Dėkojame, kad apsilankėte Nature.com. Jūsų naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą. Kad galėtumėte naudotis visomis įmanomomis funkcijomis, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, siekdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę pateiksime be stilių ir „JavaScript“.
Šiame darbe pirmą kartą buvo susintetinti rGO/nZVI kompozitai, naudojant paprastą ir aplinkai nekenksmingą procedūrą, naudojant gelsvų soforos lapų ekstraktą kaip reduktorių ir stabilizatorių, siekiant laikytis „žaliosios“ chemijos principų, tokių kaip mažiau kenksminga cheminė sintezė. Sėkmingai kompozitų sintezei patvirtinti buvo panaudotos kelios priemonės, tokios kaip SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR ir dzeta potencialas, rodančios sėkmingą kompozitų gamybą. Naujų kompozitų ir gryno nZVI šalinimo pajėgumas esant įvairioms pradinėms antibiotiko doksiciklino koncentracijoms buvo palygintas siekiant ištirti rGO ir nZVI sinergetinį poveikį. Šalinimo sąlygomis, kai koncentracija buvo 25 mg L-1, 25 °C ir 0,05 g, gryno nZVI adsorbcinis šalinimo greitis buvo 90 %, o doksiciklino adsorbcinis šalinimo greitis rGO/nZVI kompozite siekė 94,6 %, patvirtindamas, kad nZVI ir rGO... Adsorbcijos procesas atitinka pseudo-antrosios eilės adsorbcijos procesą ir gerai atitinka Freundlicho modelį, kurio maksimali adsorbcijos talpa esant 25 °C temperatūrai ir pH 7 yra 31,61 mg g-1. Buvo pasiūlytas pagrįstas DC pašalinimo mechanizmas. Be to, rGO/nZVI kompozito pakartotinio naudojimo tikimybė po šešių iš eilės regeneracijos ciklų buvo 60 %.
Vandens trūkumas ir tarša dabar kelia rimtą grėsmę visoms šalims. Pastaraisiais metais vandens tarša, ypač antibiotikų tarša, padidėjo dėl padidėjusios gamybos ir vartojimo COVID-19 pandemijos metu1,2,3. Todėl veiksmingos technologijos, skirtos antibiotikams pašalinti iš nuotekų, sukūrimas yra neatidėliotina užduotis.
Vienas iš atsparių pusiau sintetinių tetraciklinų grupės antibiotikų yra doksiciklinas (DC)4,5. Pranešama, kad DC likučiai gruntiniame ir paviršiniame vandenyje negali būti metabolizuojami, metabolizuojama tik 20–50 %, o likusi dalis išsiskiria į aplinką, sukeldama rimtų aplinkos ir sveikatos problemų6.
Mažas DC kiekis gali sunaikinti vandens fotosintetinančius mikroorganizmus, kelti grėsmę antimikrobinių bakterijų plitimui ir padidinti atsparumą antimikrobinėms medžiagoms, todėl šį teršalą reikia pašalinti iš nuotekų. Natūralus DC skaidymasis vandenyje yra labai lėtas procesas. Fizikiniai ir cheminiai procesai, tokie kaip fotolizė, biodegradacija ir adsorbcija, gali skaidytis tik esant mažoms koncentracijoms ir labai mažu greičiu7,8. Tačiau ekonomiškiausias, paprasčiausias, ekologiškiausias, lengviausiai naudojamas ir efektyviausias metodas yra adsorbcija9,10.
Nano nulinės valentės geležies (nZVI) yra labai galinga medžiaga, galinti pašalinti iš vandens daugelį antibiotikų, įskaitant metronidazolį, diazepamą, ciprofloksaciną, chloramfenikolį ir tetracikliną. Šis gebėjimas atsiranda dėl nuostabių nZVI savybių, tokių kaip didelis reaktyvumas, didelis paviršiaus plotas ir daugybė išorinių jungimosi vietų11. Tačiau nZVI yra linkęs agreguotis vandeninėje terpėje dėl van der Velso jėgų ir didelių magnetinių savybių, o tai sumažina jo efektyvumą šalinant teršalus dėl oksido sluoksnių susidarymo, kurie slopina nZVI reaktyvumą10,12. nZVI dalelių aglomeraciją galima sumažinti modifikuojant jų paviršius paviršiaus aktyviosiomis medžiagomis ir polimerais arba derinant jas su kitomis nanomedžiagomis kompozitų pavidalu, o tai pasirodė esanti perspektyvus būdas pagerinti jų stabilumą aplinkoje13,14.
Grafenas yra dvimatė anglies nanomedžiaga, sudaryta iš sp2 hibridizuotų anglies atomų, išsidėsčiusių korio formos gardelėje. Ji pasižymi dideliu paviršiaus plotu, dideliu mechaniniu stiprumu, puikiu elektrokataliziniu aktyvumu, dideliu šilumos laidumu, greitu elektronų judrumu ir tinkama nešiklio medžiaga neorganinėms nanodalelėms laikyti ant jos paviršiaus. Metalo nanodalelių ir grafeno derinys gali gerokai viršyti kiekvienos medžiagos individualius privalumus ir dėl geresnių fizikinių ir cheminių savybių užtikrinti optimalų nanodalelių pasiskirstymą efektyvesniam vandens valymui15.
Augalų ekstraktai yra geriausia alternatyva kenksmingiems cheminiams reduktoriams, dažniausiai naudojamiems redukuoto grafeno oksido (rGO) ir nZVI sintezėje, nes jie yra prieinami, nebrangūs, gaminami vieno etapo, saugūs aplinkai ir gali būti naudojami kaip reduktoriai. Tokie kaip flavonoidai ir fenolio junginiai, taip pat veikia kaip stabilizatorius. Todėl šiame tyrime Atriplex halimus L. lapų ekstraktas buvo naudojamas kaip atstatomoji ir uždaromoji medžiaga rGO/nZVI kompozitų sintezei. Atriplex halimus iš Amaranthaceae šeimos yra azotą mėgstantis daugiametis krūmas, turintis platų geografinį paplitimą16.
