवीआई, और आरजीओ/एनजेडवीआई कॉम्प्लेक्स के बीच बातचीत की पुष्टि करता है। ये पौधे यौगिक कैपिंग एजेंटों के रूप में भी कार्य कर सकते हैं, क्योंकि वे परिणामस्वरूप नैनोकणों के एकत्रीकरण को रोकते हैं और इस प्रकार उनकी स्थिरता 40 को बढ़ाते हैं।
NZVI और RGO/NZVI कंपोजिट की मौलिक रचना और वैलेंस स्टेट्स XPS (छवि 4) द्वारा निर्धारित किए गए थे। समग्र XPS अध्ययन से पता चला है कि RGO/NZVI समग्र मुख्य रूप से EDS मैपिंग (छवि 4F -H) के अनुरूप, C, O, और Fe से बना है। C1S स्पेक्ट्रम में क्रमशः 284.59 EV, 286.21 EV और 288.21 EV पर तीन चोटियों की है, जो क्रमशः CC, CO और C = O का प्रतिनिधित्व करती है। O1S स्पेक्ट्रम को तीन चोटियों में विभाजित किया गया था, जिसमें 531.17 EV, 532.97 EV, और 535.45 EV शामिल हैं, जो क्रमशः O = Co, Co और कोई समूहों को सौंपे गए थे। हालांकि, 710.43, 714.57 और 724.79 ईवी पर चोटियों को क्रमशः Fe 2P3/2, Fe+3 और Fe P1/2 का संदर्भ दिया जाता है। NZVI (छवि 4C-E) के XPS स्पेक्ट्रा ने तत्वों C, O और Fe के लिए चोटियों को दिखाया। 284.77, 286.25, और 287.62 ईवी पर पीक आयरन-कार्बन मिश्र धातुओं की उपस्थिति की पुष्टि करते हैं, क्योंकि वे क्रमशः सीसी, सी-ओएच और सीओ का उल्लेख करते हैं। O1S स्पेक्ट्रम तीन चोटियों C -O/आयरन कार्बोनेट (531.19 EV), हाइड्रॉक्सिल रेडिकल (532.4 EV) और O -C = O (533.47 EV) के अनुरूप है। 719.6 पर शिखर को Fe0 के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है, जबकि FeOHH 717.3 और 723.7 eV पर चोटियों को दिखाता है, इसके अलावा, 725.8 EV पर शिखर Fe2O342.43 की उपस्थिति को इंगित करता है।
NZVI और RGO/NZVI कंपोजिट का XPS अध्ययन क्रमशः (ए, बी)। NZVI C1S (C), Fe2p (D), और O1S (E) और RGO/NZVI C1S (F), Fe2p (G), O1S (H) समग्र का पूर्ण स्पेक्ट्रा।
N2 सोखना/desorption isotherm (छवि 5 ए, बी) से पता चलता है कि NZVI और RGO/NZVI कंपोजिट टाइप II से संबंधित हैं। इसके अलावा, NZVI का विशिष्ट सतह क्षेत्र (SBET) RGO के साथ अंधा करने के बाद 47.4549 से बढ़कर 152.52 m2/g हो गया। इस परिणाम को RGO अंधा करने के बाद NZVI के चुंबकीय गुणों में कमी के कारण समझाया जा सकता है, जिससे कण एकत्रीकरण को कम किया जा सकता है और कंपोजिट के सतह क्षेत्र को बढ़ाया जा सकता है। इसके अलावा, जैसा कि चित्र 5 सी में दिखाया गया है, आरजीओ/एनजेडवीआई समग्र की छिद्र मात्रा (8.94 एनएम) मूल NZVI (2.873 एनएम) की तुलना में अधिक है। यह परिणाम एल-मोनेम एट अल के साथ समझौता है। 45।
