പച്ച സിന്തറ്റിക് റിഡ്യൂസ്ഡ് ഗ്രാഫീൻ ഓക്സൈഡും നാനോ-സീറോ ഇരുമ്പ് കോംപ്ലക്സുകളും ഉപയോഗിച്ച് വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് ഡോക്സിസൈക്ലിൻ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ സിനർജിസ്റ്റിക് ആയി നീക്കംചെയ്യൽ.

Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് പരിമിതമായ CSS പിന്തുണ മാത്രമേ ഉള്ളൂ. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്ഡേറ്റ് ചെയ്ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ ഇന്റർനെറ്റ് എക്സ്പ്ലോററിൽ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക). അതേസമയം, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, സ്റ്റൈലുകളും ജാവാസ്ക്രിപ്റ്റും ഇല്ലാതെ ഞങ്ങൾ സൈറ്റ് റെൻഡർ ചെയ്യും.
ഈ പ്രവർത്തനത്തിൽ, സോഫോറ മഞ്ഞകലർന്ന ഇല സത്ത് ഒരു റിഡ്യൂസിംഗ് ഏജന്റായും സ്റ്റെബിലൈസറായും ഉപയോഗിച്ച്, "പച്ച" രസതന്ത്രത്തിന്റെ തത്വങ്ങൾ പാലിക്കുന്നതിനായി, ലളിതവും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവുമായ ഒരു നടപടിക്രമം ഉപയോഗിച്ച് rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾ ആദ്യമായി സമന്വയിപ്പിച്ചു, ഉദാഹരണത്തിന്, ദോഷകരമല്ലാത്ത രാസസംയോജനം. വിജയകരമായ സംയുക്ത നിർമ്മാണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്ന SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, സീറ്റ പൊട്ടൻഷ്യൽ തുടങ്ങിയ സംയുക്തങ്ങളുടെ വിജയകരമായ സമന്വയത്തെ സാധൂകരിക്കാൻ നിരവധി ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. ആൻറിബയോട്ടിക് ഡോക്സിസൈക്ലിനിന്റെ വിവിധ ആരംഭ സാന്ദ്രതകളിലെ നോവൽ സംയുക്തങ്ങളുടെയും ശുദ്ധമായ nZVI യുടെയും നീക്കം ചെയ്യാനുള്ള ശേഷി rGO യും nZVI യും തമ്മിലുള്ള സിനർജിസ്റ്റിക് പ്രഭാവം അന്വേഷിക്കുന്നതിന് താരതമ്യം ചെയ്തു. 25mg L-1, 25°C, 0.05g എന്നിവയുടെ നീക്കം ചെയ്യൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ശുദ്ധമായ nZVI യുടെ അഡ്‌സോർപ്റ്റീവ് നീക്കംചെയ്യൽ നിരക്ക് 90% ആയിരുന്നു, അതേസമയം rGO/nZVI സംയുക്തം വഴി ഡോക്സിസൈക്ലിനിന്റെ അഡ്‌സോർപ്റ്റീവ് നീക്കംചെയ്യൽ നിരക്ക് 94.6% ൽ എത്തി, ഇത് nZVI യും rGO യും ആണെന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചു. അഡ്‌സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയ ഒരു കപട-രണ്ടാം ക്രമത്തിന് സമാനമാണ്, കൂടാതെ 25 °C ലും pH 7 ലും 31.61 mg g-1 എന്ന പരമാവധി അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷിയുള്ള ഫ്രോയിഡ്‌ലിച്ച് മോഡലുമായി നല്ല യോജിപ്പിലാണ്. DC നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ന്യായമായ ഒരു സംവിധാനം നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. കൂടാതെ, തുടർച്ചയായ ആറ് പുനരുജ്ജീവന ചക്രങ്ങൾക്ക് ശേഷം rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ പുനരുപയോഗക്ഷമത 60% ആയിരുന്നു.
ജലക്ഷാമവും മലിനീകരണവും ഇപ്പോൾ എല്ലാ രാജ്യങ്ങൾക്കും ഗുരുതരമായ ഭീഷണിയാണ്. സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, COVID-19 പാൻഡെമിക് സമയത്ത് വർദ്ധിച്ച ഉൽപാദനവും ഉപഭോഗവും കാരണം ജലമലിനീകരണം, പ്രത്യേകിച്ച് ആൻറിബയോട്ടിക് മലിനീകരണം വർദ്ധിച്ചു. അതിനാൽ, മലിനജലത്തിലെ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ ഇല്ലാതാക്കുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ ഒരു സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിക്കുക എന്നത് ഒരു അടിയന്തര കടമയാണ്.
ടെട്രാസൈക്ലിൻ ഗ്രൂപ്പിൽ നിന്നുള്ള പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള സെമി-സിന്തറ്റിക് ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളിൽ ഒന്നാണ് ഡോക്സിസൈക്ലിൻ (DC)4,5. ഭൂഗർഭജലത്തിലെയും ഉപരിതല ജലത്തിലെയും DC അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉപാപചയമാക്കാൻ കഴിയില്ലെന്നും, 20-50% മാത്രമേ ഉപാപചയമാക്കപ്പെടുന്നുള്ളൂവെന്നും ബാക്കിയുള്ളവ പരിസ്ഥിതിയിലേക്ക് പുറത്തുവിടുന്നുവെന്നും ഇത് ഗുരുതരമായ പാരിസ്ഥിതിക, ആരോഗ്യ പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുമെന്നും റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്6.
കുറഞ്ഞ അളവിൽ ഡിസിയുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നത് ജലത്തിലെ ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ കൊല്ലുകയും ആന്റിമൈക്രോബയൽ ബാക്ടീരിയകളുടെ വ്യാപനത്തിന് ഭീഷണിയാകുകയും ആന്റിമൈക്രോബയൽ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും, അതിനാൽ ഈ മലിനീകരണം മലിനജലത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യണം. വെള്ളത്തിൽ ഡിസിയുടെ സ്വാഭാവികമായ ഡീഗ്രഡേഷൻ വളരെ മന്ദഗതിയിലുള്ള പ്രക്രിയയാണ്. ഫോട്ടോലൈസിസ്, ബയോഡീഗ്രഡേഷൻ, അഡോർപ്ഷൻ തുടങ്ങിയ ഭൗതിക-രാസ പ്രക്രിയകൾ കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിലും വളരെ കുറഞ്ഞ നിരക്കിലും മാത്രമേ ഡീഗ്രഡേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയൂ7,8. എന്നിരുന്നാലും, ഏറ്റവും സാമ്പത്തികവും ലളിതവും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവും കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ എളുപ്പമുള്ളതും കാര്യക്ഷമവുമായ രീതി അഡോർപ്ഷൻ9,10 ആണ്.
മെട്രോണിഡാസോൾ, ഡയസെപാം, സിപ്രോഫ്ലോക്സാസിൻ, ക്ലോറാംഫെനിക്കോൾ, ടെട്രാസൈക്ലിൻ എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന വളരെ ശക്തമായ ഒരു വസ്തുവാണ് നാനോ സീറോ വാലന്റ് ഇരുമ്പ് (nZVI). ഉയർന്ന പ്രതിപ്രവർത്തനം, വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, നിരവധി ബാഹ്യ ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റുകൾ എന്നിങ്ങനെ nZVI-യുടെ അത്ഭുതകരമായ ഗുണങ്ങളാണ് ഈ കഴിവ്. എന്നിരുന്നാലും, വാൻ ഡെർ വെൽസ് ശക്തികളും ഉയർന്ന കാന്തിക ഗുണങ്ങളും കാരണം nZVI ജലീയ മാധ്യമങ്ങളിൽ കൂടിച്ചേരലിന് സാധ്യതയുണ്ട്, ഇത് nZVI10,12 ന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ തടയുന്ന ഓക്സൈഡ് പാളികളുടെ രൂപീകരണം മൂലം മലിനീകരണം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിൽ അതിന്റെ ഫലപ്രാപ്തി കുറയ്ക്കുന്നു. സർഫാക്റ്റന്റുകളും പോളിമറുകളും ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ ഉപരിതലങ്ങൾ പരിഷ്കരിക്കുന്നതിലൂടെയോ അല്ലെങ്കിൽ സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ മറ്റ് നാനോമെറ്റീരിയലുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ചോ nZVI കണങ്ങളുടെ സംയോജനം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും, ഇത് പരിസ്ഥിതിയിൽ അവയുടെ സ്ഥിരത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രായോഗിക സമീപനമാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്13,14.
ഗ്രാഫീൻ ഒരു ഹണികോമ്പ് ലാറ്റിസിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്ന sp2-ഹൈബ്രിഡൈസ്ഡ് കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഒരു ദ്വിമാന കാർബൺ നാനോമെറ്റീരിയലാണ്. ഇതിന് വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം, ഗണ്യമായ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി, മികച്ച ഇലക്ട്രോകാറ്റലിറ്റിക് പ്രവർത്തനം, ഉയർന്ന താപ ചാലകത, വേഗത്തിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ മൊബിലിറ്റി, അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ അജൈവ നാനോകണങ്ങളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു കാരിയർ മെറ്റീരിയൽ എന്നിവയുണ്ട്. ലോഹ നാനോകണങ്ങളുടെയും ഗ്രാഫീനിന്റെയും സംയോജനം ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും വ്യക്തിഗത ഗുണങ്ങളെ വളരെയധികം മറികടക്കും, കൂടാതെ അതിന്റെ മികച്ച ഭൗതിക, രാസ ഗുണങ്ങൾ കാരണം, കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ ജല സംസ്കരണത്തിനായി നാനോകണങ്ങളുടെ ഒപ്റ്റിമൽ വിതരണം നൽകുന്നു.
