Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Vafrútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan CSS stuðning. Til að fá bestu upplifunina mælum við með að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægni í Internet Explorer). Í millitíðinni, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við láta vefinn án stíl og JavaScript.
Í þessari vinnu voru RGO/NZVI samsetningar samstillt í fyrsta skipti með því að nota einfaldan og umhverfisvænan aðferð með því að nota Sophora gulleit laufútdrátt sem afoxunarefni og stöðugleika til að uppfylla meginreglur „græns“ efnafræði, svo sem minni skaðleg efnafræðileg myndun. Nokkur verkfæri hafa verið notuð til að staðfesta árangursríka myndun samsetningar, svo sem SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR og Zeta möguleika, sem benda til árangursríkrar samsetningarframleiðslu. Að fjarlægja getu skáldsögu samsettra og hreinu NZVI við ýmsa upphafsstyrk sýklalyfja doxýcýklínsins var borið saman til að kanna samverkandi áhrif milli RGO og NZVI. Við fjarlægingarskilyrði 25 mg L-1, 25 ° C og 0,05g, var aðsogshlutfall hreint NZVI 90%, en aðsogshlutfall doxýcýklíns með RGO/NZVI samsettu náði 94,6%, sem staðfesti að NZVI og RGO. Aðsogsferlið samsvarar gervi-sekúndu röð og er í góðu samræmi við Freundlich líkanið með hámarks aðsogsgetu 31,61 mg G-1 við 25 ° C og pH 7. hefur verið lagt til að hæfilegur búnaður til að fjarlægja DC. Að auki var endurnýtanleiki RGO/NZVI samsetningarinnar 60% eftir sex endurnýjun hringrás í röð.
Vatnsskortur og mengun eru nú alvarleg ógn fyrir öll lönd. Undanfarin ár hefur mengun vatns, sérstaklega sýklalyfjamengun, aukist vegna aukinnar framleiðslu og neyslu meðan á Covid-19 heimsfaraldri1,2,3 stóð. Þess vegna er þróun árangursríkrar tækni til að útrýma sýklalyfjum í skólpi brýnt verkefni.
Eitt af ónæmum hálfgerðum sýklalyfjum frá tetracýklínhópnum er doxycycline (DC) 4,5. Greint hefur verið frá því að DC leifar í grunnvatni og yfirborðsvatni séu ekki hægt að umbrotna, aðeins 20-50% umbrotna og afganginum losnar út í umhverfið, sem veldur alvarlegum umhverfis- og heilsufarsvandamálum6.
Útsetning fyrir DC við lítið magn getur drepið ljóstillífandi örverur í vatni, ógnað útbreiðslu örverueyðandi baktería og eykur örverueyðandi ónæmi, svo að fjarlægja þetta mengun úr skólpi. Náttúruleg niðurbrot DC í vatni er mjög hægt ferli. Eðlisefnafræðilegir ferlar eins og ljósgreining, niðurbrot og aðsog geta aðeins brotið niður við lágan styrk og á mjög lágu gengi7,8. Hins vegar er hagkvæmasta, einfalda, umhverfisvænt, auðvelt að takast á við og skilvirk aðferð aðsog9,10.
Nano Zero Valent Iron (NZVI) er mjög öflugt efni sem getur fjarlægt mörg sýklalyf úr vatni, þar á meðal metrónídazól, diazepam, ciprofloxacin, klóramfeníkól og tetrasýklín. Þessi hæfileiki er vegna ótrúlegra eiginleika sem NZVI hefur, svo sem mikla hvarfgirni, stórt yfirborð og fjölmarga ytri bindistaði11. Samt sem áður er NZVI viðkvæmt fyrir samsöfnun í vatnskenndum miðlum vegna van der Wells krafta og mikils segulmagns eiginleika, sem dregur úr virkni þess við að fjarlægja mengunarefni vegna myndunar oxíðlaga sem hindra hvarfvirkni NZVI10,12. Hægt er að draga úr þéttbýli NZVI agna með því að breyta flötum sínum með yfirborðsvirkum efnum og fjölliðum eða með því að sameina þær við önnur nanóefni í formi samsettra, sem hefur reynst raunhæf nálgun til að bæta stöðugleika þeirra í umhverfinu13,14.
Grafen er tvívídd kolefnis nanóefni sem samanstendur af Sp2-blönduðu kolefnisatómum sem raðað er í hunangsseðil. Það hefur stórt yfirborðssvæði, verulegan vélrænan styrk, framúrskarandi rafskautavirkni, mikla hitaleiðni, hröð rafeindahreyfingu og viðeigandi burðarefni til að styðja við ólífrænar nanóagnir á yfirborði þess. Sambland af málm nanódeilum og grafeni getur mjög farið yfir einstaka ávinning hvers efnis og vegna yfirburða eðlisfræðilegra og efnafræðilegra eiginleika þess, veitt bestu dreifingu nanódeilna til skilvirkari vatnsmeðferðar15.
Plöntuþykkni er besti kosturinn við skaðleg efnafræðileg lyf sem oft eru notuð við myndun minnkaðs grafenoxíðs (RGO) og NZVI vegna þess að þau eru tiltæk, ódýr, eins þrepa, umhverfisvæn og hægt er að nota það sem minnkandi lyf. Eins og flavonoids og fenól efnasambönd virkar einnig sem stöðugleiki. Þess vegna var Atriplex Halimus L. laufútdráttur notaður sem viðgerðir og lokunarefni til nýmyndunar RGO/NZVI samsetningar í þessari rannsókn. Atriplex halimus frá fjölskyldunni Amaranthaceae er köfnunarefnis-elskandi ævarandi runni með breitt landfræðilegt svið16.