RGO/NZVI कंपोजिट और मूल NZVI के बीच डीसी को हटाने के लिए सोखना क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए प्रारंभिक एकाग्रता में वृद्धि के आधार पर, विभिन्न प्रारंभिक सांद्रता में डीसी में प्रत्येक adsorbent (0.05 ग्राम) की निरंतर खुराक को जोड़कर एक तुलना की गई थी। जांच समाधान [25]। 25 डिग्री सेल्सियस पर -100 मिलीग्राम एल -1]। परिणामों से पता चला कि RGO/NZVI समग्र की निष्कासन दक्षता (94.6%) कम एकाग्रता (25 मिलीग्राम L-1) पर मूल NZVI (90%) की तुलना में अधिक थी। हालांकि, जब शुरुआती एकाग्रता को 100 मिलीग्राम एल -1 तक बढ़ाया गया था, तो आरजीओ/एनजेडवीआई और पैतृक एनजेडवीआई की हटाने की दक्षता क्रमशः 70% और 65% तक गिर गई, (चित्रा 6 ए), जो कम सक्रिय साइटों और एनजेवीआई कणों के क्षरण के कारण हो सकती है। इसके विपरीत, RGO/NZVI ने DC हटाने की एक उच्च दक्षता दिखाई, जो RGO और NZVI के बीच एक सहक्रियात्मक प्रभाव के कारण हो सकती है, जिसमें सोखना के लिए उपलब्ध स्थिर सक्रिय साइटें बहुत अधिक हैं, और RGO/NZVI के मामले में, अधिक DC को अंतरंग NZVI की तुलना में adsorbed किया जा सकता है। इसके अलावा, अंजीर में। 6B से पता चलता है कि RGO/NZVI और NZVI कंपोजिट की सोखने की क्षमता क्रमशः 25-100 मिलीग्राम/एल से प्रारंभिक एकाग्रता में वृद्धि के साथ 9.4 मिलीग्राम/ग्राम से 30 मिलीग्राम/जी और 9 मिलीग्राम/जी से बढ़ गई है। -1.1 से 28.73 मिलीग्राम जी -1। इसलिए, डीसी हटाने की दर को प्रारंभिक डीसी एकाग्रता के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध किया गया था, जो कि प्रत्येक adsorbent द्वारा समर्थित प्रतिक्रिया केंद्रों की सीमित संख्या के कारण सोखना और समाधान में डीसी को हटाने के लिए था। इस प्रकार, इन परिणामों से यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि RGO/NZVI कंपोजिट में सोखना और कमी की उच्च दक्षता है, और RGO/NZVI की संरचना में RGO का उपयोग दोनों को एक adsorbent और एक वाहक सामग्री के रूप में किया जा सकता है।
RGO/NZVI और NZVI कम्पोजिट के लिए हटाने की दक्षता और DC सोखना क्षमता (A, B) [Co = 25 mg L-1-100 mg L-1, t = 25 ° C, खुराक = 0.05 g], ph। RGO/NZVI कंपोजिट (C) [CO = 50 mg L -1, ph = 3–11, t = 25 ° C, खुराक = 0.05 g] पर सोखने की क्षमता और डीसी हटाने की दक्षता पर।
समाधान पीएच सोखना प्रक्रियाओं के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण कारक है, क्योंकि यह सोखना के आयनीकरण, अटकलों और आयनीकरण की डिग्री को प्रभावित करता है। प्रयोग 25 डिग्री सेल्सियस पर एक निरंतर adsorbent खुराक (0.05 ग्राम) और PH रेंज (3–11) में 50 मिलीग्राम L-1 की प्रारंभिक एकाग्रता के साथ किया गया था। एक साहित्य समीक्षा 46 के अनुसार, डीसी विभिन्न पीएच स्तरों पर कई आयनिबल कार्यात्मक समूहों (फिनोल, अमीनो समूह, अल्कोहल) के साथ एक एम्फीफिलिक अणु है। नतीजतन, RGO/NZVI समग्र की सतह पर DC और संबंधित संरचनाओं के विभिन्न कार्य इलेक्ट्रोस्टिक रूप से बातचीत कर सकते हैं और cations, zwitterions, और आयनों के रूप में मौजूद हो सकते हैं, DC अणु PH <3.3, Zwitterionic (DCH20) 3.3 <7.7 और DC) पर cationic (DCH3+) के रूप में मौजूद है। नतीजतन, RGO/NZVI समग्र की सतह पर DC और संबंधित संरचनाओं के विभिन्न कार्य इलेक्ट्रोस्टिक रूप से बातचीत कर सकते हैं और cations, zwitterions, और आयनों के रूप