Remiantis turima literatūra, Atriplex halimus (A. halimus) pirmą kartą buvo panaudotas rGO/nZVI kompozitams gaminti kaip ekonomiškas ir aplinkai nekenksmingas sintezės metodas. Taigi, šio darbo tikslas susideda iš keturių dalių: (1) rGO/nZVI ir pirminių nZVI kompozitų fitosintezė naudojant A. halimus vandens lapų ekstraktą, (2) fitosintezuotų kompozitų charakterizavimas naudojant kelis metodus, siekiant patvirtinti jų sėkmingą gamybą, (3) rGO ir nZVI sinergetinio poveikio adsorbuojant ir šalinant doksiciklino antibiotikų organinius teršalus tyrimas esant skirtingiems reakcijos parametrams, adsorbcijos proceso sąlygų optimizavimas, (3) kompozicinių medžiagų tyrimas įvairiuose nepertraukiamuose apdorojimuose po apdorojimo ciklo.
Doksiciklino hidrochloridas (DC, MM = 480,90, cheminė formulė C22H24N2O·HCl, 98%), geležies chlorido heksahidratas (FeCl3.6H2O, 97%), grafito milteliai, įsigyti iš „Sigma-Aldrich“, JAV. Natrio hidroksidas (NaOH, 97%), etanolis (C2H5OH, 99,9%) ir druskos rūgštis (HCl, 37%) buvo įsigyti iš „Merck“, JAV. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 ir MgCl2 buvo įsigyti iš „Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd.“. Visi reagentai yra didelio analizinio grynumo. Visiems vandeniniams tirpalams paruošti buvo naudojamas dukart distiliuotas vanduo.
Tipiniai A. halimus egzemplioriai buvo surinkti iš jų natūralios buveinės Nilo deltoje ir Egipto Viduržemio jūros pakrantėje. Augalinė medžiaga buvo surinkta laikantis taikomų nacionalinių ir tarptautinių gairių17. Profesorius Manalas Fawzi identifikavo augalų pavyzdžius pagal Boulosą18, o Aleksandrijos universiteto Aplinkos mokslų katedra leido rinkti tirtas augalų rūšis moksliniais tikslais. Pavyzdžių kvitai saugomi Tantos universiteto herbariume (TANE), kvitų Nr. 14 122–14 127, viešajame herbariume, kuris suteikia prieigą prie deponuotų medžiagų. Be to, norint pašalinti dulkes ar nešvarumus, augalo lapus reikia supjaustyti mažais gabalėliais, 3 kartus nuplauti tekančiu ir distiliuotu vandeniu, o tada išdžiovinti 50 °C temperatūroje. Augalas buvo susmulkintas, 5 g smulkių miltelių panardinta į 100 ml distiliuoto vandens ir maišoma 70 °C temperatūroje 20 min., kad būtų gautas ekstraktas. Gautas Bacillus nicotianae ekstraktas buvo filtruojamas per vatmano filtro popierių ir laikomas švariuose ir sterilizuotuose mėgintuvėliuose 4 °C temperatūroje tolesniam naudojimui.
Kaip parodyta 1 paveiksle, GO buvo pagamintas iš grafito miltelių modifikuotu Hummerso metodu. 10 mg GO miltelių buvo disperguota 50 ml dejonizuoto vandens 30 min. ultragarsu, o po to 0,9 g FeCl3 ir 2,9 g NaAc buvo maišomi 60 min. Į maišomą tirpalą buvo įpilta 20 ml atriplekso lapų ekstrakto ir palikta 80 °C temperatūroje 8 valandas. Gauta juoda suspensija buvo filtruojama. Paruošti nanokompozitai buvo plaunami etanoliu ir bidistiliuotu vandeniu, o po to džiovinami vakuuminėje krosnyje 50 °C temperatūroje 12 valandų.
Scheminės ir skaitmeninės rGO/nZVI ir nZVI kompleksų žaliosios sintezės bei DC antibiotikų pašalinimo iš užteršto vandens naudojant Atriplex halimus ekstraktą nuotraukos.
Trumpai tariant, kaip parodyta 1 paveiksle, į 20 ml karčiųjų lapų ekstrakto tirpalo 60 minučių, vidutiniškai kaitinant ir maišant, buvo lašinama 10 ml geležies chlorido tirpalo, kuriame yra 0,05 M Fe3+ jonų, o po to tirpalas 15 minučių centrifuguojamas 14 000 aps./min. greičiu (Hermle, 15 000 aps./min.), kad susidarytų juodos dalelės, kurios 3 kartus buvo plaunamos etanoliu ir distiliuotu vandeniu, o po to džiovinamos vakuuminėje krosnyje 60 °C temperatūroje per naktį.
Augaluose susintetinti rGO/nZVI ir nZVI kompozitai buvo apibūdinti UV-matomosios spektroskopijos metodu (T70/T80 serijos UV/Vis spektrofotometrai, PG Instruments Ltd, JK) skenavimo diapazone nuo 200 iki 800 nm. rGO/nZVI ir nZVI kompozitų topografijai ir dydžio pasiskirstymui analizuoti buvo naudojama TEM spektroskopija (JOEL, JEM-2100F, Japonija, greitinimo įtampa 200 kV). Augaliniuose ekstraktuose esančioms funkcinėms grupėms, atsakingoms už regeneracijos ir stabilizavimo procesą, įvertinti buvo atlikta FT-IR spektroskopija (JASCO spektrometras 4000–600 cm-1 diapazone). Be to, susintetintų nanomedžiagų paviršiaus krūviui tirti buvo naudojamas dzeta potencialo analizatorius („Zetasizer Nano ZS Malvern“). Rentgeno spindulių difrakcijos matavimams, atliktiems su miltelių pavidalo nanomedžiagomis, buvo naudojamas rentgeno spindulių difraktometras („X'PERT PRO“, Nyderlandai), veikiantis esant 40 mA srovei, 45 kV įtampai 2θ diapazone nuo 20° iki 80° ir CuKa1 spinduliuotei (\(\lambda =\) 1,54056 Ao). Energijos dispersijos rentgeno spindulių spektrometras (EDX) (modelis JEOL JSM-IT100) buvo atsakingas už elementų sudėties tyrimą, renkant Al K-α monochromatinius rentgeno spindulius nuo -10 iki 1350 eV XPS, 400 μm K-ALPHA taško dydis („Thermo Fisher Scientific“, JAV). Viso spektro perdavimo energija yra 200 eV, o siaurojo spektro - 50 eV. Miltelių pavidalo mėginys presuojamas ant mėginio laikiklio, kuris dedamas į vakuuminę kamerą. Ryšio energijai nustatyti kaip etalonas buvo naudojamas C 1 s spektras, esant 284,58 eV.