Samkvæmt fyrirliggjandi bókmenntum var Atriplex Halimus (A. Halimus) fyrst notað til að gera RGO/NZVI samsett sem hagkvæm og umhverfisvæn myndunaraðferð. Thus, the aim of this work consists of four parts: (1) phytosynthesis of rGO/nZVI and parental nZVI composites using A. halimus aquatic leaf extract, (2) characterization of phytosynthesized composites using multiple methods to confirm their successful fabrication, (3) study the synergistic effect of rGO and nZVI in the adsorption and removal of organic contaminants of Doxycycline sýklalyf undir mismunandi hvarfstærðum, hámarkaðu skilyrði aðsogsferlisins, (3) kanna samsett efni í ýmsum stöðugum meðferðum eftir vinnsluferilinn.
Doxycycline hýdróklóríð (DC, MM = 480,90, efnaformúla C22H24N2O · HCl, 98%), járnklóríð hexahýdrat (FECL3.6H2O, 97%), grafít duft keypt frá Sigma-Aldrich, Bandaríkjunum. Natríumhýdroxíð (NaOH, 97%), etanól (C2H5OH, 99,9%) og saltsýru (HCl, 37%) voru keypt frá Merck, Bandaríkjunum. NaCl, KCl, CaCl2, Mncl2 og MgCl2 voru keypt frá Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Öll hvarfefni eru með mikla greiningarhreinleika. Tvöfalt eytt vatn var notað til að útbúa allar vatnslausnir.
Fulltrúar sýni af A. halimus hafa verið safnað úr náttúrulegu búsvæðum þeirra í Níl Delta og löndum meðfram Miðjarðarhafsströnd Egyptalands. Plöntuefni var safnað í samræmi við viðeigandi innlendar og alþjóðlegar leiðbeiningar17. Prófessor Manal Fawzi hefur bent á plöntusýni samkvæmt Boulos18 og umhverfisvísindadeild Alexandríuháskólans heimilar söfnun rannsakaðra plöntutegunda í vísindalegum tilgangi. Dæmi um fylgiskjöl eru haldin við herbarium í Tanta háskólanum (Tane), fylgiskjöl. 14 122–14 127, opinbert herbaríum sem veitir aðgang að afhent efni. Að auki, til að fjarlægja ryk eða óhreinindi, skera lauf plöntunnar í litla bita, skolaðu 3 sinnum með krananum og eimuðu vatni og þurrkaðu síðan við 50 ° C. Verksmiðjan var mulin, 5 g af fínu duftinu var sökkt í 100 ml af eimuðu vatni og hrært við 70 ° C í 20 mínútur til að fá útdrátt. Hinn fenginn útdráttur af Bacillus nicotianae var síaður í gegnum Whatman síupappír og geymdur í hreinum og sótthreinsuðum rörum við 4 ° C til frekari notkunar.
Eins og sýnt er á mynd 1 var GO gert úr grafítdufti með breyttu Hummers aðferðinni. 10 mg af godufti var dreift í 50 ml af afjónuðu vatni í 30 mínútur undir hljóðvistun og síðan var 0,9 g af FECL3 og 2,9 g af NAAC blandað í 60 mínútur. 20 ml af Atriplex laufþykkni var bætt við hrærðu lausnina með hrærslu og vinstri við 80 ° C í 8 klukkustundir. Svarta fjöðrunin sem myndaðist var síuð. Tilbúin nanocomposites voru þvegin með etanóli og boðavatni og síðan þurrkuð í lofttæmisofni við 50 ° C í 12 klukkustundir.
Skematískar og stafrænar ljósmyndir af grænum myndun RGO/NZVI og NZVI fléttna og fjarlægja DC sýklalyf úr menguðu vatni með Atriplex halimus útdrætti.
Í stuttu máli, eins og sýnt var á mynd 1, var 10 ml af járnklóríðlausn sem innihélt 0,05 m Fe3+ jóna bætt við dropatal í 20 ml af biturri laufútdráttarlausn í 60 mínútur með miðlungs upphitun og hrærslu, og þá var lausnin síðan skilvinduð við 14.000 snúninga á mínútu (Hermle, 15.000 snúninga á mínútu) í 15 mín. í lofttæmisofni við 60 ° C. á einni nóttu.
Plant-samstillt RGO/NZVI og NZVI samsett einkenndust af UV-sýnilegum litrófsgreiningum (T70/T80 Series UV/Vis Spectrophotometers, PG Instruments Ltd, Bretlandi) á skannasviðinu 200-800 nm. Til að greina landslag og stærðardreifingu RGO/NZVI og NZVI samsetningar, var notaður TEM litrófsgreining (Joel, JEM-2100F, Japan, hraðspenna 200 kV). Til að meta virknihópa sem geta verið þátttakendur í plöntuútdráttum sem bera ábyrgð á bata og stöðugleikaferli var FT-IR litrófsgreining framkvæmd (Jasco litrófsmæli á bilinu 4000-600 cm-1). Að auki var Zeta möguleg greiningartæki (Zetasizer Nano Zs Malvern) notuð til að rannsaka yfirborðshleðslu samstilltra nanóefna. Fyrir mælingar á röntgengeislun á duftformi nanóefnum var röntgengeislamælir (X'pert Pro, Holland) notaður og starfaði við straum (40 mA), spennu (45 kV) á 2θ sviðinu frá 20 ° til 80 ° og CUKA1 AO). Orkudreifandi röntgenmyndari (EDX) (Model JEOL JSM-IT100) var ábyrgt fyrir því að rannsaka frumsamsetningu þegar safnað var Al K-α einlita röntgengeislum frá -10 til 1350 eV á XPS, blettastærð 400 μm K-alfa (Thermo Fisher Scientific, USA) Sending orku alls litrófsins er 200 ev og þröngt litróf er 50 ev. Duftsýni er ýtt á sýnishorn sem er sett í tómarúmhólf. C 1 S litrófið var notað sem viðmiðun við 284,58 eV til að ákvarða bindandi orku.