में मौजूद हो सकते हैं, DC अणु Ph <3.3, Zwitterionic (DCH20) 3.3 <7.7 और DC) पर cationic (DCH3+) के रूप में मौजूद है। В результате различные фенкции и и и с с с сванных н н анных н нимॉलर электростатически и могут сществововать виде катионов, цвитер-ионов и а анионов, молекबू сещ сии сии сеи сеи се сещ се сещ се сещ сеи се сещ сии се сеи си се се си сиVщFв с си сиVщFв си си сиVеFв си се се сеVе се с сVщVеFв катиона (DCH3+) при рн <3,3, цвитер-и ионный (DCH20) 3,3 <ph <7,7 и а а а а а анионый (DCH- или DC2-) при ph 7,7। नतीजतन, RGO/NZVI समग्र की सतह पर डीसी और संबंधित संरचनाओं के विभिन्न कार्य इलेक्ट्रोस्टिक रूप से बातचीत कर सकते हैं और cations, zwitterions और आयनों के रूप में मौजूद हो सकते हैं; डीसी अणु पीएच <3.3 पर एक उद्धरण (DCH3+) के रूप में मौजूद है; Ionic (DCH20) 3.3 <ph <7.7 और Anionic (DCH- या DC2-) Ph 7.7 पर।因此 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।和阴离子 (dch- 或 dc2-)。 ph 7.7。 Следовательно, различные функции и и р родтвенных и и структ तुम्हेद электростатические ззаимодододеййствия и с ествововать виде катионов, цвитер-ионов и а аы ही катионными (дцг3+) при рн <3,3। इसलिए, RGO/NZVI समग्र की सतह पर DC और संबंधित संरचनाओं के विभिन्न कार्य इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन में प्रवेश कर सकते हैं और cations, zwitterions और आयनों के रूप में मौजूद हैं, जबकि DC अणु ph <3.3 पर cationic (DCH3+) हैं। Он сществует в виде цвитер-и иона (DCH20) при 3,3 <ph <7,7 и а аниона (dch- или dc2-) при ph 7,7। यह एक Zwitterion (DCH20) के रूप में 3.3 <ph <7.7 और Ph 7.7 पर एक आयनों (DCH- या DC2-) के रूप में मौजूद है।3 से 7 तक पीएच में वृद्धि के साथ, सोखने की क्षमता और डीसी हटाने की दक्षता 11.2 मिलीग्राम/ग्राम (56%) से बढ़कर 17 मिलीग्राम/जी (85%) (छवि 6 सी) हो गई। हालांकि, जैसे -जैसे पीएच 9 और 11 तक बढ़ गया, सोखना क्षमता और हटाने की दक्षता क्रमशः 10.6 मिलीग्राम/जी (53%) से 6 मिलीग्राम/जी (30%) से घटकर कुछ हद तक घट गई। 3 से 7 तक पीएच में वृद्धि के साथ, डीसी मुख्य रूप से Zwitterions के रूप में मौजूद थे, जिसने उन्हें लगभग गैर-इलेक्ट्रोस्टिक रूप से आकर्षित किया या RGO/NZVI कंपोजिट के साथ मुख्य रूप से इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन द्वारा प्रतिष्ठित किया। जैसे -जैसे पीएच 8.2 से ऊपर बढ़ता गया, adsorbent की सतह को नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया था, इस प्रकार नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए डॉक्सीसाइक्लिन और adsorbent की सतह के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण सोखना क्षमता कम हो गई और घट गई। इस प्रवृत्ति से पता चलता है कि RGO/NZVI कंपोजिट पर DC सोखना अत्यधिक PH पर निर्भर है, और परिणाम यह भी संकेत देते हैं कि RGO/NZVI कंपोजिट अम्लीय और तटस्थ परिस्थितियों में adsorbents के रूप में उपयुक्त हैं।