റിഡ്യൂസ്ഡ് ഗ്രാഫീൻ ഓക്സൈഡ് (rGO), nZVI എന്നിവയുടെ സമന്വയത്തിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ദോഷകരമായ രാസ റിഡ്യൂസിംഗ് ഏജന്റുകൾക്ക് ഏറ്റവും മികച്ച ബദലാണ് സസ്യ സത്ത്, കാരണം അവ ലഭ്യമാണ്, വിലകുറഞ്ഞത്, ഒറ്റത്തവണ മാത്രം ഉപയോഗിക്കാവുന്നത്, പരിസ്ഥിതിക്ക് സുരക്ഷിതം, കൂടാതെ റിഡ്യൂസിംഗ് ഏജന്റുകളായി ഉപയോഗിക്കാം. ഫ്ലേവനോയ്ഡുകൾ, ഫിനോളിക് സംയുക്തങ്ങൾ എന്നിവ പോലെ തന്നെ ഇവയും ഒരു സ്റ്റെബിലൈസറായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഈ പഠനത്തിൽ rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ സമന്വയത്തിനായി റിപ്പയറിംഗ്, ക്ലോസിംഗ് ഏജന്റായി ആട്രിപ്ലെക്സ് ഹാലിമസ് എൽ. ഇല സത്ത് ഉപയോഗിച്ചു. അമരന്തേസി കുടുംബത്തിൽ നിന്നുള്ള ആട്രിപ്ലെക്സ് ഹാലിമസ് വിശാലമായ ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ ശ്രേണിയിലുള്ള ഒരു നൈട്രജൻ ഇഷ്ടപ്പെടുന്ന വറ്റാത്ത കുറ്റിച്ചെടിയാണ്16.
ലഭ്യമായ സാഹിത്യമനുസരിച്ച്, ആട്രിപ്ലെക്സ് ഹാലിമസ് (എ. ഹാലിമസ്) ആദ്യമായി rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചത് സാമ്പത്തികവും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദവുമായ ഒരു സിന്തസിസ് രീതി എന്ന നിലയിലാണ്. അതിനാൽ, ഈ കൃതിയുടെ ലക്ഷ്യം നാല് ഭാഗങ്ങളാണ്: (1) A. ഹാലിമസ് ജല ഇല സത്ത് ഉപയോഗിച്ചുള്ള rGO/nZVI, പാരന്റൽ nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ ഫൈറ്റോസിന്തസിസ്, (2) വിജയകരമായ നിർമ്മാണം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന് ഒന്നിലധികം രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് ഫൈറ്റോസിന്തസൈസ് ചെയ്ത സംയുക്തങ്ങളുടെ സ്വഭാവം, (3) വ്യത്യസ്ത പ്രതിപ്രവർത്തന പാരാമീറ്ററുകൾക്ക് കീഴിൽ ഡോക്സിസൈക്ലിൻ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളുടെ ജൈവ മാലിന്യങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിലും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിലും rGO, nZVI എന്നിവയുടെ സിനർജിസ്റ്റിക് പ്രഭാവം പഠിക്കുക, അഡോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയുടെ സാഹചര്യങ്ങൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക, (3) പ്രോസസ്സിംഗ് സൈക്കിളിന് ശേഷമുള്ള വിവിധ തുടർച്ചയായ ചികിത്സകളിൽ സംയോജിത വസ്തുക്കൾ അന്വേഷിക്കുക.
ഡോക്സിസൈക്ലിൻ ഹൈഡ്രോക്ലോറൈഡ് (DC, MM = 480.90, കെമിക്കൽ ഫോർമുല C22H24N2O·HCl, 98%), ഇരുമ്പ് ക്ലോറൈഡ് ഹെക്സാഹൈഡ്രേറ്റ് (FeCl3.6H2O, 97%), സിഗ്മ-ആൽഡ്രിച്ച്, യുഎസ്എയിൽ നിന്ന് വാങ്ങിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് പൊടി. സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് (NaOH, 97%), എത്തനോൾ (C2H5OH, 99.9%), ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ് (HCl, 37%) എന്നിവ യുഎസ്എയിൽ നിന്ന് വാങ്ങിയതാണ്. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2, MgCl2 എന്നിവ ടിയാൻജിൻ കോമിയോ കെമിക്കൽ റീജന്റ് കമ്പനി ലിമിറ്റഡിൽ നിന്ന് വാങ്ങി. എല്ലാ റിയാക്ടറുകളും ഉയർന്ന വിശകലന പരിശുദ്ധിയാണ്. എല്ലാ ജലീയ ലായനികളും തയ്യാറാക്കാൻ ഇരട്ട-വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളം ഉപയോഗിച്ചു.
നൈൽ ഡെൽറ്റയിലെയും ഈജിപ്തിലെ മെഡിറ്ററേനിയൻ തീരപ്രദേശങ്ങളിലെയും അവയുടെ സ്വാഭാവിക ആവാസവ്യവസ്ഥയിൽ നിന്ന് എ. ഹാലിമസിന്റെ പ്രതിനിധി മാതൃകകൾ ശേഖരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ബാധകമായ ദേശീയ, അന്തർദേശീയ മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശങ്ങൾ അനുസരിച്ചാണ് സസ്യ വസ്തുക്കൾ ശേഖരിച്ചത്17. ബൗലോസ്18 അനുസരിച്ച് പ്രൊഫ. മനൽ ഫൗസി സസ്യ മാതൃകകൾ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ ശാസ്ത്രീയ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി പഠിച്ച സസ്യ ഇനങ്ങളുടെ ശേഖരണത്തിന് അലക്സാണ്ട്രിയ സർവകലാശാലയിലെ പരിസ്ഥിതി ശാസ്ത്ര വകുപ്പ് അംഗീകാരം നൽകുന്നു. സാമ്പിൾ വൗച്ചറുകൾ ടാന്റ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഹെർബേറിയത്തിൽ (TANE), വൗച്ചറുകൾ നമ്പർ 14 122–14 127, നിക്ഷേപിച്ച വസ്തുക്കളിലേക്ക് പ്രവേശനം നൽകുന്ന ഒരു പൊതു ഹെർബേറിയത്തിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. കൂടാതെ, പൊടിയോ അഴുക്കോ നീക്കം ചെയ്യാൻ, ചെടിയുടെ ഇലകൾ ചെറിയ കഷണങ്ങളായി മുറിക്കുക, ടാപ്പ്, വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് 3 തവണ കഴുകുക, തുടർന്ന് 50°C-ൽ ഉണക്കുക. ചെടി പൊടിച്ചു, 5 ഗ്രാം നേർത്ത പൊടി 100 മില്ലി വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളത്തിൽ മുക്കി 70°C-ൽ 20 മിനിറ്റ് ഇളക്കി ഒരു സത്ത് ലഭിക്കും. ലഭിച്ച ബാസിലസ് നിക്കോട്ടിയാന സത്ത് വാട്ട്മാൻ ഫിൽറ്റർ പേപ്പർ വഴി ഫിൽട്ടർ ചെയ്ത് വൃത്തിയുള്ളതും അണുവിമുക്തമാക്കിയതുമായ ട്യൂബുകളിൽ 4°C താപനിലയിൽ കൂടുതൽ ഉപയോഗത്തിനായി സൂക്ഷിച്ചു.
ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പരിഷ്കരിച്ച ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് ഗ്രാഫൈറ്റ് പൊടിയിൽ നിന്നാണ് GO നിർമ്മിച്ചത്. 10 മില്ലിഗ്രാം GO പൊടി 50 മില്ലി ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളത്തിൽ 30 മിനിറ്റ് സോണിക്കേഷൻ നടത്തി, തുടർന്ന് 0.9 ഗ്രാം FeCl3 ഉം 2.9 ഗ്രാം NaAc ഉം 60 മിനിറ്റ് കലർത്തി. 20 മില്ലി ആട്രിപ്ലെക്സ് ഇല സത്ത് ഇളക്കിയ ലായനിയിൽ ചേർത്ത് ഇളക്കി 80°C-ൽ 8 മണിക്കൂർ വച്ചു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന കറുത്ത സസ്പെൻഷൻ ഫിൽട്ടർ ചെയ്തു. തയ്യാറാക്കിയ നാനോകോമ്പോസിറ്റുകൾ എത്തനോൾ, ബിഡിസ്റ്റിൾ ചെയ്ത വെള്ളം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് കഴുകി, തുടർന്ന് 50°C-ൽ 12 മണിക്കൂർ വാക്വം ഓവനിൽ ഉണക്കി.
ആട്രിപ്ലെക്സ് ഹാലിമസ് സത്ത് ഉപയോഗിച്ച് മലിനമായ വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് ഡിസി ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും rGO/nZVI, nZVI കോംപ്ലക്സുകളുടെ പച്ച സിന്തസിസിന്റെയും സ്കീമാറ്റിക്, ഡിജിറ്റൽ ഫോട്ടോഗ്രാഫുകൾ.
ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 0.05 M Fe3+ അയോണുകൾ അടങ്ങിയ 10 മില്ലി ഇരുമ്പ് ക്ലോറൈഡ് ലായനി 20 മില്ലി കയ്പ്പുള്ള ഇല സത്ത് ലായനിയിൽ 60 മിനിറ്റ് നേരം മിതമായ ചൂടാക്കലും ഇളക്കലും ഉപയോഗിച്ച് തുള്ളിയായി ചേർത്തു. തുടർന്ന് ലായനി 14,000 rpm-ൽ (Hermle, 15,000 rpm) 15 മിനിറ്റ് സെൻട്രിഫ്യൂജ് ചെയ്ത് കറുത്ത കണികകൾ ഉണ്ടാക്കി, പിന്നീട് അവയെ എത്തനോൾ, വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് 3 തവണ കഴുകി, രാത്രി മുഴുവൻ 60° C താപനിലയിൽ വാക്വം ഓവനിൽ ഉണക്കി.