Aðsogstilraunir voru gerðar til að prófa árangur samstilltu RGO/NZVI nanocomposites við að fjarlægja doxycycline (DC) úr vatnslausnum. Aðsogstilraunir voru gerðar í 25 ml erlenmeyer flöskum á hrista hraða 200 snúninga á svigrúm á svigrúm (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) við 298 K. með því að þynna DC stofnlausnina (1000 ppm) með tilboðnu vatni. Til að meta áhrif RGO/NSVI skammta á aðsogs skilvirkni var nanocomposites með mismunandi þyngd (0,01–0,07 g) bætt við 20 ml af DC lausn. Til að rannsaka hreyfiorka og aðsogs voru 0,05 g af aðsogsefninu sökkt í vatnslausn af Cd með upphafsstyrk (25–100 mg L - 1). Áhrif pH á fjarlægingu DC voru rannsökuð við pH (3–11) og upphafsstyrkur 50 mg L-1 við 25 ° C. Stilltu pH kerfisins með því að bæta við litlu magni af HCl eða NaOH lausn (Crison pH metra, pH metra, pH 25). Að auki voru áhrif viðbragðshitastigs á aðsogstilraunir á bilinu 25-55 ° C rannsökuð. Áhrif jónstyrks á aðsogsferlið voru rannsökuð með því að bæta við ýmsum styrk NaCl (0,01–4 mól L - 1) við upphafsstyrk DC 50 mg L - 1, pH 3 og 7), 25 ° C og aðsogsskammti 0,05 g. Aðsog DC sem ekki var aðsogað var mælt með því að nota tvöfalda geislunar UV-Vis litrófsmæli (T70/T80 Series, PG Instruments Ltd, Bretlandi) búinn 1,0 cm leiðarlengd kvarsbrettum við hámarks bylgjulengdir (λmax) 270 og 350 nm. Hlutfallsfjarlæging DC sýklalyfja (R%; Eq. 1) og aðsogsmagn DC, QT, Eq. 2 (mg/g) voru mæld með eftirfarandi jöfnu.
Þar sem %R er DC fjarlægingargeta ( %), CO er upphafsstyrkur DC á tíma 0, og C er DC styrkur á tíma t, í sömu röð (mg L-1).
Þar sem QE er magn DC aðsogaðs á hverja einingarmassa af adsorbentinu (mg G-1), CO og CE eru styrkur á núlli tíma og við jafnvægi, hver um sig (mg l-1), V er hljóðrúmmál lausnarinnar (L), og M er aðsogsmassinn (G).
SEM myndir (mynd 2A - C) sýna lagfæringu á RGO/NZVI samsettu með kúlulaga járn nanoparticles dreifð á yfirborði þess, sem bendir til árangursríkrar festingar NZVI NPs við RGO yfirborðið. Að auki eru nokkrar hrukkur í RGO laufinu, sem staðfestir að hópar sem innihalda súrefni sem innihalda samtímis endurreisn A. Halimus GO. Þessar stóru hrukkur virka sem staðir fyrir virkan hleðslu á NP -járni. NZVI myndir (mynd 2D-F) sýndu að kúlulaga járn NP voru mjög dreifðir og samanlagt ekki, sem er vegna lags eðlis grasafræðinnar í plöntuútdráttinum. Agnastærðin var breytileg innan 15–26 nm. Hins vegar hafa sum svæði mesoporous formgerð með uppbyggingu bunga og holrúms, sem getur veitt mikla aðsogsgetu NZVI, þar sem þau geta aukið möguleikann á að fella DC sameindir á yfirborði NZVI. Þegar rosa damaskus útdrátturinn var notaður við myndun NZVI, voru NP sem fengust, með óeðlilegum, með tómum og mismunandi formum, sem dró úr skilvirkni þeirra í Cr (VI) aðsog og jók viðbragðstíma 23. Niðurstöðurnar eru í samræmi við NZVI samstillt úr eik og mulberjablöðum, sem eru aðallega kúlulaga nanódeilur með ýmsum nanómetri stærðum án augljósrar þéttingar.
SEM myndir af RGO/NZVI (AC), NZVI (D, E) samsettum og EDX mynstri NZVI/RGO (G) og NZVI (H) samsetningar.
Elemental samsetning plantna samstilltra RGO/NZVI og NZVI samsetningar var rannsökuð með EDX (mynd 2G, H). Rannsóknir sýna að NZVI samanstendur af kolefni (38,29% af massa), súrefni (47,41% af massa) og járni (11,84% af massa), en aðrir þættir eins og fosfór24 eru einnig til staðar, sem hægt er að fá frá plöntuútdrætti. Að auki er hátt hlutfall kolefnis og súrefnis vegna nærveru plöntuefnafræðilegra úr plöntuútdráttum í NZVI sýnum undirlags. Þessir þættir dreifast jafnt á RGO en í mismunandi hlutföllum: C (39,16 wt %), O (46,98 wt %) og Fe (10,99 wt %), EDX RGO/NZVI sýnir einnig tilvist annarra þátta eins og S, sem geta tengst plöntuútdrætti, eru notaðir. Núverandi C: O hlutfall og járninnihald í RGO/NZVI samsettu með A. halimus er miklu betra en að nota tröllatré laufútdráttinn, þar sem það einkennir samsetningu C (23,44 wt.%), O (68,29 wt%) og Fe (8,27 wt.%). WT %) 25. Nataša o.fl., 2022 greindu frá svipaðri frumsamsetningu NZVI sem er samstillt úr eik og mulberjablöðum og staðfesti að pólýfenólhópar og aðrar sameindir sem eru í laufútdráttinum eru ábyrgir fyrir minnkunarferlinu.
Formgerð NZVI, sem var samstillt í plöntum (mynd S2A, B), var kúlulaga og að hluta óregluleg, með meðal agnastærð 23,09 ± 3,54 nm, þó komu fram keðjusamstöfar vegna van der Waals krafta og ferromagnetism. Þetta aðallega kornótt og kúlulaga agnað er í góðu samræmi við SEM niðurstöður. Svipuð athugun fannst af Abdelfatah o.fl. Árið 2021 þegar Castor Bean Leaf Extract var notað við nýmyndun NZVI11. Ruelas tuberosa laufþykkni NP sem notuð er sem afoxunarefni í NZVI hefur einnig kúlulaga lögun með 20 til 40 nm26 þvermál.