डीसी के एक जलीय घोल के सोखना पर तापमान का प्रभाव (25-55 डिग्री सेल्सियस) पर किया गया था। चित्रा 7A RGO/NZVI पर डीसी एंटीबायोटिक दवाओं की हटाने की दक्षता पर तापमान में वृद्धि के प्रभाव को दर्शाता है, यह स्पष्ट है कि हटाने की क्षमता और सोखना क्षमता 83.44% और 13.9 मिलीग्राम/ग्राम से 47% और 7.83 मिलीग्राम/जी से बढ़ गई। , क्रमश। यह महत्वपूर्ण कमी डीसी आयनों की थर्मल ऊर्जा में वृद्धि के कारण हो सकती है, जो desorption47 की ओर जाता है।
RGO/NZVI कंपोजिट (A) [CO = 50 mg L -1, Ph = 7, DOSE = 0.05 g] पर CD की हटाने की दक्षता और सोखना क्षमता पर तापमान का प्रभाव। 7, t = 25 ° C] (c, d) [CO = 25–100 mg l -1, ph = 7, t = 25 ° C, खुराक = 0.05 g]।
समग्र Adsorbent RGO/NZVI की खुराक को 0.01 g से 0.07 g तक बढ़ाने का प्रभाव हटाने की दक्षता और सोखना क्षमता पर अंजीर में दिखाया गया है। 7 बी। Adsorbent की खुराक में वृद्धि से सोखने की क्षमता में 33.43 mg/g से 6.74 mg/g की कमी हुई। हालांकि, adsorbent खुराक में 0.01 ग्राम से 0.07 ग्राम तक वृद्धि के साथ, हटाने की दक्षता 66.8% से बढ़कर 96% हो जाती है, जो तदनुसार, नैनोकम्पोजिट सतह पर सक्रिय केंद्रों की संख्या में वृद्धि के साथ जुड़ा हो सकता है।
सोखना क्षमता और हटाने की दक्षता पर प्रारंभिक एकाग्रता का प्रभाव [25-100 मिलीग्राम एल -1, 25 डिग्री सेल्सियस, पीएच 7, खुराक 0.05 ग्राम] का अध्ययन किया गया था। जब प्रारंभिक एकाग्रता को 25 मिलीग्राम एल -1 से 100 मिलीग्राम एल -1 तक बढ़ाया गया था, तो आरजीओ/एनजेडवीआई समग्र का हटाने का प्रतिशत 94.6% से घटकर 65% (छवि 7 सी) हो गया, शायद वांछित सक्रिय साइटों की अनुपस्थिति के कारण। । Adsorbs DC49 की बड़ी सांद्रता। दूसरी ओर, जैसे -जैसे प्रारंभिक एकाग्रता बढ़ी, सोखना क्षमता भी 9.4 मिलीग्राम/ग्राम से 30 मिलीग्राम/जी तक बढ़ गई जब तक कि संतुलन नहीं पहुंच गया (छवि 7 डी)। यह अपरिहार्य प्रतिक्रिया RGO/NZVI समग्र की सतह 50 तक पहुंचने के लिए DC आयन द्रव्यमान हस्तांतरण प्रतिरोध से अधिक प्रारंभिक डीसी एकाग्रता के साथ ड्राइविंग बल में वृद्धि के कारण है।
संपर्क समय और गतिज अध्ययन का उद्देश्य सोखना के संतुलन समय को समझना है। सबसे पहले, संपर्क समय के पहले 40 मिनट के दौरान डीसी adsorbed की मात्रा पूरे समय (100 मिनट) में adsorbed कुल राशि का लगभग आधा था। जबकि समाधान में डीसी अणु टकराते हैं, जिससे वे तेजी से आरजीओ/एनजेडवीआई समग्र की सतह पर पलायन करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण सोखना होता है। 40 मिनट के बाद, डीसी सोखना धीरे -धीरे और धीरे -धीरे बढ़ गया जब तक कि 60 मिनट (छवि 7 डी) के बाद संतुलन नहीं पहुंच गया। चूंकि पहले 40 मिनट के भीतर एक उचित राशि का adsorbed है, इसलिए डीसी अणुओं के साथ कम टकराव होगा और गैर-एडसॉर्ब अणुओं के लिए कम सक्रिय साइटें उपलब्ध होंगी। इसलिए, सोखना दर कम हो सकती है 51।