സസ്യ-സംശ്ലേഷണം ചെയ്ത rGO/nZVI, nZVI സംയുക്തങ്ങളെ 200-800 nm സ്കാനിംഗ് ശ്രേണിയിൽ UV-ദൃശ്യ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (T70/T80 സീരീസ് UV/Vis സ്പെക്ട്രോഫോട്ടോമീറ്ററുകൾ, PG ഇൻസ്ട്രുമെന്റ്സ് ലിമിറ്റഡ്, UK) ഉപയോഗിച്ച് വിശേഷിപ്പിച്ചു. rGO/nZVI, nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ ഭൂപ്രകൃതിയും വലുപ്പ വിതരണവും വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിന്, TEM സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (JOEL, JEM-2100F, ജപ്പാൻ, ആക്സിലറേറ്റിംഗ് വോൾട്ടേജ് 200 kV) ഉപയോഗിച്ചു. വീണ്ടെടുക്കലിനും സ്ഥിരത പ്രക്രിയയ്ക്കും ഉത്തരവാദികളായ സസ്യ സത്തകളിൽ ഉൾപ്പെടാവുന്ന ഫംഗ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളെ വിലയിരുത്തുന്നതിന്, FT-IR സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി നടത്തി (4000-600 cm-1 പരിധിയിലുള്ള JASCO സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ). കൂടാതെ, സമന്വയിപ്പിച്ച നാനോമെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉപരിതല ചാർജ് പഠിക്കാൻ ഒരു സീറ്റ പൊട്ടൻഷ്യൽ അനലൈസർ (സെറ്റാസൈസർ നാനോ ZS മാൽവെർൺ) ഉപയോഗിച്ചു. പൊടിച്ച നാനോമെറ്റീരിയലുകളുടെ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ അളവുകൾക്കായി, 20° മുതൽ 80° വരെയുള്ള 2θ ശ്രേണിയിലെ കറന്റ് (40 mA), വോൾട്ടേജ് (45 kV) എന്നിവയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ടോമീറ്റർ (X'PERT PRO, നെതർലാൻഡ്‌സ്) ഉപയോഗിച്ചു. CuKa1 റേഡിയേഷൻ (\(\lambda =\) 1.54056 Ao) എന്നിവ ഇതിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. XPS-ൽ -10 മുതൽ 1350 eV വരെയുള്ള Al K-α മോണോക്രോമാറ്റിക് എക്സ്-റേകൾ ശേഖരിക്കുമ്പോൾ മൂലക ഘടന പഠിക്കുന്നതിന് എനർജി ഡിസ്പേഴ്സീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ (EDX) (മോഡൽ JEOL JSM-IT100) ഉത്തരവാദിയായിരുന്നു, സ്പോട്ട് വലുപ്പം 400 μm K-ALPHA (തെർമോ ഫിഷർ സയന്റിഫിക്, യുഎസ്എ) പൂർണ്ണ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഊർജ്ജം 200 eV ഉം ഇടുങ്ങിയ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ 50 eV ഉം ആണ്. പൊടി സാമ്പിൾ ഒരു സാമ്പിൾ ഹോൾഡറിൽ അമർത്തി, അത് ഒരു വാക്വം ചേമ്പറിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു. ബൈൻഡിംഗ് എനർജി നിർണ്ണയിക്കാൻ 284.58 eV-ൽ C 1 s സ്പെക്ട്രം ഒരു റഫറൻസായി ഉപയോഗിച്ചു.
ജലീയ ലായനികളിൽ നിന്ന് ഡോക്സിസൈക്ലിൻ (DC) നീക്കം ചെയ്യുന്നതിൽ സിന്തസൈസ് ചെയ്ത rGO/nZVI നാനോകോമ്പോസിറ്റുകളുടെ ഫലപ്രാപ്തി പരിശോധിക്കുന്നതിനായി അഡ്സോർപ്ഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി. 298 K യിൽ ഒരു ഓർബിറ്റൽ ഷേക്കറിൽ (സ്റ്റുവർട്ട്, ഓർബിറ്റൽ ഷേക്കർ/SSL1) 200 rpm എന്ന കുലുക്ക വേഗതയിൽ 25 ml എർലെൻമെയർ ഫ്ലാസ്കുകളിൽ അഡ്സോർപ്ഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി. DC സ്റ്റോക്ക് ലായനി (1000 ppm) ബിഡിസ്റ്റിൾ ചെയ്ത വെള്ളത്തിൽ ലയിപ്പിച്ചുകൊണ്ട്. അഡ്സോർപ്ഷൻ കാര്യക്ഷമതയിൽ rGO/nSVI ഡോസേജിന്റെ പ്രഭാവം വിലയിരുത്തുന്നതിന്, വ്യത്യസ്ത ഭാരമുള്ള (0.01–0.07 g) നാനോകോമ്പോസിറ്റുകൾ 20 ml DC ലായനിയിൽ ചേർത്തു. ചലനാത്മകതയും അഡ്സോർപ്ഷൻ ഐസോതെർമുകളും പഠിക്കാൻ, 0.05 ഗ്രാം അഡ്സോർബന്റിനെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയുള്ള (25–100 mg L–1) CD യുടെ ജലീയ ലായനിയിൽ മുക്കി. ഡിസി നീക്കം ചെയ്യുന്നതിൽ pH ന്റെ സ്വാധീനം pH (3–11) ലും 25°C യിൽ 50 mg L-1 എന്ന പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയിലും പഠിച്ചു. ഒരു ചെറിയ അളവിൽ HCl അല്ലെങ്കിൽ NaOH ലായനി (Crison pH മീറ്റർ, pH മീറ്റർ, pH 25) ചേർത്ത് സിസ്റ്റത്തിന്റെ pH ക്രമീകരിക്കുക. കൂടാതെ, 25-55°C പരിധിയിലുള്ള അഡ്‌സോർപ്ഷൻ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ പ്രതിപ്രവർത്തന താപനിലയുടെ സ്വാധീനം പരിശോധിച്ചു. 50 mg L–1, pH 3, 7), 25°C എന്നിവയുടെ പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയിൽ NaCl ന്റെ വിവിധ സാന്ദ്രതകൾ (0.01–4 mol L–1) ചേർത്തും 0.05 ഗ്രാം അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഡോസ് ചേർത്തും അഡ്‌സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയിൽ അയോണിക് ശക്തിയുടെ സ്വാധീനം പഠിച്ചു. 270 ഉം 350 nm ഉം പരമാവധി തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള (λmax) 1.0 സെ.മീ പാത്ത് നീളമുള്ള ക്വാർട്സ് ക്യൂവെറ്റുകൾ ഘടിപ്പിച്ച ഒരു ഡ്യുവൽ ബീം UV-Vis സ്പെക്ട്രോഫോട്ടോമീറ്റർ (T70/T80 സീരീസ്, PG ഇൻസ്ട്രുമെന്റ്സ് ലിമിറ്റഡ്, UK) ഉപയോഗിച്ചാണ് നോൺ-ആഡ്സോർബ്ഡ് DC യുടെ അഡ്സോർപ്ഷൻ അളന്നത്. DC ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളുടെ ശതമാനം നീക്കം ചെയ്യലും (R%; Eq. 1) DC, qt, Eq. 2 (mg/g) ന്റെ അഡ്സോർപ്ഷൻ അളവും ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് അളന്നു.
ഇവിടെ %R എന്നത് DC നീക്കം ചെയ്യൽ ശേഷിയാണ് (%), Co എന്നത് യഥാക്രമം 0 സമയത്തെ പ്രാരംഭ DC സാന്ദ്രതയാണ്, കൂടാതെ C എന്നത് t സമയത്തെ DC സാന്ദ്രതയാണ് (mg L-1).
ഇവിടെ qe എന്നത് അഡ്‌സോർബന്റിന്റെ യൂണിറ്റ് പിണ്ഡത്തിന് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന DC യുടെ അളവാണ് (mg g-1), Co, Ce എന്നിവ പൂജ്യ സമയത്തും സന്തുലിതാവസ്ഥയിലും യഥാക്രമം സാന്ദ്രതകളാണ് (mg l-1), V എന്നത് ലായനി വ്യാപ്തം (l), m എന്നത് അഡ്‌സോർപ്ഷൻ മാസ് റിയാജന്റ് (g) ആണ്.
SEM ഇമേജുകൾ (ചിത്രം 2A–C) rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ലാമെല്ലർ രൂപഘടന കാണിക്കുന്നു, അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഏകതാനമായി ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഇരുമ്പ് നാനോകണങ്ങൾ rGO ഉപരിതലത്തിൽ nZVI NP-കൾ വിജയകരമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതായി ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, rGO ഇലയിൽ ചില ചുളിവുകൾ ഉണ്ട്, ഇത് A. ഹാലിമസ് GO പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നതിനൊപ്പം ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ നീക്കം ഒരേസമയം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. ഈ വലിയ ചുളിവുകൾ ഇരുമ്പ് NP-കൾ സജീവമായി ലോഡുചെയ്യുന്നതിനുള്ള സൈറ്റുകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. nZVI ഇമേജുകൾ (ചിത്രം 2D-F) ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഇരുമ്പ് NP-കൾ വളരെ ചിതറിക്കിടക്കുന്നതായും കൂടിച്ചേരുന്നില്ലെന്നും കാണിച്ചു, ഇത് സസ്യ സത്തിന്റെ സസ്യ ഘടകങ്ങളുടെ ആവരണ സ്വഭാവം മൂലമാണ്. കണിക വലുപ്പം 15–26 nm-നുള്ളിൽ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ചില പ്രദേശങ്ങൾക്ക് വീക്കങ്ങളുടെയും അറകളുടെയും ഘടനയുള്ള ഒരു മെസോപോറസ് രൂപഘടനയുണ്ട്, ഇത് nZVI-യുടെ ഉയർന്ന ഫലപ്രദമായ ആഗിരണം ശേഷി നൽകാൻ കഴിയും, കാരണം അവ nZVI-യുടെ ഉപരിതലത്തിൽ DC തന്മാത്രകളെ കുടുക്കാനുള്ള സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കും. nZVI യുടെ സമന്വയത്തിനായി റോസ ഡമാസ്കസ് സത്ത് ഉപയോഗിച്ചപ്പോൾ, ലഭിച്ച NP-കൾ അസമമായിരുന്നു, ശൂന്യതകളും വ്യത്യസ്ത ആകൃതികളും ഉണ്ടായിരുന്നു, ഇത് Cr(VI) ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിൽ അവയുടെ കാര്യക്ഷമത കുറയ്ക്കുകയും പ്രതിപ്രവർത്തന സമയം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു 23. ഫലങ്ങൾ ഓക്ക്, മൾബറി ഇലകളിൽ നിന്ന് സമന്വയിപ്പിച്ച nZVI-യുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, അവ പ്രധാനമായും വ്യക്തമായ സംയോജനമില്ലാതെ വ്യത്യസ്ത നാനോമീറ്റർ വലുപ്പങ്ങളുള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള നാനോകണങ്ങളാണ്.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) സംയുക്തങ്ങളുടെ SEM ഇമേജുകളും nZVI/rGO (G), nZVI (H) സംയുക്തങ്ങളുടെ EDX പാറ്റേണുകളും.