Hybrid RGO/NZVI samsettar TEM myndir (mynd S2C-D) sýndu að RGO er basalplan með jaðarbrotum og hrukkum sem veita margvíslegar hleðslustaðir fyrir NZVI NP; Þessi lagfærafræði staðfestir einnig árangursríka framleiðslu RGO. Að auki hafa NZVI NPS kúlulaga lögun með agnastærðum frá 5,32 til 27 nm og eru felld inn í RGO lagið með næstum einsleitri dreifingu. Tröllatré laufþykkni var notað til að mynda Fe NPS/RGO; Niðurstöður TEM staðfestu einnig að hrukkur í RGO laginu bættu dreifingu Fe NPs meira en hreint Fe NP og jók hvarfvirkni samsetningarinnar. Svipaðar niðurstöður fengust af Bagheri o.fl. 28 Þegar samsetturinn var framleiddur með ultrasonic tækni með meðaltal járn nanoparticle stærð um það bil 17,70 nm.
FTIR litróf A. halimus, NZVI, GO, RGO og RGO/NZVI samsetningar eru sýnd á myndum. 3a. Tilvist yfirborðs virkra hópa í laufum A. halimus birtist við 3336 cm-1, sem samsvarar pólýfenólum, og 1244 cm-1, sem samsvarar karbónýlhópum sem framleiddir eru með próteininu. Aðrir hópar eins og alkanar við 2918 cm-1, alkenes við 1647 cm-1 og Co-O-CO framlengingar við 1030 cm-1 hafa einnig sést, sem bendir til þess að plöntuþættir sem virka sem þéttingarefni og bera ábyrgð á bata frá Fe2+ til Fe0 og fara í RGO29. Almennt sýna NZVI litróf sömu frásogstoppar og bitur sykur, en með örlítið færða stöðu. Ákafur hljómsveit birtist við 3244 cm-1 sem tengist OH teygju titringi (fenólum), hámark við 1615 samsvarar C = C, og hljómsveitir við 1546 og 1011 cm-1 myndast vegna teygingar á C = O (pólýfenól og flavonoids), CN-CM-1 og 1190 voru einnig 1310 CM-1 og 1190. CM-1, hver um sig13. FTIR litróf GO sýnir nærveru margra hástyrks súrefnishópa, þar á meðal alkoxý (CO) teygjubandið við 1041 cm-1, epoxý (CO) teygjubandið við 1291 cm-1, C = O teygju. Hljómsveit C = C teygði titring við 1619 cm-1, hljómsveit við 1708 cm-1 og breið band af OH hóp sem teygir titring við 3384 cm-1 birtist, sem er staðfest með bættum Hummers aðferð, sem oxar grafítferlið með góðum árangri. Þegar samanburður er á RGO og RGO/NZVI samsettum við GO litróf er styrkleiki sumra súrefnis sem innihalda smitandi, svo sem OH við 3270 cm-1, verulega minnkaður, en aðrir, svo sem C = O við 1729 cm-1, minnka alveg. hvarf, sem benti til árangursríkra virknihópa sem innihalda súrefni í Go eftir A. Halimus þykkni. Nýir skarpar einkennandi tindar RGO við C = C spennu sjást í kringum 1560 og 1405 cm-1, sem staðfestir lækkun GO í RGO. Tilbrigði frá 1043 til 1015 cm-1 og frá 982 til 918 cm-1 sáust, hugsanlega vegna þess að plöntuefni var tekið upp. Weng o.fl., 2018 sá einnig um marktækan dempingu á súrefnisbundnum virknihópum í GO, sem staðfesti árangursríka myndun RGO með bioreduction, þar sem tröllatré laufútdráttar, sem voru notaðir til að mynda minnkað járngrafenoxíð samsetningar, sýndu nánari FTIR litróf í virkni hópanna. 33.
A. FTIR litróf Gallium, NZVI, RGO, GO, Composite RGO/NZVI (A). Roentgenogrammy Composites RGO, Go, NZVI og RGO/NZVI (B).
Myndun RGO/NZVI og NZVI samsetningar var að mestu leyti staðfest með röntgengeislunarmynstri (mynd 3B). Hástyrkur Fe0 hámarks sást við 2ɵ 44,5 °, sem samsvaraði vísitölu (110) (JCPDS nr. 06–0696) 11. Annar hámark við 35,1 ° af (311) planinu er rakið til magnetite Fe3O4, 63,2 ° getur tengst Miller vísitölu (440) plansins vegna nærveru ϒ-feooh (JCPDS nr. 17-0536) 34. Röntgenmynstur GO sýnir skarpa hámark við 2ɵ 10,3 ° og annan hámark við 21,1 °, sem bendir til fullkominnar flögnun á grafítinu og varpa ljósi á nærveru súrefnis sem innihalda hópa á yfirborði Go35. Samsett mynstur RGO og RGO/NZVI skráði hvarf einkennandi go tinda og myndun breiðra RGO tinda við 2ɵ 22,17 og 24,7 ° fyrir RGO og RGO/NZVI samsetningar, hver um sig, sem staðfesti árangursríka endurheimt GO með plöntuþykkni. Hins vegar, í samsettu RGO/NZVI mynstrinu, sáust viðbótar tindar sem tengjast grindarplaninu Fe0 (110) og BCC Fe0 (200) við 44,9 \ (^\ circ \) og 65,22 \ (^\ circ \), í sömu röð.