Adsorbcijos eksperimentai buvo atlikti siekiant ištirti susintetintų rGO/nZVI nanokompozitų efektyvumą šalinant doksicikliną (DC) iš vandeninių tirpalų. Adsorbcijos eksperimentai buvo atlikti 25 ml Erlenmejerio kolbose, 200 aps./min. greičiu, orbitinėje kratytuve („Stuart“, Orbital Shaker/SSL1), esant 298 K temperatūrai. DC pradinis tirpalas (1000 ppm) buvo praskiestas bidistiliuotu vandeniu. Siekiant įvertinti rGO/nSVI dozės poveikį adsorbcijos efektyvumui, į 20 ml DC tirpalo buvo įdėta skirtingo svorio (0,01–0,07 g) nanokompozitų. Kinetikai ir adsorbcijos izotermoms tirti 0,05 g adsorbento buvo panardinta į vandeninį CD tirpalą, kurio pradinė koncentracija (25–100 mg L–1). pH poveikis DC pašalinimui buvo tirtas esant pH (3–11) ir pradinei 50 mg L-1 koncentracijai 25 °C temperatūroje. Sistemos pH sureguliuotas įpilant nedidelį kiekį HCl arba NaOH tirpalo („Crison“ pH matuoklis, pH matuoklis, pH 25). Taip pat buvo tirta reakcijos temperatūros įtaka adsorbcijos eksperimentams 25–55 °C diapazone. Joninės stiprybės poveikis adsorbcijos procesui buvo tirtas įpilant įvairių koncentracijų NaCl (0,01–4 mol L–1), kai pradinė DC koncentracija buvo 50 mg L–1, pH 3 ir 7, 25 °C temperatūroje ir adsorbento dozė – 0,05 g. Neadsorbuotos DC adsorbcija buvo matuojama naudojant dvipluoštį UV-Vis spektrofotometrą (T70/T80 serija, PG Instruments Ltd, JK) su 1,0 cm ilgio kvarcinėmis kiuvetėmis, kurių maksimalus bangos ilgis (λmax) yra 270 ir 350 nm. DC antibiotikų pašalinimo procentas (R%; 1 lygtis) ir DC adsorbcijos kiekis, qt, lygtis. 2 (mg/g) buvo išmatuoti pagal šią lygtį.
kur %R yra DC šalinimo pajėgumas (%), Co yra pradinė DC koncentracija 0 laiko momentu, o C yra DC koncentracija t laiko momentu (mg L-1).
kur qe yra adsorbuotos DC kiekis adsorbento masės vienete (mg g-1), Co ir Ce yra koncentracijos atitinkamai nuliniu laiko momentu ir pusiausvyros metu (mg l-1), V yra tirpalo tūris (l), o m yra adsorbcijos reagento masė (g).
SEM vaizduose (2A–C pav.) matyti rGO/nZVI kompozito sluoksniuota morfologija su sferinėmis geležies nanodalelėmis, tolygiai išsklaidytomis jo paviršiuje, o tai rodo sėkmingą nZVI nanodalelių prisitvirtinimą prie rGO paviršiaus. Be to, rGO lape yra keletas raukšlių, patvirtinančių deguonies turinčių grupių pašalinimą kartu su A. halimus GO atkūrimu. Šios didelės raukšlės veikia kaip aktyvaus geležies nanodalelių įkrovimo vietos. nZVI vaizduose (2D–F pav.) parodyta, kad sferinės geležies nanodalelės buvo labai išsklaidytos ir nesikaupė, o tai lemia augalinio ekstrakto botaninių komponentų dengiamasis pobūdis. Dalelių dydis svyravo nuo 15 iki 26 nm. Tačiau kai kurie regionai turi mezoporinę morfologiją su iškilimų ir ertmių struktūra, kuri gali užtikrinti didelį efektyvų nZVI adsorbcijos pajėgumą, nes jie gali padidinti DC molekulių įstrigimo nZVI paviršiuje galimybę. Kai nZVI sintezei buvo naudojamas Damasko erškėtuogių ekstraktas, gautos nanodalelės buvo nehomogeniškos, su tuštumomis ir skirtingomis formomis, todėl sumažėjo jų efektyvumas Cr(VI) adsorbcijoje ir pailgėjo reakcijos laikas23. Rezultatai atitinka iš ąžuolo ir šilkmedžio lapų susintetintos nZVI rezultatus, kurie daugiausia yra sferinės nanodalelės, kurių nanometrų dydžiai yra įvairūs ir be akivaizdžios aglomeracijos.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) kompozitų SEM vaizdai ir nZVI/rGO (G) bei nZVI (H) kompozitų EDX diagramos.
Augalų susintetintų rGO/nZVI ir nZVI kompozitų elementinė sudėtis buvo tirta naudojant EDX (2G, H pav.). Tyrimai rodo, kad nZVI sudaro anglis (38,29 % masės), deguonis (47,41 % masės) ir geležis (11,84 % masės), tačiau yra ir kitų elementų, tokių kaip fosforas24, kurį galima gauti iš augalų ekstraktų. Be to, didelis anglies ir deguonies procentas atsiranda dėl fitocheminių medžiagų iš augalų ekstraktų požeminiuose nZVI mėginiuose. Šie elementai yra tolygiai pasiskirstę rGO, bet skirtingais santykiais: C (39,16 % masės), O (46,98 % masės) ir Fe (10,99 % masės). EDX rGO/nZVI taip pat rodo kitų elementų, tokių kaip S, kuris gali būti susijęs su augalų ekstraktais, buvimą. Dabartinis C:O santykis ir geležies kiekis rGO/nZVI kompozite, naudojant A. halimus, yra daug geresnis nei naudojant eukalipto lapų ekstraktą, nes jis apibūdina C (23,44 % masės), O (68,29 % masės) ir Fe (8,27 % masės). % masės 25 sudėtį. Nataša ir kt., 2022 m. pranešė apie panašią iš ąžuolo ir šilkmedžio lapų susintetinto nZVI elementinę sudėtį ir patvirtino, kad polifenolių grupės ir kitos lapų ekstrakte esančios molekulės yra atsakingos už redukcijos procesą.