सोखना कैनेटीक्स को बेहतर ढंग से समझने के लिए, स्यूडो फर्स्ट ऑर्डर (छवि 8 ए) के लाइन प्लॉट, स्यूडो सेकंड ऑर्डर (छवि 8 बी), और एलोविच (छवि 8 सी) गतिज मॉडल का उपयोग किया गया था। गतिज अध्ययन (तालिका S1) से प्राप्त मापदंडों से, यह स्पष्ट हो जाता है कि स्यूडोसेकंड मॉडल सोखना कैनेटीक्स का वर्णन करने के लिए सबसे अच्छा मॉडल है, जहां R2 मान अन्य दो मॉडलों की तुलना में अधिक सेट है। गणना की गई सोखना क्षमता (QE, CAL) के बीच एक समानता भी है। छद्म-सेकंड ऑर्डर और प्रायोगिक मान (क्यूई, एक्सप।) आगे के सबूत हैं कि छद्म-सेकंड ऑर्डर अन्य मॉडलों की तुलना में एक बेहतर मॉडल है। जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, α (प्रारंभिक सोखना दर) और β (desorption स्थिरांक) के मान पुष्टि करते हैं कि सोखना दर desorption दर से अधिक है, यह दर्शाता है कि DC RGO/NZVI52 समग्र पर कुशलता से adsorb में जाता है। ।
स्यूडो-सेकंड ऑर्डर (ए), स्यूडो-फर्स्ट ऑर्डर (बी) और एलोविच (सी) [सीओ = 25-100 मिलीग्राम एल -1, पीएच = 7, टी = 25 डिग्री सेल्सियस, खुराक = 0.05 ग्राम] के रैखिक सोखना काइनेटिक प्लॉट।
सोखना इज़ोटेर्म्स के अध्ययन विभिन्न adsorbate सांद्रता (DC) और सिस्टम तापमान पर adsorbent (RGO/NRVI समग्र) की सोखना क्षमता को निर्धारित करने में मदद करते हैं। अधिकतम सोखना क्षमता की गणना लैंगमुइर इज़ोटेर्म का उपयोग करके की गई थी, जिसने संकेत दिया था कि सोखना सजातीय था और इसमें सोखने की सतह पर एक सोखना मोनोलेयर का गठन शामिल था, जो कि उनके बीच बातचीत के बिना सोखना के बिना सोखना था। दो अन्य व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले इज़ोटेर्म मॉडल फ्रायंडलिच और टेमिन मॉडल हैं। यद्यपि फ्रायंडलिच मॉडल का उपयोग सोखना क्षमता की गणना करने के लिए नहीं किया जाता है, यह विषम सोखना प्रक्रिया को समझने में मदद करता है और यह कि adsorbent पर रिक्तियों में अलग -अलग ऊर्जाएं होती हैं, जबकि Temkin मॉडल adsorption54 के भौतिक और रासायनिक गुणों को समझने में मदद करता है।
आंकड़े क्रमशः लैंगमुइर, फ्रिंडलिच और टेमिन मॉडल के चित्र 9 ए-सी शो लाइन प्लॉट। Freundlich (Fig। 9a) और Langmuir (Fig। 9b) लाइन प्लॉट से गणना की गई R2 मान और तालिका 2 में प्रस्तुत किया गया है कि RGO/NZVI कम्पोजिट पर DC सोखना Freundlich (0.996) और Langmuir (0.988) और टेम्पिन (0.985) का अनुसरण करता है। अधिकतम सोखना क्षमता (QMAX), लैंगमुइर इज़ोटेर्म मॉडल का उपयोग करके गणना की गई, 31.61 मिलीग्राम जी -1 थी। इसके अलावा, आयाम रहित पृथक्करण कारक (आरएल) का परिकलित मूल्य 0 और 1 (0.097) के बीच है, जो एक अनुकूल सोखना प्रक्रिया का संकेत देता है। अन्यथा, गणना की गई फ्रायडलिच स्थिरांक (n = 2.756) इस अवशोषण प्रक्रिया के लिए एक प्राथमिकता को इंगित करता है। टेम्किन इज़ोटेर्म (छवि 9 सी) के रैखिक मॉडल के अनुसार, आरजीओ/एनजेडवीआई समग्र पर डीसी का सोखना एक भौतिक सोखना प्रक्रिया है, क्योंकि बी ˂ 82 केजे मोल -1 (0.408) 55 है। यद्यपि भौतिक सोखना आमतौर पर कमजोर वैन डेर वाल्स बलों द्वारा मध्यस्थता की जाती है, RGO/NZVI कंपोजिट पर प्रत्यक्ष वर्तमान सोखना कम सोखना ऊर्जा की आवश्यकता होती है [56, 57]।