Zeta möguleikinn er möguleikinn á milli jónalaga sem fest er við yfirborð agna og vatnslausnar sem ákvarðar rafstöðueiginleika efnis og mælir stöðugleika þess. Hugsanleg greining á Zeta á plöntusamstilltum NZVI, GO og RGO/NZVI samsetningum sýndu stöðugleika þeirra vegna nærveru neikvæðra hleðslna -20,8, -22 og -27,4 mV, hver um sig, á yfirborði þeirra, eins og sýnt er á mynd S1A -C. . Slíkar niðurstöður eru í samræmi við nokkrar skýrslur sem nefna að lausnir sem innihalda agnir með Zeta möguleg gildi sem eru minna en -25 mV sýna yfirleitt mikla stöðugleika vegna rafstöðueiginleika milli þessara agna. Samsetning RGO og NZVI gerir samsettinu kleift að öðlast neikvæðari gjöld og hefur því meiri stöðugleika en annað hvort Go eða NZVI einn. Þess vegna mun fyrirbæri rafstöðueiginleika frávísun leiða til myndunar stöðugs RGO/NZVI39 samsetningar. Neikvæða yfirborð GO gerir það kleift að dreifa jafnt í vatnskennt miðil án þess að vera saman, sem skapar hagstæð skilyrði fyrir samspili við NZVI. Neikvæða hleðslan getur verið tengd viðveru mismunandi virkra hópa í biturri melónuútdráttnum, sem staðfestir einnig samspil GO og járn undanfara og plöntuútdráttarins til að mynda RGO og NZVI, hver um sig, og RGO/NZVI flókið. Þessi plöntusambönd geta einnig virkað sem lokunarefni, þar sem þau koma í veg fyrir að nanóagnirnar sem myndast og auka þannig stöðugleika þeirra40.
Elemental samsetning og gildisástand NZVI og RGO/NZVI samsetningar voru ákvörðuð með XPS (mynd 4). Heildar XPS rannsóknin sýndi að RGO/NZVI samsetningin samanstendur aðallega af þáttunum C, O og Fe, í samræmi við EDS kortlagningu (mynd 4F - H). C1S litrófið samanstendur af þremur tindum við 284,59 eV, 286,21 eV og 288,21 EV sem tákna CC, CO og C = O, í sömu röð. O1s litrófinu var skipt í þrjá tinda, þar af 531,17 eV, 532,97 eV og 535,45 eV, sem var úthlutað til O = CO, CO og engra hópa, í sömu röð. Hins vegar vísa topparnir í 710,43, 714,57 og 724,79 EV til Fe 2P3/2, Fe+3 og Fe P1/2, í sömu röð. XPS litróf NZVI (mynd 4C-E) sýndu toppana fyrir þættina C, O og Fe. Toppar 284,77, 286,25 og 287,62 EV staðfesta tilvist járn-kolefnis málmblöndur, þar sem þeir vísa til CC, C-OH og CO, hver um sig. O1S litrófið samsvaraði þremur toppum C - O/járnkarbónati (531,19 eV), hýdroxýl radíkal (532,4 eV) og O - C = O (533,47 eV). Toppurinn í 719,6 er rakinn til Fe0, en Feooh sýnir toppana í 717,3 og 723,7 eV, auk þess, toppurinn í 725,8 eV gefur til kynna tilvist Fe2O342,43.
XPS rannsóknir á NZVI og RGO/NZVI samsetningum, hver um sig (A, B). Full litróf NZVI C1s (C), Fe2p (D) og O1s (E) og RGO/NZVI C1S (F), Fe2P (G), O1S (H) samsett.
N2 aðsog/afsogshverfi (mynd 5a, b) sýnir að NZVI og RGO/NZVI samsetningarnar tilheyra tegund II. Að auki jókst sértækt yfirborð (SBET) NZVI úr 47.4549 í 152,52 m2/g eftir blindu með RGO. Hægt er að skýra þessa niðurstöðu með lækkun á segulmagnaðir eiginleikum NZVI eftir RGO -blindu og draga þannig úr samsöfnun agna og auka yfirborð samsetningarinnar. Að auki, eins og sýnt er á mynd 5C, er svitaholan (8,94 nm) RGO/NZVI samsetningarinnar hærra en upprunalega NZVI (2.873 nm). Þessi niðurstaða er í samræmi við El-Monaem o.fl. 45.
Til að meta aðsogsgetu til að fjarlægja DC milli RGO/NZVI samsetningar og upprunalegu NZVI, háð aukningu upphafsstyrksins, var gerður samanburður með því að bæta stöðugum skammti af hverjum aðsogandi (0,05 g) við DC við ýmsa upphafsstyrk. Rannsakað lausn [25]. –100 mg L - 1] við 25 ° C. Niðurstöðurnar sýndu að skilvirkni fjarlægingarinnar (94,6%) RGO/NZVI samsetningarinnar var hærri en upprunalega NZVI (90%) við lægri styrk (25 mg L-1). Hins vegar, þegar upphafsstyrkur var aukinn í 100 mg L-1, lækkaði skilvirkni RGO/NZVI og NZVI foreldra í 70% og 65%, í sömu röð (mynd 6A), sem getur verið vegna færri virkra staða og niðurbrots NZVI agna. Þvert á móti, RGO/NZVI sýndi meiri skilvirkni fjarlægðar DC, sem getur verið vegna samverkandi áhrifa milli RGO og NZVI, þar sem stöðugir virkir staðir sem eru tiltækir til aðsogs eru miklu hærri, og þegar um er að ræða RGO/NZVI, er hægt að aðsogast meira en ósnortið NZVI. Að auki, á mynd. 6b sýnir að aðsogsgeta RGO/NZVI og NZVI samsetningar jókst úr 9,4 mg/g í 30 mg/g og 9 mg/g, í sömu röð, með aukningu á upphafsstyrknum frá 25–100 mg/l. -1,1 til 28,73 mg G-1. Þess vegna var DC fjarlægingarhlutfall neikvætt í tengslum við upphafsstyrk DC, sem var vegna takmarkaðs fjölda viðbragðsmiðstöðva sem studd var af hverju aðsogsefni til aðsogs og fjarlægingar á DC í lausn. Þannig er hægt að álykta út frá þessum niðurstöðum að RGO/NZVI samsetningarnar hafa meiri skilvirkni aðsogs og minnkunar og RGO í samsetningu RGO/NZVI er hægt að nota bæði sem aðsogsefni og sem burðarefni.