Augaluose susintetinto nZVI morfologija (S2A, B pav.) buvo sferinė ir iš dalies netaisyklinga, vidutinis dalelių dydis buvo 23,09 ± 3,54 nm, tačiau dėl van der Valso jėgų ir feromagnetizmo buvo pastebėti grandinės agregatai. Ši vyraujanti granuliuota ir sferinė dalelių forma gerai atitinka SEM rezultatus. Panašų stebėjimą 2021 m. nustatė Abdelfatah ir kt., kai nZVI sintezėje buvo naudojamas ricinos pupelių lapų ekstraktas11. Ruelas tuberosa lapų ekstrakto nanodalelės, naudojamos kaip reduktorius nZVI, taip pat yra sferinės formos, jų skersmuo yra nuo 20 iki 40 nm26.
Hibridiniai rGO/nZVI kompoziciniai TEM vaizdai (S2C-D pav.) parodė, kad rGO yra bazinė plokštuma su kraštinėmis raukšlėmis ir raukšlėmis, suteikiančiomis daug vietų nZVI NP; ši sluoksniuota morfologija taip pat patvirtina sėkmingą rGO gamybą. Be to, nZVI NP yra sferinės formos, jų dalelių dydis yra nuo 5,32 iki 27 nm, ir jos yra įterptos į rGO sluoksnį beveik tolygiai pasiskirstę. Fe NP/rGO sintezei buvo naudojamas eukalipto lapų ekstraktas; TEM rezultatai taip pat patvirtino, kad raukšlės rGO sluoksnyje pagerino Fe NP dispersiją labiau nei grynos Fe NP ir padidino kompozitų reaktyvumą. Panašius rezultatus gavo Bagheri ir kt. 28, kai kompozitas buvo pagamintas naudojant ultragarso metodus, o vidutinis geležies nanodalelių dydis buvo maždaug 17,70 nm.
A. halimus, nZVI, GO, rGO ir rGO/nZVI kompozitų FTIR spektrai parodyti 3A pav. A. halimus lapų paviršiaus funkcinės grupės pastebimos ties 3336 cm⁻¹, kuri atitinka polifenolius, ir ties 1244 cm⁻¹, kuri atitinka baltymo gaminamas karbonilo grupes. Taip pat pastebėtos kitos grupės, tokios kaip alkanai ties 2918 cm⁻¹, alkenai ties 1647 cm⁻¹ ir CO-O-CO plėtiniai ties 1030 cm⁻¹, o tai rodo augalinių komponentų, kurie veikia kaip sandarinimo medžiagos ir yra atsakingi už Fe2+ virtimą Fe0 ir GO virtimą rGO29, buvimą. Apskritai nZVI spektruose matomos tos pačios absorbcijos smailės kaip ir karčiųjų cukrų, bet su šiek tiek pasislinkusia padėtimi. Ties 3244 cm⁻¹ atsiranda intensyvi juosta, susijusi su OH tempimo virpesiais (fenoliai), pikas ties 1615 atitinka C=C, o juostos ties 1546 ir 1011 cm⁻¹ atsiranda dėl C=O (polifenolių ir flavonoidų) tempimo, aromatinių aminų CN grupės ir alifatinių aminų grupės taip pat buvo stebimos atitinkamai ties 1310 cm⁻¹ ir 1190 cm⁻¹13. GO FTIR spektras rodo daugelio didelio intensyvumo deguonį turinčių grupių buvimą, įskaitant alkoksido (CO) tempimo juostą ties 1041 cm⁻¹, epoksidinės (CO) tempimo juostą ties 1291 cm⁻¹, C=O tempimą. Atsirado C=C tempimo virpesių juosta ties 1619 cm⁻¹, juosta ties 1708 cm⁻¹ ir plačia OH grupės tempimo virpesių juosta ties 3384 cm⁻¹, ką patvirtina patobulintas Hummerso metodas, kuris sėkmingai oksiduoja grafito procesą. Lyginant rGO ir rGO/nZVI kompozitų GO spektrus, kai kurių deguonį turinčių grupių, tokių kaip OH ties 3270 cm⁻¹, intensyvumas yra žymiai sumažėjęs, o kitų, tokių kaip C=O ties 1729 cm⁻¹, intensyvumas visiškai išnyko, o tai rodo, kad A. halimus ekstraktas sėkmingai pašalino deguonį turinčias funkcines grupes iš GO. Nauji ryškūs būdingi rGO pikai ties C=C įtampa stebimi apie 1560 ir 1405 cm⁻¹, o tai patvirtina GO redukciją į rGO. Buvo pastebėti pokyčiai nuo 1043 iki 1015 cm⁻¹ ir nuo 982 iki 918 cm⁻¹, galbūt dėl augalinės medžiagos įtraukimo31,32. Weng ir kt., 2018 m. taip pat pastebėjo reikšmingą deguonimi prisotintų funkcinių grupių susilpnėjimą GO, patvirtinantį sėkmingą rGO susidarymą bioredukcijos būdu, nes eukalipto lapų ekstraktai, kurie buvo naudojami redukuotų geležies grafeno oksido kompozitų sintezei, parodė artimesnius augalinių komponentų funkcinių grupių FTIR spektrus. 33.
A. Galio, nZVI, rGO, GO ir rGO/nZVI kompozito FTIR spektras (A). rGO, GO, nZVI ir rGO/nZVI kompozitų rentgenograma (B).
rGO/nZVI ir nZVI kompozitų susidarymas buvo daugiausia patvirtintas rentgeno spindulių difrakcijos diagramomis (3B pav.). Didelio intensyvumo Fe0 pikas pastebėtas ties 2Ɵ 44,5°, atitinkančiu indeksą (110) (JCPDS Nr. 06–0696)11. Kitas pikas ties 35,1° (311) plokštumoje priskiriamas magnetitui Fe3O4, 63,2° gali būti susijęs su Millerio indeksu (440) plokštumoje dėl ϒ-FeOOH buvimo (JCPDS Nr. 17-0536)34. GO rentgeno spindulių diagramoje matyti ryškus pikas ties 2Ɵ 10,3° ir kitas pikas ties 21,1°, rodantis visišką grafito nusilupavimą ir pabrėžiantis deguonies turinčių grupių buvimą GO35 paviršiuje. Sudėtiniuose rGO ir rGO/nZVI modeliuose užfiksuotas būdingų GO pikų išnykimas ir plačių rGO pikų susidarymas atitinkamai ties 2Ɵ 22,17 ir 24,7° rGO ir rGO/nZVI kompozitams, o tai patvirtino sėkmingą GO atgavimą augalų ekstraktais. Tačiau sudėtiniame rGO/nZVI modelyje buvo pastebėtos papildomos piko, susijusios su Fe0₂ (110) ir bcc Fe0₂ (200) gardelės plokštuma, atitinkamai ties 44,9\(^\circ\) ir 65,22\(^\circ\).