സസ്യ-സംശ്ലേഷണം ചെയ്ത rGO/nZVI, nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ മൂലക ഘടന EDX ഉപയോഗിച്ച് പഠിച്ചു (ചിത്രം 2G, H). പഠനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് nZVI കാർബൺ (38.29% പിണ്ഡം), ഓക്സിജൻ (47.41% പിണ്ഡം), ഇരുമ്പ് (11.84% പിണ്ഡം) എന്നിവയാൽ നിർമ്മിതമാണ് എന്നാണ്, എന്നാൽ ഫോസ്ഫറസ്24 പോലുള്ള മറ്റ് മൂലകങ്ങളും ഉണ്ട്, അവ സസ്യ സത്തിൽ നിന്ന് ലഭിക്കും. കൂടാതെ, കാർബണിന്റെയും ഓക്സിജന്റെയും ഉയർന്ന ശതമാനം ഉപരിതല nZVI സാമ്പിളുകളിലെ സസ്യ സത്തിൽ നിന്നുള്ള ഫൈറ്റോകെമിക്കലുകളുടെ സാന്നിധ്യം മൂലമാണ്. ഈ മൂലകങ്ങൾ rGO-യിൽ തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, പക്ഷേ വ്യത്യസ്ത അനുപാതങ്ങളിൽ: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %), Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI സസ്യ സത്തിൽ ബന്ധപ്പെടുത്താവുന്ന S പോലുള്ള മറ്റ് മൂലകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യവും കാണിക്കുന്നു. എ. ഹാലിമസ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള rGO/nZVI സംയുക്തത്തിലെ നിലവിലെ C:O അനുപാതവും ഇരുമ്പിന്റെ അളവും യൂക്കാലിപ്റ്റസ് ഇല സത്ത് ഉപയോഗിക്കുന്നതിനേക്കാൾ വളരെ മികച്ചതാണ്, കാരണം ഇത് C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%), Fe (8.27 wt.%) എന്നിവയുടെ ഘടനയെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു. 25. ഓക്ക്, മൾബറി ഇലകളിൽ നിന്ന് സമന്വയിപ്പിച്ച nZVI യുടെ സമാനമായ മൂലക ഘടന നതാഷ തുടങ്ങിയവർ 2022 ൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു, ഇല സത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന പോളിഫെനോൾ ഗ്രൂപ്പുകളും മറ്റ് തന്മാത്രകളും റിഡക്ഷൻ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ഉത്തരവാദികളാണെന്ന് സ്ഥിരീകരിച്ചു.
സസ്യങ്ങളിൽ സമന്വയിപ്പിച്ച nZVI യുടെ രൂപഘടന (ചിത്രം S2A,B) ഗോളാകൃതിയും ഭാഗികമായി ക്രമരഹിതവുമായിരുന്നു, ശരാശരി കണികാ വലിപ്പം 23.09 ± 3.54 nm ആയിരുന്നു, എന്നിരുന്നാലും വാൻ ഡെർ വാൽസ് ശക്തികളും ഫെറോ കാന്തികതയും കാരണം ചെയിൻ അഗ്രഗേറ്റുകൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. പ്രധാനമായും ഗ്രാനുലാർ, ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഈ കണികാ ആകൃതി SEM ഫലങ്ങളുമായി നല്ല യോജിപ്പിലാണ്. 2021-ൽ nZVI11 ന്റെ സമന്വയത്തിൽ കാസ്റ്റർ ബീൻ ഇല സത്ത് ഉപയോഗിച്ചപ്പോൾ അബ്ദൽഫത്ത തുടങ്ങിയവരും സമാനമായ ഒരു നിരീക്ഷണം കണ്ടെത്തി. nZVI-യിൽ റിഡ്യൂസിംഗ് ഏജന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്ന റുവേലസ് ട്യൂബറോസ ഇല സത്ത് NP-കൾക്കും 20 മുതൽ 40 nm26 വരെ വ്യാസമുള്ള ഒരു ഗോളാകൃതിയുണ്ട്.
ഹൈബ്രിഡ് rGO/nZVI കമ്പോസിറ്റ് TEM ഇമേജുകൾ (ചിത്രം S2C-D) കാണിക്കുന്നത് rGO എന്നത് nZVI NP-കൾക്ക് ഒന്നിലധികം ലോഡിംഗ് സൈറ്റുകൾ നൽകുന്ന മാർജിനൽ ഫോൾഡുകളും ചുളിവുകളുമുള്ള ഒരു ബേസൽ തലം ആണെന്നാണ്; ഈ ലാമെല്ലർ രൂപഘടനയും rGO യുടെ വിജയകരമായ നിർമ്മാണത്തെ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. കൂടാതെ, nZVI NP-കൾക്ക് 5.32 മുതൽ 27 nm വരെയുള്ള കണിക വലുപ്പങ്ങളുള്ള ഒരു ഗോളാകൃതിയുണ്ട്, കൂടാതെ ഏതാണ്ട് ഏകീകൃതമായ വിതരണത്തോടെ rGO പാളിയിൽ ഉൾച്ചേർത്തിരിക്കുന്നു. Fe NP-കൾ/rGO സമന്വയിപ്പിക്കാൻ യൂക്കാലിപ്റ്റസ് ഇല സത്ത് ഉപയോഗിച്ചു; rGO പാളിയിലെ ചുളിവുകൾ ശുദ്ധമായ Fe NP-കളേക്കാൾ Fe NP-കളുടെ വിതരണത്തെ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും സംയുക്തങ്ങളുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തുവെന്ന് TEM ഫലങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിച്ചു. ഏകദേശം 17.70 nm എന്ന ശരാശരി ഇരുമ്പ് നാനോപാർട്ടിക്കിൾ വലുപ്പമുള്ള അൾട്രാസോണിക് സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് സംയുക്തം നിർമ്മിച്ചപ്പോൾ ബാഗേരി തുടങ്ങിയവരും സമാനമായ ഫലങ്ങൾ നേടി. 28.
A. halimus, nZVI, GO, rGO, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ FTIR സ്പെക്ട്ര ചിത്രം 3A-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. A. halimus-ന്റെ ഇലകളിൽ ഉപരിതല ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സാന്നിധ്യം 3336 cm-1-ലും, പ്രോട്ടീൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന കാർബോണൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുമായി യോജിക്കുന്ന 1244 cm-1-ലും കാണപ്പെടുന്നു. 2918 cm-1-ൽ ആൽക്കേനുകൾ, 1647 cm-1-ൽ ആൽക്കീനുകൾ, 1030 cm-1-ൽ CO-O-CO എക്സ്റ്റൻഷനുകൾ തുടങ്ങിയ മറ്റ് ഗ്രൂപ്പുകളും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് സീലിംഗ് ഏജന്റുകളായി പ്രവർത്തിക്കുകയും Fe2+ ൽ നിന്ന് Fe0-ലേയ്ക്കും GO-ലേക്ക് rGO29-ലേക്ക് വീണ്ടെടുക്കുന്നതിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യുന്ന സസ്യ ഘടകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. പൊതുവേ, nZVI സ്പെക്ട്ര കയ്പേറിയ പഞ്ചസാരയുടെ അതേ ആഗിരണം കൊടുമുടികൾ കാണിക്കുന്നു, പക്ഷേ അല്പം സ്ഥാനമാറ്റത്തോടെ. 3244 cm-1 ൽ OH സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷനുകളുമായി (ഫിനോൾസ്) ബന്ധപ്പെട്ട ഒരു തീവ്രമായ ബാൻഡ് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു, 1615 ലെ ഒരു കൊടുമുടി C=C യുമായി യോജിക്കുന്നു, കൂടാതെ 1546 ലും 1011 cm-1 ലും ബാൻഡുകൾ ഉണ്ടാകുന്നത് C=O (പോളിഫിനോളുകളും ഫ്ലേവനോയ്ഡുകളും) 1310 cm-1 ലും CN - ആരോമാറ്റിക് അമിനുകളുടെയും അലിഫാറ്റിക് അമിനുകളുടെയും ഗ്രൂപ്പുകൾ യഥാക്രമം 1190 cm-1 ലും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. GO യുടെ FTIR സ്പെക്ട്രം നിരവധി ഉയർന്ന തീവ്രതയുള്ള ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സാന്നിധ്യം കാണിക്കുന്നു, അതിൽ 1041 cm-1 ലെ ആൽകോക്സി (CO) സ്ട്രെച്ചിംഗ് ബാൻഡ്, 1291 cm-1 ലെ എപ്പോക്സി (CO) സ്ട്രെച്ചിംഗ് ബാൻഡ്, C=O സ്ട്രെച്ച് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. 1619 cm-1 ൽ C=C സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷനുകളുടെ ഒരു ബാൻഡ്, 1708 cm-1 ൽ ഒരു ബാൻഡ്, 3384 cm-1 ൽ OH ഗ്രൂപ്പ് സ്ട്രെച്ചിംഗ് വൈബ്രേഷനുകളുടെ ഒരു വിശാലമായ ബാൻഡ് എന്നിവ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു, ഇത് മെച്ചപ്പെട്ട ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി സ്ഥിരീകരിച്ചു, ഇത് ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രക്രിയയെ വിജയകരമായി ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യുന്നു. GO സ്പെക്ട്രയുമായി rGO, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളെ താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, 3270 cm-1 ൽ OH പോലുള്ള ചില ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ തീവ്രത ഗണ്യമായി കുറയുന്നു, അതേസമയം 1729 cm-1 ൽ C=O പോലുള്ള മറ്റുള്ളവ പൂർണ്ണമായും കുറയുന്നു. അപ്രത്യക്ഷമായി, ഇത് A. ഹാലിമസ് സത്ത് വഴി GO യിലെ ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഫംഗ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ വിജയകരമായ നീക്കം ചെയ്യലിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. 1560 ലും 1405 cm-1 ലും C=C പിരിമുറുക്കത്തിൽ rGO യുടെ പുതിയ മൂർച്ചയുള്ള സ്വഭാവ കൊടുമുടികൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് GO യെ rGO ലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നത് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. 1043 മുതൽ 1015 സെ.മീ-1 വരെയും 982 മുതൽ 918 സെ.മീ-1 വരെയും വ്യതിയാനങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, ഒരുപക്ഷേ സസ്യ വസ്തുക്കളുടെ ഉൾപ്പെടുത്തൽ കാരണം 31,32. വെങ് തുടങ്ങിയവർ 2018-ൽ GO-യിൽ ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ഗണ്യമായ കുറവ് നിരീക്ഷിച്ചു, ബയോറെഡക്ഷൻ വഴി rGO യുടെ വിജയകരമായ രൂപീകരണം സ്ഥിരീകരിച്ചു, കാരണം കുറഞ്ഞ ഇരുമ്പ് ഗ്രാഫീൻ ഓക്സൈഡ് സംയുക്തങ്ങളെ സമന്വയിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ച യൂക്കാലിപ്റ്റസ് ഇല സത്തിൽ, സസ്യ ഘടക ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ FTIR സ്പെക്ട്രയെ കൂടുതൽ അടുത്ത് കാണിച്ചു. 33.