Að fjarlægja skilvirkni og DC aðsogsgetu fyrir RGO/NZVI og NZVI samsett voru (a, b) [CO = 25 mg L-1–100 mg L-1, t = 25 ° C, skammtur = 0,05 g], pH. á aðsogsgetu og skilvirkni DC fjarlægðar á RGO/NZVI samsettum (C) [CO = 50 mg L - 1, pH = 3–11, t = 25 ° C, skammtur = 0,05 g].
PH lausn er mikilvægur þáttur í rannsókninni á aðsogsferlum þar sem það hefur áhrif á gráðu jónunar, sértækra og jónunar aðsogsefnisins. Tilraunin var framkvæmd við 25 ° C með stöðugum aðsogsskammti (0,05 g) og upphafsstyrkur 50 mg L-1 á pH sviðinu (3-11). Samkvæmt bókmenntagagnrýni46 er DC amfífílsameind með nokkrum jónanlegum virknihópum (fenólum, amínóhópum, alkóhólum) á ýmsum pH stigum. Fyrir vikið geta hinar ýmsu aðgerðir DC og tengd mannvirki á yfirborði RGO/NZVI samsetningar haft samskipti við rafstöðueiginleika og geta verið til sem katjón, zwitterions og anjón, DC sameindin er til sem katjónísk (DCH3+) við pH <3,3, zwitterionic (DCH20) 3,3 <ph <7,7 og Anionic (DCH - eða DC2 -). Fyrir vikið geta hinar ýmsu aðgerðir DC og tengdar mannvirki á yfirborði RGO/NZVI samsetningar haft áhrif á rafstöðueiginleika og geta verið til sem katjón, zwitterions og anjón, DC sameindin er til sem katjónísk (DCH3+) við pH <3,3, zwitterionic (DCH20) 3,3 <ph <7,7 og ANIONIC (DCH-eða DC2-) við 7.3 В р р hrein р þrótt р р р р р р æna с нанннннннн000 н ними сози atno/nzvi мнос hljómun кооовone йовone. электростатически и могут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК существует в виде катиона (DCH3+) при р <3,3, цвитер-enseнный (DCH20) 3,3 <Ph <7,7 и анионный (DCH- или dc2-) при ph 7,7. Fyrir vikið geta ýmsar aðgerðir DC og skyldra mannvirkja á yfirborði RGO/NZVI samsetningar haft áhrif á rafstöðueiginleik og geta verið til í formi katjóna, zwitterions og anjóns; DC sameindin er til sem katjón (DCH3+) við pH <3,3; Ionic (DCH20) 3,3 <pH <7,7 og anjónísk (DCH- eða DC2-) við 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 材料 表面 的 相关 结构 可能 会 发生 静电 相互 ， dc 分子 在 在 在 形式存在 形式存在 形式存在 形式存在 形式存在 两性离子 时 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 功能 功能 功能 因此 因此 因此 因此 因此 的 种 性 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 var和阴离子 (DCH- 或 dc2-) 在 pH 7,7。 Седователно, разичные фнции д и родвенных им сру на повikk эекекекbliks эекblik эекекblik иекight зесвоват в к щ щ ц ц ц undir ц ц м э э э э э э э э э undir э э э э э э undir э э э э э э undir к з э э gjörðar э й э gjör er að ц м м э э э э э э э э э э э gjör if röð катионныи (ц3+) при р <3,3. Þess vegna geta ýmsar aðgerðir DC og skyldra mannvirkja á yfirborði RGO/NZVI samsetningar farið í rafstöðueiginleikar og eru til í formi katjóna, zwitterions og anjóna, en DC sameindir eru katjónískar (DCH3+) við pH <3,3. О сесвует в ве цвитер-coum (DCH20) при 3,3 <ph <7,7 и аниона (DCH- ил dc2-) при ph 7,7. Það er til sem zwitterion (DCH20) við 3,3 <pH <7,7 og anjón (DCH- eða DC2-) við pH 7,7.Með aukningu á sýrustigi úr 3 í 7 jókst aðsogsgeta og skilvirkni DC fjarlægingar úr 11,2 mg/g (56%) í 17 mg/g (85%) (mynd 6C). Þegar sýrustigið jókst í 9 og 11 minnkaði aðsogsgeta og skilvirkni fjarlægingar nokkuð, úr 10,6 mg/g (53%) í 6 mg/g (30%), í sömu röð. Með aukningu á sýrustigi frá 3 í 7 voru DC aðallega til í formi zwitterions, sem gerði það að verkum að þeir náðu næstum því að laðast ekki til rafræna eða hrakaðir með RGO/NZVI samsetningum, aðallega með rafstöðueiginleikum. Þegar sýrustigið jókst yfir 8.2 var yfirborð aðsogsefnisins neikvætt hlaðið, þannig minnkaði aðsogsgeta og minnkaði vegna rafstöðueiginleika milli neikvætt hlaðins doxýcýklíns og yfirborðs aðsogsefnisins. Þessi þróun bendir til þess að DC aðsog á RGO/NZVI samsetningum sé mjög háð pH og bendir einnig til þess að RGO/NZVI samsetningar séu hentugir sem adsorbefni við súrt og hlutlaust aðstæður.
Áhrif hitastigs á aðsog vatnslausnar af DC voru framkvæmd við (25–55 ° C). Mynd 7a sýnir áhrif hitastigshækkunar á skilvirkni DC sýklalyfja á RGO/NZVI, það er ljóst að flutningsgeta og aðsogsgeta jókst úr 83,44% og 13,9 mg/g í 47% og 7,83 mg/g. , hver um sig. Þessi verulega lækkun getur stafað af aukningu á hitauppstreymi DC jóna, sem leiðir til afsogs47.
Áhrif hitastigs á skilvirkni fjarlægðar og aðsogsgetu CD á RGO/NZVI samsetningar (A) [CO = 50 mg L - 1, pH = 7, skammtur = 0,05 g], aðsogsskammtur við að fjarlægja skilvirkni og fjarlægja skilvirkni Cd áhrif upphafsstyrks á aðsogsgetu og skilvirkni DC fjarlægingar á RGO/NSVI Composite (B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) [B) 7, t = 25 ° C] (C, D) [CO = 25–100 mg L - 1, pH = 7, T = 25 ° C, skammtur = 0,05 g].