Dzeta potencialas yra potencialas tarp joninio sluoksnio, pritvirtinto prie dalelės paviršiaus, ir vandeninio tirpalo, kuris lemia medžiagos elektrostatines savybes ir matuoja jos stabilumą37. Augaluose susintetintų nZVI, GO ir rGO/nZVI kompozitų dzeta potencialo analizė parodė jų stabilumą dėl neigiamų krūvių, atitinkamai -20,8, -22 ir -27,4 mV, buvimo jų paviršiuje, kaip parodyta S1A-C paveiksluose. Tokie rezultatai atitinka kelias ataskaitas, kuriose minima, kad tirpalai, kuriuose yra dalelių, kurių dzeta potencialo vertės yra mažesnės nei -25 mV, paprastai pasižymi dideliu stabilumu dėl elektrostatinės stūmos tarp šių dalelių. rGO ir nZVI derinys leidžia kompozitui įgyti daugiau neigiamų krūvių ir todėl yra stabilesnis nei atskirai vartojami GO arba nZVI. Todėl elektrostatinės stūmos reiškinys lems stabilių rGO/nZVI39 kompozitų susidarymą. Neigiamas GO paviršius leidžia jam tolygiai disperguotis vandeninėje terpėje be aglomeracijos, o tai sukuria palankias sąlygas sąveikai su nZVI. Neigiamas krūvis gali būti susijęs su skirtingų funkcinių grupių buvimu karčiųjų melionų ekstrakte, o tai taip pat patvirtina GO ir geležies pirmtakų bei augalinio ekstrakto sąveiką, susidarant atitinkamai rGO ir nZVI, bei rGO/nZVI kompleksui. Šie augaliniai junginiai taip pat gali veikti kaip apsauginės medžiagos, nes jie neleidžia susidariusioms nanodalelėms agreguotis ir taip padidina jų stabilumą40.
nZVI ir rGO/nZVI kompozitų elementų sudėtis ir valentinės būsenos buvo nustatytos XPS metodu (4 pav.). Bendras XPS tyrimas parodė, kad rGO/nZVI kompozitą daugiausia sudaro elementai C, O ir Fe, kas atitinka EDS žemėlapius (4F–H pav.). C1s spektrą sudaro trys pikai ties 284,59 eV, 286,21 eV ir 288,21 eV, atitinkamai atitinkantys CC, CO ir C=O. O1s spektras buvo padalintas į tris pikus, įskaitant 531,17 eV, 532,97 eV ir 535,45 eV, kurie buvo priskirti atitinkamai O=CO, CO ir NO grupėms. Tačiau pikai ties 710,43, 714,57 ir 724,79 eV atitinka atitinkamai Fe2p3/2, Fe+3 ir Fep1/2. nZVI XPS spektruose (4C–E pav.) matyti elementų C, O ir Fe pikai. Piko vertės ties 284,77, 286,25 ir 287,62 eV patvirtina geležies ir anglies lydinių buvimą, nes jos atitinkamai nurodo CC, C-OH ir CO. O1s spektras atitiko tris piko vertes: C–O/geležies karbonatas (531,19 eV), hidroksilo radikalas (532,4 eV) ir O–C=O (533,47 eV). Piko vertė ties 719,6 priskiriama Fe0, o FeOOH piko vertė ties 717,3 ir 723,7 eV, be to, piko vertė ties 725,8 eV rodo Fe2O342,43 buvimą.
nZVI ir rGO/nZVI kompozitų XPS tyrimai (A, B). Pilni nZVI C1s (C), Fe2p (D) ir O1s (E) bei rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompozito spektrai.
N2 adsorbcijos/desorbcijos izoterma (5A, B pav.) rodo, kad nZVI ir rGO/nZVI kompozitai priklauso II tipui. Be to, po užblizginimo rGO nZVI savitasis paviršiaus plotas (SBET) padidėjo nuo 47,4549 iki 152,52 m2/g. Šį rezultatą galima paaiškinti nZVI magnetinių savybių sumažėjimu po užblizginimo rGO, dėl kurio sumažėjo dalelių agregacija ir padidėjo kompozitų paviršiaus plotas. Be to, kaip parodyta 5C pav., rGO/nZVI kompozito porų tūris (8,94 nm) yra didesnis nei pradinio nZVI (2,873 nm). Šis rezultatas sutampa su El-Monaem ir kt. 45 rezultatais.
Norint įvertinti rGO/nZVI kompozitų ir pradinio nZVI adsorbcijos pajėgumą pašalinti DC, priklausomai nuo pradinės koncentracijos padidėjimo, buvo atliktas palyginimas pridedant pastovią kiekvieno adsorbento dozę (0,05 g) į DC esant skirtingoms pradinėms koncentracijoms. Tiriamas tirpalas [25]. –100 mg l–1] 25 °C temperatūroje. Rezultatai parodė, kad rGO/nZVI kompozito pašalinimo efektyvumas (94,6 %) buvo didesnis nei pradinio nZVI (90 %) esant mažesnei koncentracijai (25 mg L-1). Tačiau padidinus pradinę koncentraciją iki 100 mg L-1, rGO/nZVI ir pirminio nZVI pašalinimo efektyvumas sumažėjo atitinkamai iki 70 % ir 65 % (6A pav.), o tai gali būti dėl mažesnio aktyviųjų vietų skaičiaus ir nZVI dalelių skaidymo. Priešingai, rGO/nZVI parodė didesnį DC šalinimo efektyvumą, o tai gali būti dėl sinergetinio poveikio tarp rGO ir nZVI, kai stabilių aktyvių adsorbcijos vietų yra daug daugiau, o rGO/nZVI atveju gali būti adsorbuojama daugiau DC nei sveiko nZVI. Be to, 6B paveiksle parodyta, kad rGO/nZVI ir nZVI kompozitų adsorbcijos pajėgumas padidėjo atitinkamai nuo 9,4 mg/g iki 30 mg/g ir 9 mg/g, padidėjus pradinei koncentracijai nuo 25–100 mg/l. -1,1 iki 28,73 mg g-1. Todėl DC šalinimo greitis neigiamai koreliavo su pradine DC koncentracija, o tai lėmė ribotas kiekvieno adsorbento palaikomų reakcijos centrų skaičius DC adsorbcijai ir šalinimui tirpale. Taigi, remiantis šiais rezultatais, galima daryti išvadą, kad rGO/nZVI kompozitai pasižymi didesniu adsorbcijos ir redukcijos efektyvumu, o rGO rGO/nZVI sudėtyje gali būti naudojamas tiek kaip adsorbentas, tiek kaip nešiklis.
rGO/nZVI ir nZVI kompozito šalinimo efektyvumas ir DC adsorbcijos pajėgumas buvo (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, dozė = 0,05 g], pH turėjo įtakos adsorbcijos pajėgumui ir DC šalinimo efektyvumui rGO/nZVI kompozituose (C) [Co = 50 mg l-1, pH = 3–11, T = 25 °C, dozė = 0,05 g].