Freundlich (a), langmuir (b), और temkin (c) रैखिक सोखना isotherms [Co = 25–100 mg l -1, ph = 7, t = 25 ° C, खुराक = 0.05 g]। RGO/NZVI कंपोजिट (D) [CO = 25–100 mg L-1, ph = 7, t = 25-55 ° C और खुराक = 0.05 g] द्वारा डीसी सोखना के लिए वैन के लिए हॉफ समीकरण का प्लॉट।
RGO/NZVI कंपोजिट से DC हटाने पर प्रतिक्रिया तापमान परिवर्तन के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए, थर्मोडायनामिक मापदंडों जैसे एन्ट्रापी परिवर्तन (ΔS), थैलेपी परिवर्तन (ΔH), और मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) की गणना समीकरणों से की गई थी। 3 और 458।
जहां \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{c} _ {e}} \) - थर्मोडायनामिक संतुलन, CE और Ca - rgo, क्रमशः /NZVI DC ध्यान में। आर और आरटी क्रमशः गैस स्थिर और सोखना तापमान हैं। 1/T के खिलाफ LN KE की साजिश रचने से एक सीधी रेखा (छवि 9D) मिलती है, जिसमें से ands और ofh को निर्धारित किया जा सकता है।
एक नकारात्मक। H मान इंगित करता है कि प्रक्रिया एक्सोथर्मिक है। दूसरी ओर, valueH मान भौतिक सोखना प्रक्रिया के भीतर है। तालिका 3 में नकारात्मक ofg मान इंगित करते हैं कि सोखना संभव और सहज है। ΔS के नकारात्मक मान तरल इंटरफ़ेस (तालिका 3) पर adsorbent अणुओं के उच्च क्रम को इंगित करते हैं।
तालिका 4 पिछले अध्ययनों में रिपोर्ट किए गए अन्य adsorbents के साथ RGO/NZVI समग्र की तुलना करती है। यह स्पष्ट है कि VGO/NCVI कम्पोजिट में एक उच्च सोखना क्षमता है और पानी से डीसी एंटीबायोटिक दवाओं को हटाने के लिए एक आशाजनक सामग्री हो सकती है। इसके अलावा, RGO/NZVI कंपोजिट का सोखना 60 मिनट के संतुलन समय के साथ एक तेज़ प्रक्रिया है। RGO/NZVI कंपोजिट के उत्कृष्ट सोखना गुणों को RGO और NZVI के सहक्रियात्मक प्रभाव द्वारा समझाया जा सकता है।
आंकड़े 10 ए, बी RGO/NZVI और NZVI परिसरों द्वारा DC एंटीबायोटिक दवाओं को हटाने के लिए तर्कसंगत तंत्र का वर्णन करते हैं। डीसी सोखना की दक्षता पर पीएच के प्रभाव पर प्रयोगों के परिणामों के अनुसार, 3 से 7 तक पीएच में वृद्धि के साथ, आरजीओ/एनजेडवीआई समग्र पर डीसी सोखना को इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन द्वारा नियंत्रित नहीं किया गया था, क्योंकि यह एक zwitterion के रूप में काम करता था; इसलिए, पीएच मान में परिवर्तन ने सोखना प्रक्रिया को प्रभावित नहीं किया। इसके बाद, सोखना तंत्र को गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन जैसे कि हाइड्रोजन बॉन्डिंग, हाइड्रोफोबिक प्रभाव, और π-π स्टैकिंग इंटरैक्शन द्वारा RGO/NZVI कम्पोजिट और DC66 के बीच