Áhrif þess að auka skammtinn á samsettu adsorbent RGO/NZVI úr 0,01 g til 0,07 g á skilvirkni og aðsogsgetu er sýnt á mynd. 7b. Aukning á skammti aðsogsefnisins leiddi til lækkunar á aðsogsgetu úr 33,43 mg/g í 6,74 mg/g. Með aukningu á aðsogsskammti úr 0,01 g í 0,07 g eykst skilvirkni fjarlægðar úr 66,8% í 96%, sem í samræmi við það getur tengst aukningu á fjölda virkra miðstöðva á yfirborð nanocomposite.
Áhrif upphafsstyrks á aðsogsgetu og skilvirkni fjarlægingar [25–100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, skammtur 0,05 g] voru rannsökuð. Þegar upphafsstyrkur var aukinn úr 25 mg L-1 í 100 mg L-1 lækkaði fjarlægingarhlutfall RGO/NZVI samsetningarinnar úr 94,6% í 65% (mynd 7C), líklega vegna þess að ekki er æskilegt virk staði. . Aðsogar Stór styrkur DC49. Aftur á móti, þegar upphafsstyrkur jókst, jókst aðsogsgeta einnig úr 9,4 mg/g í 30 mg/g þar til jafnvægi var náð (mynd 7D). Þessi óhjákvæmilegu viðbrögð eru vegna aukningar á drifkrafti með upphafsstyrk DC sem er meiri en DC jón fjöldaflutningsviðnám til að ná yfirborðinu 50 á RGO/NZVI samsettu.
Snertistími og hreyfiorka miða að því að skilja jafnvægis tíma aðsogs. Í fyrsta lagi var magn DC aðsogs á fyrstu 40 mínútum snertitímans um það bil helmingur af heildarupphæðinni sem var aðsogaður allan tímann (100 mínútur). Þó að DC sameindirnar í lausn reki sig og olli því að þær flytjast hratt yfir á yfirborð RGO/NZVI samsetningarinnar sem leiðir til verulegs aðsogs. Eftir 40 mínútur jókst DC aðsog smám saman og hægt þar til jafnvægi var náð eftir 60 mínútur (mynd 7D). Þar sem hæfileg upphæð er aðsoguð á fyrstu 40 mínútunum verða færri árekstrar við DC sameindir og færri virkir staðir verða tiltækir fyrir sameindir sem ekki eru aðsogaðar. Þess vegna er hægt að lækka aðsogshraða51.
Til að skilja betur aðsogshreyfingarnar voru notaðar línulóðir af gervi fyrstu röð (mynd 8A), gervi annarrar röð (mynd 8B) og Elovich (mynd 8C) hreyfiorka. Úr breytum sem fengust úr hreyfiorka (tafla S1) verður ljóst að gervi líkanið er besta líkanið til að lýsa aðsogshreyfi, þar sem R2 gildi er stillt hærra en í hinum tveimur gerðum. Einnig er líkt á milli reiknaðs aðsogsgetu (QE, CAL). Gervi-sekúndu röðin og tilraunagildin (QE, Exp.) Eru frekari vísbendingar um að gervi-sekúndna röðin sé betri fyrirmynd en aðrar gerðir. Eins og sýnt er í töflu 1 staðfesta gildi α (upphafs aðsogshraði) og ß (afsogastöð) að aðsogshraði er hærri en afsogshraði, sem bendir til þess að DC hafi tilhneigingu til að adsorb á skilvirkan hátt á RGO/NZVI52 samsettu. .
Línulegar aðsogshreyfimyndir af gervi-sekúndu röð (A), gervi-fyrsta röð (B) og Elovich (C) [CO = 25–100 mg L-1, pH = 7, T = 25 ° C, skammtur = 0,05 g].
Rannsóknir á aðsogshverfum hjálpa til við að ákvarða aðsogsgetu adsorbentsins (RGO/NRVI samsetningar) við ýmsa styrk adsorbats (DC) og hitastig kerfisins. Hámarks aðsogsgeta var reiknuð með því að nota Langmuir ísótherminn, sem benti til þess að aðsogið væri einsleitt og innihélt myndun adsorbats einlags á yfirborði aðsogsefnisins án samspils milli þeirra53. Tvö önnur víða notuð isotherm módel eru Freundlich og Temkin módelin. Þrátt fyrir að Freundlich líkanið sé ekki notað til að reikna útsogsgetuna, þá hjálpar það til að skilja ólíkan aðsogsferli og að laus störf á aðsogsefninu hafa mismunandi orku, meðan Temkin líkanið hjálpar til við að skilja eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika aðsog54.
Myndir 9A-C sýna línur lóðar af Langmuir, Freeindlich og Temkin gerðum, hver um sig. R2 gildin reiknað út frá Freundlich (mynd 9a) og Langmuir (mynd 9B) línur og kynnt í töflu 2 sýna að DC aðsog á RGO/NZVI samsettu fylgir Freundlich (0,996) og Langmuir (0,988) Isotherm líkönum og Temkin (0,985). Hámarks aðsogsgeta (QMAX), reiknuð með Langmuir Isotherm líkaninu, var 31,61 mg G-1. Að auki er reiknað gildi víddarlauss aðskilnaðarstuðuls (RL) á milli 0 og 1 (0,097), sem gefur til kynna hagstætt aðsogsferli. Annars gefur reiknað Freundlich stöðugur (n = 2.756) til kynna val á þessu frásogsferli. Samkvæmt línulegu líkaninu af Temkin ísómerminu (mynd 9C) er aðsog DC á RGO/NZVI samsettu líkamlegu aðsogsferli þar sem B er ˂ 82 kJ mol-1 (0,408) 55. Þrátt fyrir að líkamleg aðsog sé venjulega miðluð af veikum van der Waals sveitum, þarf bein aðsog á RGO/NZVI samsettum litlum aðsogsorku [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B) og Temkin (C) Línuleg aðsogseiningar [CO = 25–100 mg L - 1, pH = 7, T = 25 ° C, skammtur = 0,05 g]. Söguþráður Van't Hoff jöfnunnar fyrir DC aðsog með RGO/NZVI samsetningum (D) [CO = 25–100 mg L-1, pH = 7, t = 25–55 ° C og skammtur = 0,05 g].