Tirpalo pH yra labai svarbus veiksnys tiriant adsorbcijos procesus, nes jis turi įtakos adsorbento jonizacijos laipsniui, rūšių susidarymui ir jonizacijai. Eksperimentas buvo atliktas 25 °C temperatūroje, naudojant pastovią adsorbento dozę (0,05 g) ir pradinę 50 mg L-1 koncentraciją pH intervale (3–11). Remiantis literatūros apžvalga46, DC yra amfifilinė molekulė su keliomis jonizuojamomis funkcinėmis grupėmis (fenoliais, amino grupėmis, alkoholiais) esant įvairiems pH lygiams. Dėl to įvairios DC funkcijos ir susijusios struktūros rGO/nZVI kompozito paviršiuje gali sąveikauti elektrostatiškai ir egzistuoti kaip katijonai, cviterjonai ir anijonai, DC molekulė egzistuoja kaip katijoninė (DCH3+) esant pH < 3,3, cviterjoninė (DCH20) esant 3,3 < pH < 7,7 ir anijoninė (DCH− arba DC2−) esant pH 7,7. Dėl to įvairios DC funkcijos ir susijusios struktūros rGO/nZVI kompozito paviršiuje gali sąveikauti elektrostatiškai ir egzistuoti kaip katijonai, cviterjonai ir anijonai, DC molekulė egzistuoja kaip katijoninė (DCH3+) esant pH < 3,3, cviterjoninė (DCH20) esant 3,3 < pH < 7,7 ir anijoninė (DCH- arba DC2-) esant pH 7,7. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композвастита rGO/nZVI могуто электростатически и могут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК сущест (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Dėl to įvairios DC ir susijusių struktūrų funkcijos rGO/nZVI kompozito paviršiuje gali sąveikauti elektrostatiniu būdu ir egzistuoti katijonų, cviterjonų ir anijonų pavidalu; DC molekulė egzistuoja kaip katijonas (DCH3+) esant pH < 3,3; joninė (DCH20) esant 3,3 < pH < 7,7 ir anijoninė (DCH- arba DC2-) esant pH 7,7.因此，DC 的各种功能和rGO/nZVI复合材料表面的相关结构可能会发生静电相互作用，并可能以阳离子、两性离子和阴离子的形式存在，DC分子在pH < 3,3 时以阳离子 (DCH3+) 的形式存在，两性离子(DCH20) 3,3 < pH < 7,7 和阴离子 (DCH- 或DC2-) 在PH 7,7.因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可胏相互 ， 并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 分子 在 pH <3,3 痀阳离子 阳离子 阳离子 (dch3+)形式存在，两性离子(DCH20) 3,3 < pH < 7,7 和阴离子(DCH- 或DC2-) .7 Следовательно, различные функции ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI мопугут электростатические взаимодействия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, а молеякулы катионными (ДЦГ3+) при рН < 3,3. Todėl įvairios DC ir susijusių struktūrų funkcijos rGO/nZVI kompozito paviršiuje gali pradėti elektrostatinę sąveiką ir egzistuoti katijonų, cviterjonų ir anijonų pavidalu, o DC molekulės yra katijoninės (DCH3+) esant pH < 3,3. Он существует в виде цвиттер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 и аниона (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Jis egzistuoja kaip cviterjonas (DCH20) esant 3,3 < pH < 7,7, ir kaip anijonas (DCH- arba DC2-) esant pH 7,7.Padidėjus pH nuo 3 iki 7, DC adsorbcijos pajėgumas ir šalinimo efektyvumas padidėjo nuo 11,2 mg/g (56 %) iki 17 mg/g (85 %) (6C pav.). Tačiau, kai pH padidėjo iki 9 ir 11, adsorbcijos pajėgumas ir šalinimo efektyvumas šiek tiek sumažėjo – atitinkamai nuo 10,6 mg/g (53 %) iki 6 mg/g (30 %). Padidėjus pH nuo 3 iki 7, DC daugiausia egzistavo cviterjonų pavidalu, todėl jos beveik neelektrostatiškai traukė ar stūmė rGO/nZVI kompozitus, daugiausia dėl elektrostatinės sąveikos. PH padidėjus virš 8,2, adsorbento paviršius įgavo neigiamą krūvį, todėl adsorbcijos pajėgumas mažėjo dėl elektrostatinės stūmos tarp neigiamai įkrauto doksiciklino ir adsorbento paviršiaus. Ši tendencija rodo, kad DC adsorbcija ant rGO/nZVI kompozitų labai priklauso nuo pH, o rezultatai taip pat rodo, kad rGO/nZVI kompozitai tinka kaip adsorbentai rūgštinėmis ir neutraliomis sąlygomis.
Temperatūros poveikis DC vandeninio tirpalo adsorbcijai buvo tiriamas 25–55 °C temperatūroje. 7A paveiksle parodytas temperatūros padidėjimo poveikis DC antibiotikų šalinimo efektyvumui iš rGO/nZVI, aiškiai matyti, kad šalinimo pajėgumas ir adsorbcijos pajėgumas padidėjo atitinkamai nuo 83,44 % ir 13,9 mg/g iki 47 % ir 7,83 mg/g. Šis reikšmingas sumažėjimas gali būti dėl DC jonų šiluminės energijos padidėjimo, dėl kurio vyksta desorbcija47.
Temperatūros įtaka CD šalinimo efektyvumui ir adsorbcijos pajėgumui rGO/nZVI kompozituose (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, dozė = 0,05 g], adsorbento dozės įtaka CD šalinimo efektyvumui ir šalinimo efektyvumui; pradinės koncentracijos įtaka DC šalinimo adsorbcijos pajėgumui ir efektyvumui rGO/nSVI kompozite (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dozė = 0,05 g].