A. ഗാലിയം, nZVI, rGO, GO, കോമ്പോസിറ്റ് rGO/nZVI (A) എന്നിവയുടെ FTIR സ്പെക്ട്രം. റോന്റ്ജെനോഗ്രാമി കോമ്പോസിറ്റുകൾ rGO, GO, nZVI, rGO/nZVI (B).
rGO/nZVI, nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപീകരണം എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകൾ വഴിയാണ് പ്രധാനമായും സ്ഥിരീകരിച്ചത് (ചിത്രം 3B). സൂചിക (110) (JCPDS നമ്പർ 06–0696)11 ന് അനുസൃതമായി 2Ɵ 44.5° യിൽ ഉയർന്ന തീവ്രതയുള്ള Fe0 കൊടുമുടി നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. (311) തലത്തിന്റെ 35.1° യിലെ മറ്റൊരു കൊടുമുടി മാഗ്നറ്റൈറ്റ് Fe3O4 ന് കാരണമായിരിക്കുന്നു, ϒ-FeOOH (JCPDS നമ്പർ 17-0536)34 ന്റെ സാന്നിധ്യം കാരണം 63.2° (440) തലത്തിന്റെ മില്ലർ സൂചികയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം. GO യുടെ എക്സ്-റേ പാറ്റേൺ 2Ɵ 10.3° യിൽ ഒരു മൂർച്ചയുള്ള കൊടുമുടിയും 21.1° യിൽ മറ്റൊരു കൊടുമുടിയും കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ പൂർണ്ണമായ പുറംതള്ളലിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ GO35 ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സാന്നിധ്യം എടുത്തുകാണിക്കുന്നു. rGO, rGO/nZVI എന്നിവയുടെ സംയുക്ത പാറ്റേണുകൾ യഥാക്രമം 2Ɵ 22.17, 24.7° എന്നിവയിൽ rGO, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾക്ക് സ്വഭാവ സവിശേഷതകളുള്ള GO കൊടുമുടികളുടെ തിരോധാനവും വിശാലമായ rGO കൊടുമുടികളുടെ രൂപീകരണവും രേഖപ്പെടുത്തി, ഇത് സസ്യ സത്തുകൾ ഉപയോഗിച്ച് GO യുടെ വിജയകരമായ വീണ്ടെടുക്കൽ സ്ഥിരീകരിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, സംയുക്ത rGO/nZVI പാറ്റേണിൽ, Fe0 (110), bcc Fe0 (200) എന്നിവയുടെ ലാറ്റിസ് തലവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അധിക കൊടുമുടികൾ യഥാക്രമം 44.9\(^\circ\) ഉം 65.22\(^\circ\) ഉം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു.
ഒരു കണികയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു അയോണിക് പാളിയും ഒരു വസ്തുവിന്റെ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ഗുണങ്ങളെ നിർണ്ണയിക്കുകയും അതിന്റെ സ്ഥിരത അളക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ജലീയ ലായനിയും തമ്മിലുള്ള പൊട്ടൻഷ്യലാണ് സീറ്റ പൊട്ടൻഷ്യൽ37. സസ്യ-സംശ്ലേഷണം ചെയ്ത nZVI, GO, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ സീറ്റ പൊട്ടൻഷ്യൽ വിശകലനം, ചിത്രം S1A-C-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അവയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ യഥാക്രമം -20.8, -22, -27.4 mV എന്നിവയുടെ നെഗറ്റീവ് ചാർജുകളുടെ സാന്നിധ്യം കാരണം അവയുടെ സ്ഥിരത കാണിച്ചു. . -25 mV-ൽ താഴെയുള്ള സീറ്റ പൊട്ടൻഷ്യൽ മൂല്യങ്ങളുള്ള കണികകൾ അടങ്ങിയ ലായനികൾ സാധാരണയായി ഈ കണികകൾക്കിടയിലുള്ള ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് റിപ്പൽഷൻ കാരണം ഉയർന്ന അളവിലുള്ള സ്ഥിരത കാണിക്കുന്നുവെന്ന് പരാമർശിക്കുന്ന നിരവധി റിപ്പോർട്ടുകളുമായി അത്തരം ഫലങ്ങൾ പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. rGO, nZVI എന്നിവയുടെ സംയോജനം സംയുക്തത്തിന് കൂടുതൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജുകൾ നേടാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അതിനാൽ GO അല്ലെങ്കിൽ nZVI എന്നിവയേക്കാൾ ഉയർന്ന സ്ഥിരതയുണ്ട്. അതിനാൽ, ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് റിപ്പൽഷൻ എന്ന പ്രതിഭാസം സ്ഥിരതയുള്ള rGO/nZVI39 സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപീകരണത്തിലേക്ക് നയിക്കും. GO യുടെ നെഗറ്റീവ് പ്രതലം അതിനെ ഒരു ജലീയ മാധ്യമത്തിൽ അഗ്ലോമറേഷൻ ഇല്ലാതെ തുല്യമായി ചിതറിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് nZVI യുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് അനുകൂലമായ സാഹചര്യങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കയ്പ്പുള്ള തണ്ണിമത്തൻ സത്തിൽ വ്യത്യസ്ത ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സാന്നിധ്യവുമായി നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം, ഇത് GO യും ഇരുമ്പ് മുൻഗാമികളും സസ്യ സത്തും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും യഥാക്രമം rGO, nZVI എന്നിവ രൂപപ്പെടുത്തുകയും rGO/nZVI സമുച്ചയം രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സസ്യ സംയുക്തങ്ങൾക്ക് ക്യാപ്പിംഗ് ഏജന്റുമാരായും പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും, കാരണം അവ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന നാനോകണങ്ങളുടെ സംയോജനം തടയുകയും അതുവഴി അവയുടെ സ്ഥിരത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു40.
nZVI, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ മൂലക ഘടനയും വാലൻസ് അവസ്ഥകളും XPS ആണ് നിർണ്ണയിച്ചത് (ചിത്രം 4). മൊത്തത്തിലുള്ള XPS പഠനം കാണിക്കുന്നത് rGO/nZVI സംയുക്തം പ്രധാനമായും C, O, Fe എന്നീ മൂലകങ്ങൾ ചേർന്നതാണെന്നും ഇത് EDS മാപ്പിംഗുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുവെന്നുമാണ് (ചിത്രം 4F–H). C1s സ്പെക്ട്രത്തിൽ യഥാക്രമം CC, CO, C=O എന്നിവയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന 284.59 eV, 286.21 eV, 288.21 eV എന്നിങ്ങനെ മൂന്ന് കൊടുമുടികൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. O1s സ്പെക്ട്രത്തെ മൂന്ന് കൊടുമുടികളായി വിഭജിച്ചു, അതിൽ 531.17 eV, 532.97 eV, 535.45 eV എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു, ഇവ യഥാക്രമം O=CO, CO, NO ഗ്രൂപ്പുകളിലേക്ക് നിയോഗിക്കപ്പെട്ടു. എന്നിരുന്നാലും, 710.43, 714.57, 724.79 eV എന്നീ കൊടുമുടികൾ യഥാക്രമം Fe 2p3/2, Fe+3, Fe p1/2 എന്നിവയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. nZVI യുടെ XPS സ്പെക്ട്ര (ചിത്രം 4C-E) C, O, Fe എന്നീ മൂലകങ്ങളുടെ കൊടുമുടികൾ കാണിച്ചു. 284.77, 286.25, 287.62 eV എന്നീ കൊടുമുടികൾ യഥാക്രമം CC, C-OH, CO എന്നിവയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ ഇരുമ്പ്-കാർബൺ അലോയ്കളുടെ സാന്നിധ്യം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. O1s സ്പെക്ട്രം C–O/ഇരുമ്പ് കാർബണേറ്റ് (531.19 eV), ഹൈഡ്രോക്‌സിൽ റാഡിക്കൽ (532.4 eV), O–C=O (533.47 eV) എന്നീ മൂന്ന് കൊടുമുടികളുമായി യോജിക്കുന്നു. 719.6 ലെ കൊടുമുടി Fe0 ന് കാരണമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു, അതേസമയം FeOOH 717.3 ഉം 723.7 eV ഉം ആണ് കാണിക്കുന്നത്, കൂടാതെ, 725.8 eV ലെ കൊടുമുടി Fe2O342.43 ന്റെ സാന്നിധ്യത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
യഥാക്രമം nZVI, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ XPS പഠനങ്ങൾ (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D), O1s (E), rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) സംയുക്തങ്ങളുടെ പൂർണ്ണ സ്പെക്ട്ര.