Til að meta áhrif hvarfhitabreytinga á fjarlægingu DC frá RGO/NZVI samsettum voru hitafræðilegar breytur eins og óreiðubreytingar (ΔS), breytingar á enthalpy (ΔH) og frjáls orkubreyting (ΔG) reiknuð út frá jöfnum. 3 og 458.
þar sem \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{c} _ {e}} \) - varmodynamic jafnvægis stöðug, CE og CAE - RGO í lausn, hver um sig /nzvi dc styrk við yfirborðsjafnvægi. R og RT eru gas stöðug og aðsogshiti, í sömu röð. Að samsæri Ln Ke á móti 1/T gefur beina línu (mynd 9D) sem hægt er að ákvarða ∆S og ∆H.
Neikvætt ΔH gildi gefur til kynna að ferlið sé exothermic. Aftur á móti er ΔH gildi innan líkamlegs aðsogsferlis. Neikvætt ΔG gildi í töflu 3 benda til þess að aðsog sé mögulegt og ósjálfrátt. Neikvætt gildi Δs benda til mikillar röðunar á aðsogssameindum við fljótandi viðmótið (tafla 3).
Í töflu 4 er borið saman RGO/NZVI samsett við önnur adsorbents sem greint var frá í fyrri rannsóknum. Ljóst er að VGO/NCVI samsetningin hefur mikla aðsogsgetu og getur verið efnilegt efni til að fjarlægja DC sýklalyf úr vatni. Að auki er aðsog RGO/NZVI samsetningar hratt ferli með jafnvægistíma 60 mín. Hægt er að skýra framúrskarandi aðsogseiginleika RGO/NZVI samsetningarinnar með samverkandi áhrifum RGO og NZVI.
Myndir 10a, B sýna skynsamlega fyrirkomulag til að fjarlægja DC sýklalyf með RGO/NZVI og NZVI fléttunum. Samkvæmt niðurstöðum tilrauna á áhrif pH á skilvirkni DC aðsogs, með aukningu á sýrustigi frá 3 í 7, var DC aðsog á RGO/NZVI samsettu ekki stjórnað af rafstöðueiginleikum þar sem það virkaði sem zwitterion; Þess vegna hafði breyting á pH gildi ekki áhrif á aðsogsferlið. Í kjölfarið er hægt að stjórna aðsogskerfinu með milliverkunum sem ekki eru rafgreiningartengdir, svo sem vetnistenging, vatnsfælin áhrif og π-π stafla samspil milli RGO/NZVI samsetningar og DC66. Það er vel þekkt að fyrirkomulag arómatískra aðsogs á yfirborði lagskipta grafen hefur verið útskýrt með π - π stöflunar milliverkunum sem aðal drifkraftur. Samsettið er lagskipt efni svipað grafen með frásog hámark við 233 nm vegna π-π* umbreytingarinnar. Byggt á nærveru fjögurra arómatískra hringja í sameinda uppbyggingu DC adsorbatsins, gerðum við okkur í skyn að það sé fyrirkomulag π-π-stakkandi samspils milli arómatísks DC (π-rafeindaviðtaka) og svæðið sem er ríkt í π-rafeindrónum á RGO yfirborðið. /NZVI samsetningar. Að auki, eins og sýnt er á mynd. 10B, FTIR rannsóknir voru gerðar til að kanna sameinda samspil RGO/NZVI samsetningar við DC, og FTIR litróf RGO/NZVI samsetningar eftir DC aðsog eru sýnd á mynd 10B. 10b. Nýr toppur sést við 2111 cm-1, sem samsvarar ramma titring C = C tengisins, sem gefur til kynna tilvist samsvarandi lífrænna virknihópa á yfirborði 67 RGO/NZVI. Aðrir tindar breytast frá 1561 til 1548 cm-1 og frá 1399 til 1360 cm-1, sem staðfestir einnig að π-π samspil gegna mikilvægu hlutverki í aðsog grafen og lífrænna mengunarefna68,69. Eftir aðsog DC lækkaði styrkleiki sumra súrefnis sem innihalda súrefnis, svo sem OH, í 3270 cm-1, sem bendir til þess að vetnistenging sé einn af aðsogsaðferðum. Þannig, miðað við niðurstöðurnar, á sér stað DC aðsog á RGO/NZVI samsettinu aðallega vegna π-π stöflunar milliverkana og H-skuldabréfa.
Skynsamlegir aðsog DC sýklalyfja með RGO/NZVI og NZVI fléttum (A). FTIR aðsogsróf DC á RGO/NZVI og NZVI (B).
Styrkur frásogsbanda NZVI við 3244, 1615, 1546 og 1011 cm - 1 jókst eftir DC aðsog á NZVI (mynd 10B) samanborið við NZVI, sem ætti að tengjast samspili við mögulega virkni hópa karboxýlsýru O hópanna í DC. Hins vegar bendir þetta lægra hlutfall smits í öllum böndum sem fram komu engin marktæk breyting á aðsogs skilvirkni fytosynthetic adsorbents (NZVI) samanborið við NZVI fyrir aðsogsferlið. Samkvæmt nokkrum rannsóknum á DC að fjarlægja með NZVI71, þegar NZVI bregst við H2O, losna rafeindir og síðan er H+ notað til að framleiða mjög minnkandi virkt vetni. Að lokum samþykkja sum katjónísk efnasambönd rafeindir frá virku vetni, sem leiðir til -C = N og -C = C-, sem er rakið til klofnings bensenhringsins.
Pósttími: Nóv-14-2022