नियंत्रित किया जा सकता है। यह सर्वविदित है कि स्तरित ग्राफीन की सतहों पर सुगंधित adsorbates के तंत्र को मुख्य ड्राइविंग बल के रूप में π -of स्टैकिंग इंटरैक्शन द्वारा समझाया गया है। समग्र π-π* संक्रमण के कारण 233 एनएम पर अधिकतम अवशोषण के साथ ग्राफीन के समान एक स्तरित सामग्री है। डीसी adsorbate की आणविक संरचना में चार सुगंधित रिंगों की उपस्थिति के आधार पर, हमने परिकल्पना की है कि आरजीओ की सतह पर π-electrons में समृद्ध एरोमैटिक डीसी (π-electron स्वीकर्ता) और क्षेत्र के बीच π-π- स्टैकिंग इंटरैक्शन का एक तंत्र है। /NZVI कंपोजिट। इसके अलावा, जैसा छवि में दिखाया गया है। 10 बी, एफटीआईआर अध्ययन डीसी के साथ आरजीओ/एनजेडवीआई कंपोजिट के आणविक बातचीत का अध्ययन करने के लिए किया गया था, और डीसी सोखना के बाद आरजीओ/एनजीवीआई कंपोजिट के एफटीआईआर स्पेक्ट्रा को चित्रा 10 बी में दिखाया गया है। 10 बी। एक नया शिखर 2111 सेमी -1 पर देखा जाता है, जो सी = सी बॉन्ड के फ्रेमवर्क कंपन से मेल खाता है, जो 67 आरजीओ/एनजेडवीआई की सतह पर संबंधित कार्बनिक कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति को इंगित करता है। अन्य चोटियाँ 1561 से 1548 सेमी -1 और 1399 से 1360 सेमी -1 तक शिफ्ट होती हैं, जो यह भी पुष्टि करती है कि and-of इंटरैक्शन ग्राफीन और कार्बनिक प्रदूषक 68,69 के सोखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। डीसी सोखना के बाद, कुछ ऑक्सीजन युक्त समूहों की तीव्रता, जैसे ओएच, 3270 सेमी -1 तक कम हो गई, जो बताती है कि हाइड्रोजन बॉन्डिंग सोखना तंत्र में से एक है। इस प्रकार, परिणामों के आधार पर, RGO/NZVI समग्र पर डीसी सोखना मुख्य रूप से π-of स्टैकिंग इंटरैक्शन और एच-बॉन्ड के कारण होता है।
RGO/NZVI और NZVI कॉम्प्लेक्स (A) द्वारा DC एंटीबायोटिक दवाओं के सोखना का तर्कसंगत तंत्र। RGO/NZVI और NZVI (B) पर DC का FTIR सोखना स्पेक्ट्रा।
3244, 1615, 1546, और 1011 सेमी -1 पर NZVI के अवशोषण बैंड की तीव्रता NZVI की तुलना में NZVI (छवि 10b) पर DC सोखना के बाद बढ़ी, जो DC में कार्बोक्जिलिक एसिड ओ समूहों के संभावित कार्यात्मक समूहों के साथ बातचीत से संबंधित होनी चाहिए। हालांकि, सभी अवलोकन किए गए बैंडों में ट्रांसमिशन का यह कम प्रतिशत सोखना प्रक्रिया से पहले NZVI की तुलना में फाइटोसिंथेटिक adsorbent (NZVI) के सोखने की दक्षता में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं है। NZVI71 के साथ कुछ डीसी हटाने के शोध के अनुसार, जब NZVI H2O के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो इलेक्ट्रॉनों को जारी किया जाता है और फिर H+ का उपयोग अत्यधिक reducible सक्रिय हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। अंत में, कुछ cationic यौगिक सक्रिय हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप -c = n और -c = c-, जिसे बेंजीन रिंग के विभाजन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।