N2 അഡോർപ്ഷൻ/ഡീസോർപ്ഷൻ ഐസോതെർമ് (ചിത്രം 5A, B) കാണിക്കുന്നത് nZVI, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾ തരം II-ൽ പെട്ടതാണെന്ന്. കൂടാതെ, rGO ഉപയോഗിച്ച് ബ്ലൈൻഡിംഗിന് ശേഷം nZVI യുടെ നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം (SBET) 47.4549 ൽ നിന്ന് 152.52 m2/g ആയി വർദ്ധിച്ചു. rGO ബ്ലൈൻഡിംഗിന് ശേഷം nZVI യുടെ കാന്തിക ഗുണങ്ങളിലെ കുറവ്, അതുവഴി കണികാ സംയോജനം കുറയ്ക്കുകയും സംയുക്തങ്ങളുടെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ഈ ഫലം വിശദീകരിക്കാം. കൂടാതെ, ചിത്രം 5C-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ സുഷിര വ്യാപ്തി (8.94 nm) യഥാർത്ഥ nZVI-യേക്കാൾ (2.873 nm) കൂടുതലാണ്. ഈ ഫലം എൽ-മോണേം മറ്റുള്ളവരുമായി യോജിക്കുന്നു. 45.
rGO/nZVI കമ്പോസിറ്റുകൾക്കും യഥാർത്ഥ nZVI യ്ക്കും ഇടയിലുള്ള DC നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷി വിലയിരുത്തുന്നതിന്, പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയിലെ വർദ്ധനവിനെ ആശ്രയിച്ച്, വ്യത്യസ്ത പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതകളിൽ ഓരോ അഡ്‌സോർബന്റിന്റെയും (0.05 ഗ്രാം) സ്ഥിരമായ ഡോസ് DC യിലേക്ക് ചേർത്തുകൊണ്ട് ഒരു താരതമ്യം നടത്തി. 25°C-ൽ പരിശോധിച്ച ലായനി [25]. –100 mg l–1]. കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിൽ (25 mg L-1) rGO/nZVI കമ്പോസിറ്റിന്റെ നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത (94.6%) യഥാർത്ഥ nZVI-യേക്കാൾ (90%) കൂടുതലാണെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, ആരംഭ സാന്ദ്രത 100 mg L-1 ആയി വർദ്ധിപ്പിച്ചപ്പോൾ, rGO/nZVI-യുടെയും പാരന്റൽ nZVI-യുടെയും നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത യഥാക്രമം 70% ഉം 65% ഉം ആയി കുറഞ്ഞു (ചിത്രം 6A), ഇത് കുറഞ്ഞ സജീവ സൈറ്റുകളും nZVI കണങ്ങളുടെ അപചയവും മൂലമാകാം. നേരെമറിച്ച്, rGO/nZVI, DC നീക്കം ചെയ്യലിന്റെ ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത കാണിച്ചു, ഇത് rGO-യും nZVI-യും തമ്മിലുള്ള ഒരു സിനർജിസ്റ്റിക് പ്രഭാവം മൂലമാകാം, അതിൽ അഡ്സോർപ്ഷന് ലഭ്യമായ സ്ഥിരതയുള്ള സജീവ സൈറ്റുകൾ വളരെ കൂടുതലാണ്, കൂടാതെ rGO/nZVI-യുടെ കാര്യത്തിൽ, കേടുകൂടാത്ത nZVI-യെക്കാൾ കൂടുതൽ DC-യെ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, ചിത്രം 6B-യിൽ rGO/nZVI, nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷി യഥാക്രമം 9.4 mg/g-ൽ നിന്ന് 30 mg/g ഉം 9 mg/g ഉം ആയി വർദ്ധിച്ചുവെന്നും പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത 25–100 mg/L-ൽ നിന്ന് വർദ്ധിച്ചുവെന്നും കാണിക്കുന്നു. -1.1 28.73 mg g-1 ആയി. അതിനാൽ, DC നീക്കം ചെയ്യൽ നിരക്ക് പ്രാരംഭ DC സാന്ദ്രതയുമായി നെഗറ്റീവ് ആയി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് ലായനിയിൽ അഡ്സോർപ്ഷനും DC നീക്കം ചെയ്യലിനും ഓരോ അഡ്സോർബന്റും പിന്തുണയ്ക്കുന്ന പരിമിതമായ പ്രതിപ്രവർത്തന കേന്ദ്രങ്ങളുടെ എണ്ണമാണ് കാരണം. അതിനാൽ, ഈ ഫലങ്ങളിൽ നിന്ന് rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾക്ക് ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിലും കുറയ്ക്കുന്നതിലും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുണ്ടെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം, കൂടാതെ rGO/nZVI യുടെ ഘടനയിൽ rGO ഒരു ആഗിരണം ചെയ്യാവുന്നതും ഒരു കാരിയർ മെറ്റീരിയലായും ഉപയോഗിക്കാം.
rGO/nZVI, nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയും DC ആഗിരണം ശേഷിയും (A, B) ആയിരുന്നു [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, ഡോസ് = 0.05 g], pH. ആഗിരണം ശേഷിയിലും rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളിലെ DC നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിലും (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, ഡോസ് = 0.05 g].
അഡ്സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിൽ ലായനി pH ഒരു നിർണായക ഘടകമാണ്, കാരണം ഇത് അഡ്സോർബന്റിന്റെ അയോണൈസേഷൻ, സ്പെസിഫിക്കേഷൻ, അയോണൈസേഷൻ എന്നിവയുടെ അളവിനെ ബാധിക്കുന്നു. 25°C യിൽ സ്ഥിരമായ അഡ്സോർബന്റ് ഡോസും (0.05 ഗ്രാം) pH ശ്രേണിയിൽ (3–11) 50 mg L-1 പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയും ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷണം നടത്തി. ഒരു സാഹിത്യ അവലോകനം 46 അനുസരിച്ച്, വിവിധ pH തലങ്ങളിൽ നിരവധി അയോണൈസ് ചെയ്യാവുന്ന ഫംഗ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുള്ള (ഫിനോൾസ്, അമിനോ ഗ്രൂപ്പുകൾ, ആൽക്കഹോളുകൾ) DC ഒരു ആംഫിഫിലിക് തന്മാത്രയാണ്. തൽഫലമായി, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള DC യുടെ വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങളും അനുബന്ധ ഘടനകളും ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആയി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയും കാറ്റേഷനുകൾ, zwitterions, anions എന്നിങ്ങനെ നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്തേക്കാം. DC തന്മാത്ര pH < 3.3-ൽ കാറ്റയോണിക് (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7, PH 7.7-ൽ അയോണിക് (DCH− അല്ലെങ്കിൽ DC2−) എന്നിങ്ങനെ നിലനിൽക്കുന്നു. തൽഫലമായി, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള DC യുടെ വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങളും അനുബന്ധ ഘടനകളും ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആയി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയും കാറ്റേഷനുകൾ, zwitterions, anions എന്നിങ്ങനെ നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്തേക്കാം. DC തന്മാത്ര pH < 3.3-ൽ കാറ്റയോണിക് (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7, PH 7.7-ൽ അയോണിക് (DCH- അല്ലെങ്കിൽ DC2-) എന്നിങ്ങനെ നിലനിൽക്കുന്നു. REZULTATE RAZLICHNYE FUNKSII DEV വീഡിയോ കറ്റിയോനോവ്, ഷോവിറ്റർ-യോനോവ്, അനിയോനോവ് എന്നിവയിലെ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിചെസ്കി, മൊഗുട്ട് സൂഷ്‌സ്‌റ്റോവറ്റ് എന്നിവ വീഡിയോ കാറ്റിയോനയിൽ നിന്നുള്ള വീഡിയോ (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. തൽഫലമായി, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള DC യുടെയും അനുബന്ധ ഘടനകളുടെയും വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആയി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുകയും കാറ്റേഷനുകൾ, zwitterions, anions എന്നിവയുടെ രൂപത്തിൽ നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്യാം; pH < 3.3-ൽ ഒരു കാറ്റേഷനായി (DCH3+) DC തന്മാത്ര നിലനിൽക്കുന്നു; അയോണിക് (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ഉം pH 7.7-ൽ അയോണിക് (DCH- അല്ലെങ്കിൽ DC2-).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。