Kompozitinio adsorbento rGO/nZVI dozės padidinimo nuo 0,01 g iki 0,07 g poveikis pašalinimo efektyvumui ir adsorbcijos pajėgumui parodytas 7B paveiksle. Padidinus adsorbento dozę, adsorbcijos pajėgumas sumažėjo nuo 33,43 mg/g iki 6,74 mg/g. Tačiau padidinus adsorbento dozę nuo 0,01 g iki 0,07 g, pašalinimo efektyvumas padidėjo nuo 66,8 % iki 96 %, o tai atitinkamai gali būti susiję su aktyviųjų centrų skaičiaus padidėjimu nanokompozito paviršiuje.
Buvo tirtas pradinės koncentracijos poveikis adsorbcijos pajėgumui ir pašalinimo efektyvumui [25–100 mg L-1, 25 °C, pH 7, dozė 0,05 g]. Padidinus pradinę koncentraciją nuo 25 mg L-1 iki 100 mg L-1, rGO/nZVI kompozito pašalinimo procentas sumažėjo nuo 94,6 % iki 65 % (7C pav.), tikriausiai dėl norimų aktyviųjų vietų nebuvimo. . Adsorbuoja dideles DC49 koncentracijas. Kita vertus, didėjant pradinei koncentracijai, adsorbcijos pajėgumas taip pat padidėjo nuo 9,4 mg/g iki 30 mg/g, kol buvo pasiekta pusiausvyra (7D pav.). Ši neišvengiama reakcija atsiranda dėl varomosios jėgos padidėjimo, kai pradinė DC koncentracija yra didesnė už DC jonų masės perdavimo varžą, kad būtų pasiektas rGO/nZVI kompozito paviršius 50.
Kontaktinio laiko ir kinetikos tyrimais siekiama suprasti adsorbcijos pusiausvyros laiką. Pirma, per pirmąsias 40 kontaktinio laiko minučių adsorbuotos DC kiekis sudarė maždaug pusę viso per visą laiką (100 minučių) adsorbuoto kiekio. Tirpale esančios DC molekulės susiduria, todėl greitai migruoja į rGO/nZVI kompozito paviršių ir vyksta didelė adsorbcija. Po 40 minučių DC adsorbcija palaipsniui ir lėtai didėjo, kol po 60 minučių buvo pasiekta pusiausvyra (7D pav.). Kadangi per pirmąsias 40 minučių adsorbuojamas pakankamas kiekis, bus mažiau susidūrimų su DC molekulėmis ir mažiau aktyvių vietų bus prieinamos neadsorbuotoms molekulėms. Todėl adsorbcijos greitį galima sumažinti51.
Siekiant geriau suprasti adsorbcijos kinetiką, buvo panaudoti pseudo pirmosios eilės (8A pav.), pseudo antrosios eilės (8B pav.) ir Elovicho (8C pav.) kinetinių modelių linijiniai grafikai. Iš kinetinių tyrimų metu gautų parametrų (S1 lentelė) tampa aišku, kad pseudo antrosios eilės modelis yra geriausias adsorbcijos kinetikos aprašymo modelis, kuriame R2 vertė nustatyta didesnė nei kituose dviejuose modeliuose. Taip pat yra panašumų tarp apskaičiuotų adsorbcijos pajėgumų (qe, cal). Pseudo antrosios eilės ir eksperimentinės vertės (qe, exp.) yra dar vienas įrodymas, kad pseudo antrosios eilės modelis yra geresnis nei kiti modeliai. Kaip parodyta 1 lentelėje, α (pradinio adsorbcijos greičio) ir β (desorbcijos konstantos) vertės patvirtina, kad adsorbcijos greitis yra didesnis nei desorbcijos greitis, o tai rodo, kad DC linkusi efektyviai adsorbuotis ant rGO/nZVI52 kompozito.
Pseudoantrosios eilės (A), pseudopirmosios eilės (B) ir Elovicho (C) tiesinės adsorbcijos kinetikos grafikai [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, dozė = 0,05 g].
Adsorbcijos izotermių tyrimai padeda nustatyti adsorbento (RGO/nRVI kompozito) adsorbcijos pajėgumą esant įvairioms adsorbato koncentracijoms (DC) ir sistemos temperatūroms. Didžiausias adsorbcijos pajėgumas buvo apskaičiuotas naudojant Langmuiro izotermę, kuri parodė, kad adsorbcija buvo homogeniška ir apėmė adsorbato monosluoksnio susidarymą ant adsorbento paviršiaus be sąveikos tarp jų53. Kiti du plačiai naudojami izotermių modeliai yra Freundlicho ir Temkino modeliai. Nors Freundlicho modelis nenaudojamas adsorbcijos pajėgumui apskaičiuoti, jis padeda suprasti nevienalytį adsorbcijos procesą ir tai, kad vakansijos adsorbente turi skirtingą energiją, o Temkino modelis padeda suprasti fizikines ir chemines adsorbcijos savybes54.
9A–9C paveiksluose pateikti atitinkamai Langmuiro, Freindlicho ir Temkino modelių linijiniai grafikai. Iš Freundlicho (9A pav.) ir Langmuiro (9B pav.) linijinių grafikų apskaičiuotos ir 2 lentelėje pateiktos R2 vertės rodo, kad DC adsorbcija ant rGO/nZVI kompozito atitinka Freundlicho (0,996) ir Langmuiro (0,988) izotermų modelius bei Temkino (0,985) modelį. Maksimalus adsorbcijos pajėgumas (qmax), apskaičiuotas naudojant Langmuiro izotermos modelį, buvo 31,61 mg g-1. Be to, apskaičiuota bedimensio atskyrimo koeficiento (RL) vertė yra tarp 0 ir 1 (0,097), o tai rodo palankų adsorbcijos procesą. Priešingu atveju apskaičiuota Freundlicho konstanta (n = 2,756) rodo, kad šis absorbcijos procesas yra labiau linkęs į pirmenybę. Pagal Temkino izotermos tiesinį modelį (9C pav.), DC adsorbcija ant rGO/nZVI kompozito yra fizikinis adsorbcijos procesas, nes b yra ˂ 82 kJ mol-1 (0,408)55. Nors fizikinė adsorbcija paprastai vyksta dėl silpnų van der Valso jėgų, nuolatinės srovės adsorbcija ant rGO/nZVI kompozitų reikalauja mažos adsorbcijos energijos [56, 57].