കൂടാതെ相可阳离子 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。) . ക്ലോഡോവട്ടെൽനോ, റസ്ലിച് ഫങ്ക്സി ഡോക്, റോഡ്‌സ്‌വെൻ്റി ഇം സ്‌ട്രൂക്‌ടർ, പോവെർഹ്‌നോസ്റ്റി കോംപോസിറ്റ ആർജിഒ/എൻജിഒ എലെക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിഷെസ്കി വിസൈമോഡെയ്സ്ത്വയും സുഷെസ്ത്വോവതിയും വീഡിയോ കറ്റിയോനോവ്, ഷ്വിറ്റർ-യോനോവ്, അനിയോനോവ്, ക്യുമോവ് കട്ടിയോണിമി (ДЦГ3+) ഉദാഹരണത്തിന് < 3,3. അതിനാൽ, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള DC യുടെയും അനുബന്ധ ഘടനകളുടെയും വിവിധ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുകയും കാറ്റയോണുകൾ, zwitterions, anions എന്നിവയുടെ രൂപത്തിൽ നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്യും, അതേസമയം DC തന്മാത്രകൾ pH < 3.3 ൽ കാറ്റയോണിക് (DCH3+) ആണ്. ഓൺ സുഷെസ്‌റ്റ്‌വ്യൂവെറ്റ് വ്യൂ വീഡ് സ്വിറ്റർ-ഇയോന (ഡിസിഎച്ച്20) ഉദാഹരണത്തിന് 3,3 <പിഎച്ച് <7,7, അനിയോന (ഡിസിഎച്ച്- അല്ലെങ്കിൽ ഡിസി2-) പിഎച്ച് 7,7. ഇത് 3.3 < pH < 7.7 ൽ ഒരു zwitterion (DCH20) ആയും pH 7.7 ൽ ഒരു ആനയോൺ (DCH- അല്ലെങ്കിൽ DC2-) ആയും നിലനിൽക്കുന്നു.pH 3 ൽ നിന്ന് 7 ആയി വർദ്ധിച്ചതോടെ, DC നീക്കം ചെയ്യലിന്റെ അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷിയും കാര്യക്ഷമതയും 11.2 mg/g (56%) ൽ നിന്ന് 17 mg/g (85%) ആയി വർദ്ധിച്ചു (ചിത്രം 6C). എന്നിരുന്നാലും, pH 9 ഉം 11 ഉം ആയി വർദ്ധിച്ചതോടെ, അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷിയും നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയും യഥാക്രമം 10.6 mg/g (53%) ൽ നിന്ന് 6 mg/g (30%) ആയി കുറഞ്ഞു. pH 3 ൽ നിന്ന് 7 ആയി വർദ്ധിച്ചതോടെ, DC-കൾ പ്രധാനമായും zwitterions രൂപത്തിലാണ് നിലനിന്നിരുന്നത്, ഇത് അവയെ rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മിക്കവാറും ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആയി ആകർഷിക്കപ്പെടുകയോ വികർഷിക്കപ്പെടുകയോ ചെയ്തില്ല, പ്രധാനമായും ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് പ്രതിപ്രവർത്തനം വഴി. pH 8.2 ന് മുകളിൽ വർദ്ധിച്ചപ്പോൾ, അഡ്സോർബന്റിന്റെ ഉപരിതലം നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്യപ്പെട്ടു, അങ്ങനെ നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഡോക്സിസൈക്ലിനും അഡ്സോർബന്റിന്റെ ഉപരിതലവും തമ്മിലുള്ള ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് വികർഷണം കാരണം അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷി കുറയുകയും കുറയുകയും ചെയ്തു. ഈ പ്രവണത സൂചിപ്പിക്കുന്നത് rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളിലെ DC അഡോർപ്ഷൻ വളരെ pH ആശ്രിതമാണെന്ന്, കൂടാതെ rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങൾ അമ്ലവും നിഷ്പക്ഷവുമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ അഡോർബന്റുകളായി അനുയോജ്യമാണെന്നും ഫലങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
DC യുടെ ജലീയ ലായനിയുടെ ആഗിരണം താപനിലയിൽ ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനം (25–55°C) ൽ നടത്തി. ചിത്രം 7A, RGO/nZVI-ൽ DC ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളുടെ നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിൽ താപനില വർദ്ധനവിന്റെ സ്വാധീനം കാണിക്കുന്നു, നീക്കം ചെയ്യൽ ശേഷിയും ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള ശേഷിയും യഥാക്രമം 83.44%, 13.9 mg/g എന്നിവയിൽ നിന്ന് 47%, 7.83 mg/g ആയി വർദ്ധിച്ചുവെന്ന് വ്യക്തമാണ്. DC അയോണുകളുടെ താപ ഊർജ്ജത്തിലെ വർദ്ധനവ് മൂലമാകാം ഈ ഗണ്യമായ കുറവ്, ഇത് ഡീസോർപ്ഷനിലേക്ക് നയിക്കുന്നു47.
rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളിൽ സിഡിയുടെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിലും അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷിയിലും താപനിലയുടെ സ്വാധീനം (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, ഡോസ് = 0.05 g], സിഡിയുടെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിലും അഡ്‌സോർബന്റ് ഡോസ് നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിലും അഡ്‌സോർബന്റ് ഡോസ് rGO/nSVI സംയുക്തത്തിൽ DC നീക്കംചെയ്യലിന്റെ ആഗിരണം ശേഷിയിലും കാര്യക്ഷമതയിലും പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയുടെ സ്വാധീനം (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25°C, ഡോസ് = 0.05 g].
കോമ്പോസിറ്റ് അഡ്‌സോർബന്റ് rGO/nZVI യുടെ അളവ് 0.01 ഗ്രാം മുതൽ 0.07 ഗ്രാം വരെ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ ഫലം നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിലും അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷിയിലും ചിത്രം 7B-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. അഡ്‌സോർബന്റിന്റെ അളവ് വർദ്ധിച്ചത് അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷി 33.43 mg/g ൽ നിന്ന് 6.74 mg/g ആയി കുറയാൻ കാരണമായി. എന്നിരുന്നാലും, അഡ്‌സോർബന്റ് അളവ് 0.01 ഗ്രാം മുതൽ 0.07 ഗ്രാം വരെ വർദ്ധിക്കുന്നതോടെ, നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത 66.8% ൽ നിന്ന് 96% ആയി വർദ്ധിക്കുന്നു, അതനുസരിച്ച്, നാനോകോമ്പോസിറ്റ് ഉപരിതലത്തിലെ സജീവ കേന്ദ്രങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിലെ വർദ്ധനവുമായി ഇത് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കാം.
അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷിയിലും നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിലും പ്രാരംഭ സാന്ദ്രതയുടെ സ്വാധീനം [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, ഡോസ് 0.05 g] പഠിച്ചു. പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത 25 mg L-1 ൽ നിന്ന് 100 mg L-1 ആയി വർദ്ധിപ്പിച്ചപ്പോൾ, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ നീക്കം ചെയ്യൽ ശതമാനം 94.6% ൽ നിന്ന് 65% ആയി കുറഞ്ഞു (ചിത്രം 7C), ഒരുപക്ഷേ ആവശ്യമുള്ള സജീവ സൈറ്റുകളുടെ അഭാവം മൂലമാകാം. . DC49 ന്റെ വലിയ സാന്ദ്രതകളെ അഡ്സോർബ് ചെയ്യുന്നു. മറുവശത്ത്, പ്രാരംഭ സാന്ദ്രത വർദ്ധിച്ചപ്പോൾ, സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്തുന്നതുവരെ അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷി 9.4 mg/g ൽ നിന്ന് 30 mg/g ആയി വർദ്ധിച്ചു (ചിത്രം 7D). rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ഉപരിതല 50-ൽ എത്താൻ DC അയോൺ മാസ് ട്രാൻസ്ഫർ പ്രതിരോധത്തേക്കാൾ കൂടുതലുള്ള പ്രാരംഭ DC സാന്ദ്രതയോടെ ചാലകശക്തിയിലെ വർദ്ധനവ് മൂലമാണ് ഈ അനിവാര്യമായ പ്രതികരണം.
സമ്പർക്ക സമയവും ചലനാത്മക പഠനങ്ങളും അഡ്‌സോർപ്ഷന്റെ സന്തുലിത സമയം മനസ്സിലാക്കാൻ ലക്ഷ്യമിടുന്നു. ഒന്നാമതായി, സമ്പർക്ക സമയത്തിന്റെ ആദ്യ 40 മിനിറ്റിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട DC യുടെ അളവ്, മുഴുവൻ സമയത്തും (100 മിനിറ്റ്) ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട മൊത്തം അഡ്‌സോർപ്ഷൻ അളവിന്റെ ഏകദേശം പകുതിയായിരുന്നു. ലായനിയിലെ DC തന്മാത്രകൾ കൂട്ടിയിടിക്കുകയും അവ rGO/nZVI സംയുക്തത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് വേഗത്തിൽ കുടിയേറുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഗണ്യമായ അഡ്‌സോർപ്ഷന് കാരണമാകുന്നു. 40 മിനിറ്റിനുശേഷം, 60 മിനിറ്റിനുശേഷം സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്തുന്നതുവരെ DC അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ക്രമേണയും സാവധാനത്തിലും വർദ്ധിച്ചു (ചിത്രം 7D). ആദ്യ 40 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ ന്യായമായ അളവിൽ അഡ്‌സോർബ് ചെയ്യപ്പെടുന്നതിനാൽ, ഡിസി തന്മാത്രകളുമായുള്ള കൂട്ടിയിടികൾ കുറയുകയും അഡ്‌സോർബ് ചെയ്യാത്ത തന്മാത്രകൾക്ക് സജീവമായ സൈറ്റുകൾ കുറയുകയും ചെയ്യും. അതിനാൽ, അഡ്‌സോർപ്ഷൻ നിരക്ക് കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും51.