Freundlicho (A), Langmuiro (B) ir Temkino (C) tiesinės adsorbcijos izotermos [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dozė = 0,05 g]. Van't Hoff lygties, skirtos DC adsorbcijai rGO/nZVI kompozituose, grafikas (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C ir dozė = 0,05 g].
Norint įvertinti reakcijos temperatūros pokyčio įtaką nuolatinės srovės pašalinimui iš rGO/nZVI kompozitų, termodinaminiai parametrai, tokie kaip entropijos pokytis (ΔS), entalpijos pokytis (ΔH) ir laisvosios energijos pokytis (ΔG), buvo apskaičiuoti pagal 3 ir 458 lygtis.
kur \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – termodinaminės pusiausvyros konstanta, Ce ir CAe – rGO tirpale, atitinkamai /nZVI DC koncentracijos paviršiaus pusiausvyros sąlygomis. R ir RT yra atitinkamai dujų konstanta ir adsorbcijos temperatūra. Nubraižius ln Ke pagal 1/T, gaunama tiesė (9D pav.), iš kurios galima nustatyti ∆S ir ∆H.
Neigiama ΔH vertė rodo, kad procesas yra egzoterminis. Kita vertus, ΔH vertė atitinka fizinės adsorbcijos procesą. Neigiamos ΔG vertės 3 lentelėje rodo, kad adsorbcija yra įmanoma ir savaiminė. Neigiamos ΔS vertės rodo aukštą adsorbento molekulių tvarką skysčio sąsajoje (3 lentelė).
4 lentelėje palyginamas rGO/nZVI kompozitas su kitais ankstesniuose tyrimuose aprašytais adsorbentais. Akivaizdu, kad VGO/nCVI kompozitas pasižymi dideliu adsorbcijos pajėgumu ir gali būti perspektyvi medžiaga DC antibiotikams pašalinti iš vandens. Be to, rGO/nZVI kompozitų adsorbcija yra greitas procesas, kurio pusiausvyros laikas yra 60 min. Puikias rGO/nZVI kompozitų adsorbcijos savybes galima paaiškinti rGO ir nZVI sinergetiniu poveikiu.
10A ir 10B paveiksluose pavaizduotas racionalus DC antibiotikų pašalinimo mechanizmas, kurį atlieka rGO/nZVI ir nZVI kompleksai. Remiantis pH įtakos DC adsorbcijos efektyvumui eksperimentų rezultatais, padidėjus pH nuo 3 iki 7, DC adsorbcija ant rGO/nZVI kompozito nebuvo kontroliuojama elektrostatinių sąveikų, nes jis veikė kaip cviterionas; todėl pH vertės pokytis neturėjo įtakos adsorbcijos procesui. Vėliau adsorbcijos mechanizmą galima valdyti neelektrostatinėmis sąveikomis, tokiomis kaip vandeniliniai ryšiai, hidrofobiniai efektai ir π-π sąveikos tarp rGO/nZVI kompozito ir DC66. Gerai žinoma, kad aromatinių adsorbatų mechanizmas sluoksniuoto grafeno paviršiuose buvo paaiškintas π–π sąveikos sąveikomis kaip pagrindine varomąja jėga. Kompozitas yra sluoksniuota medžiaga, panaši į grafeną, kurios absorbcijos maksimumas yra ties 233 nm dėl π-π* perėjimo. Remdamiesi keturių aromatinių žiedų buvimu DC adsorbato molekulinėje struktūroje, iškėlėme hipotezę, kad egzistuoja π-π sąveikos mechanizmas tarp aromatinės DC (π-elektronų akceptoriaus) ir regiono, kuriame gausu π-elektronų, ant RGO paviršiaus. /nZVI kompozitai. Be to, kaip parodyta 10B paveiksle, buvo atlikti FTIR tyrimai, siekiant ištirti rGO/nZVI kompozitų molekulinę sąveiką su DC, o rGO/nZVI kompozitų FTIR spektrai po DC adsorbcijos parodyti 10B paveiksle. 10b. Naujas pikas stebimas ties 2111 cm-1, kuris atitinka C=C jungties karkaso vibraciją, kuri rodo atitinkamų organinių funkcinių grupių buvimą 67 rGO/nZVI paviršiuje. Kitų smailių bangos ilgis pasislenka nuo 1561 iki 1548 cm⁻¹ ir nuo 1399 iki 1360 cm⁻¹, o tai taip pat patvirtina, kad π-π sąveikos vaidina svarbų vaidmenį grafeno ir organinių teršalų adsorbcijoje68,69. Po DC adsorbcijos kai kurių deguonį turinčių grupių, tokių kaip OH, intensyvumas sumažėjo iki 3270 cm⁻¹, o tai rodo, kad vandeniliniai ryšiai yra vienas iš adsorbcijos mechanizmų. Taigi, remiantis rezultatais, DC adsorbcija ant rGO/nZVI kompozito vyksta daugiausia dėl π-π sąveikų ir vandenilinių jungčių.
Racionalus DC antibiotikų adsorbcijos mechanizmas rGO/nZVI ir nZVI kompleksuose (A). DC FTIR adsorbcijos spektrai ant rGO/nZVI ir nZVI (B).
nZVI sugerties juostų intensyvumas ties 3244, 1615, 1546 ir 1011 cm–1 padidėjo po DC adsorbcijos ant nZVI (10B pav.), palyginti su nZVI, o tai turėtų būti susiję su sąveika su galimomis karboksirūgščių O grupių funkcinėmis grupėmis DC. Tačiau šis mažesnis perdavimo procentas visose stebėtose juostose rodo, kad fitosintetinio adsorbento (nZVI) adsorbcijos efektyvumas reikšmingai nepasikeitė, palyginti su nZVI prieš adsorbcijos procesą. Remiantis kai kuriais DC šalinimo tyrimais su nZVI71, kai nZVI reaguoja su H2O, išsiskiria elektronai, o tada H+ naudojamas labai redukuojamam aktyviam vandeniliui gaminti. Galiausiai, kai kurie katijoniniai junginiai priima elektronus iš aktyvaus vandenilio, todėl susidaro -C=N ir -C=C-, o tai priskiriama benzeno žiedo skilimui.
Įrašo laikas: 2022 m. lapkričio 14 d.