അഡ്‌സോർപ്ഷൻ കൈനറ്റിക്‌സിനെ നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ, സ്യൂഡോ ഫസ്റ്റ് ഓർഡർ (ചിത്രം 8A), സ്യൂഡോ സെക്കൻഡ് ഓർഡർ (ചിത്രം 8B), എലോവിച്ച് (ചിത്രം 8C) കൈനറ്റിക് മോഡലുകളുടെ ലൈൻ പ്ലോട്ടുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. കൈനറ്റിക് പഠനങ്ങളിൽ നിന്ന് (പട്ടിക S1) ലഭിച്ച പാരാമീറ്ററുകളിൽ നിന്ന്, അഡ്‌സോർപ്ഷൻ കൈനറ്റിക്‌സിനെ വിവരിക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും മികച്ച മാതൃക സ്യൂഡോസെക്കൻഡ് മോഡലാണെന്ന് വ്യക്തമാകും, ഇവിടെ R2 മൂല്യം മറ്റ് രണ്ട് മോഡലുകളേക്കാൾ ഉയർന്നതായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. കണക്കാക്കിയ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷികൾ (qe, cal) തമ്മിൽ ഒരു സാമ്യവുമുണ്ട്. സ്യൂഡോ-സെക്കൻഡ് ക്രമവും പരീക്ഷണ മൂല്യങ്ങളും (qe, exp.) മറ്റ് മോഡലുകളെ അപേക്ഷിച്ച് സ്യൂഡോ-സെക്കൻഡ് ക്രമം മികച്ച മോഡലാണെന്നതിന്റെ കൂടുതൽ തെളിവാണ്. പട്ടിക 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, α (പ്രാരംഭ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ നിരക്ക്), β (ഡിസോർപ്ഷൻ സ്ഥിരാങ്കം) എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങൾ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ നിരക്ക് ഡിസോർപ്ഷൻ നിരക്കിനേക്കാൾ കൂടുതലാണെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു, ഇത് DC rGO/nZVI52 കമ്പോസിറ്റിൽ കാര്യക്ഷമമായി അഡ്‌സോർബ് ചെയ്യാൻ പ്രവണത കാണിക്കുന്നു എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
സ്യൂഡോ-സെക്കൻഡ് ഓർഡർ (എ), സ്യൂഡോ-ഫസ്റ്റ് ഓർഡർ (ബി), എലോവിച്ച് (സി) എന്നിവയുടെ ലീനിയർ അഡോർപ്ഷൻ കൈനറ്റിക് പ്ലോട്ടുകൾ [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, ഡോസ് = 0.05 ഗ്രാം].
അഡ്‌സോർബേറ്റ് ഐസോതെർമുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങൾ, വിവിധ അഡ്‌സോർബേറ്റ് സാന്ദ്രതകളിലും (DC) സിസ്റ്റം താപനിലകളിലും അഡ്‌സോർബന്റിന്റെ (RGO/nRVI കോമ്പോസിറ്റ്) അഡ്‌സോർബന്റ് ശേഷി നിർണ്ണയിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. ലാങ്‌മുയർ ഐസോതെർമ് ഉപയോഗിച്ചാണ് പരമാവധി അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷി കണക്കാക്കിയത്, ഇത് അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഏകതാനമാണെന്നും അവയ്‌ക്കിടയിൽ പ്രതിപ്രവർത്തനം കൂടാതെ അഡ്‌സോർബന്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു അഡ്‌സോർബേറ്റ് മോണോലെയറിന്റെ രൂപീകരണം ഉൾപ്പെടുന്നുവെന്നും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റ് രണ്ട് ഐസോതെർം മോഡലുകളാണ് ഫ്രോയിഡ്‌ലിച്ച്, ടെംകിൻ മോഡലുകൾ. അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷി കണക്കാക്കാൻ ഫ്രോയിഡ്‌ലിച്ച് മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ലെങ്കിലും, വൈവിധ്യമാർന്ന അഡ്‌സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയെ മനസ്സിലാക്കാനും അഡ്‌സോർബന്റിലെ ഒഴിവുകൾക്ക് വ്യത്യസ്ത ഊർജ്ജങ്ങളുണ്ടെന്നും മനസ്സിലാക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു, അതേസമയം ടെംകിൻ മോഡൽ അഡ്‌സോർപ്ഷന്റെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു54.
ചിത്രം 9A-C യഥാക്രമം ലാങ്‌മുയിർ, ഫ്രീൻഡ്‌ലിച്ച്, ടെംകിൻ മോഡലുകളുടെ ലൈൻ പ്ലോട്ടുകൾ കാണിക്കുന്നു. ഫ്രോയിഡ്‌ലിച്ച് (ചിത്രം 9A), ലാങ്‌മുയിർ (ചിത്രം 9B) ലൈൻ പ്ലോട്ടുകളിൽ നിന്ന് കണക്കാക്കി പട്ടിക 2 ൽ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന R2 മൂല്യങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് rGO/nZVI കോമ്പോസിറ്റിലെ DC അഡോർപ്ഷൻ ഫ്രോയിഡ്‌ലിച്ച് (0.996), ലാങ്‌മുയിർ (0.988) ഐസോതെർം മോഡലുകളെയും ടെംകിൻ (0.985) യെയും പിന്തുടരുന്നു എന്നാണ്. ലാങ്‌മുയിർ ഐസോതെർം മോഡൽ ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കിയ പരമാവധി അഡോർപ്ഷൻ ശേഷി (qmax) 31.61 mg g-1 ആയിരുന്നു. കൂടാതെ, അളവില്ലാത്ത വേർതിരിക്കൽ ഘടകത്തിന്റെ (RL) കണക്കാക്കിയ മൂല്യം 0 നും 1 നും ഇടയിലാണ് (0.097), ഇത് അനുകൂലമായ ഒരു അഡോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അല്ലെങ്കിൽ, കണക്കാക്കിയ ഫ്രോയിഡ്‌ലിച്ച് സ്ഥിരാങ്കം (n = 2.756) ഈ ആഗിരണ പ്രക്രിയയ്ക്കുള്ള മുൻഗണനയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ടെംകിൻ ഐസോതെർമിന്റെ ലീനിയർ മോഡൽ അനുസരിച്ച് (ചിത്രം 9C), rGO/nZVI സംയുക്തത്തിൽ DC യുടെ ആഗിരണം ഒരു ഭൗതിക ആഗിരണം പ്രക്രിയയാണ്, കാരണം b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55 ആണ്. ഭൗതിക ആഗിരണം സാധാരണയായി ദുർബലമായ വാൻ ഡെർ വാൽസ് ശക്തികളാൽ മധ്യസ്ഥമാക്കപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളിൽ നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുത ആഗിരണം കുറഞ്ഞ ആഗിരണം ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ് [56, 57].
ഫ്രോയിഡ്ലിച്ച് (എ), ലാങ്മുയിർ (ബി), ടെംകിൻ (സി) എന്നിവരുടെ ലീനിയർ അഡ്സോർപ്ഷൻ ഐസോതെർമുകൾ [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, ഡോസ് = 0.05 ഗ്രാം]. rGO/nZVI കമ്പോസിറ്റുകൾ (D) വഴി DC അഡ്സോർപ്ഷനുള്ള വാന്റ് ഹോഫ് സമവാക്യത്തിന്റെ പ്ലോട്ട് [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C, ഡോസ് = 0.05 ഗ്രാം].
rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള DC നീക്കം ചെയ്യലിൽ പ്രതിപ്രവർത്തന താപനില മാറ്റത്തിന്റെ സ്വാധീനം വിലയിരുത്തുന്നതിന്, എൻട്രോപ്പി മാറ്റം (ΔS), എൻതാൽപ്പി മാറ്റം (ΔH), സ്വതന്ത്ര ഊർജ്ജ മാറ്റം (ΔG) തുടങ്ങിയ തെർമോഡൈനാമിക് പാരാമീറ്ററുകൾ സമവാക്യങ്ങളിൽ നിന്ന് കണക്കാക്കി. 3 ഉം 458 ഉം.
ഇവിടെ \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – തെർമോഡൈനാമിക് സന്തുലിത സ്ഥിരാങ്കം, Ce, CAe – ലായനിയിൽ rGO, യഥാക്രമം ഉപരിതല സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ /nZVI DC സാന്ദ്രതകൾ. R, RT എന്നിവ യഥാക്രമം വാതക സ്ഥിരാങ്കവും അഡോർപ്ഷൻ താപനിലയുമാണ്. 1/T ന് എതിരായി ln Ke പ്ലോട്ട് ചെയ്യുന്നത് ഒരു നേർരേഖ നൽകുന്നു (ചിത്രം 9D), അതിൽ നിന്ന് ∆S, ∆H എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും.
ഒരു നെഗറ്റീവ് ΔH മൂല്യം പ്രക്രിയ എക്സോതെർമിക് ആണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. മറുവശത്ത്, ΔH മൂല്യം ഭൗതിക അഡോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയ്ക്കുള്ളിലാണ്. പട്ടിക 3 ലെ നെഗറ്റീവ് ΔG മൂല്യങ്ങൾ അഡോർപ്ഷൻ സാധ്യമാണെന്നും സ്വയമേവയുള്ളതാണെന്നും സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ΔS ന്റെ നെഗറ്റീവ് മൂല്യങ്ങൾ ദ്രാവക ഇന്റർഫേസിൽ അഡോർബ്ജന്റ് തന്മാത്രകളുടെ ഉയർന്ന ക്രമത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (പട്ടിക 3).
മുൻ പഠനങ്ങളിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുള്ള മറ്റ് അഡ്‌സോർബന്റുകളുമായി rGO/nZVI സംയുക്തത്തെ പട്ടിക 4 താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു. VGO/nCVI സംയുക്തത്തിന് ഉയർന്ന അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ശേഷിയുണ്ടെന്നും വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് DC ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു വാഗ്ദാനമായ വസ്തുവായിരിക്കാമെന്നും വ്യക്തമാണ്. കൂടാതെ, rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ അഡ്‌സോർപ്ഷൻ 60 മിനിറ്റ് സന്തുലിത സമയമുള്ള ഒരു വേഗതയേറിയ പ്രക്രിയയാണ്. rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ മികച്ച അഡ്‌സോർപ്ഷൻ ഗുണങ്ങൾ rGO, nZVI എന്നിവയുടെ സിനർജിസ്റ്റിക് പ്രഭാവം ഉപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാം.
rGO/nZVI, nZVI കോംപ്ലക്സുകൾ വഴി DC ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള യുക്തിസഹമായ സംവിധാനം ചിത്രം 10A, B വ്യക്തമാക്കുന്നു. DC അഡ്സോർപ്ഷന്റെ കാര്യക്ഷമതയിൽ pH ന്റെ സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, pH 3 ൽ നിന്ന് 7 ആയി വർദ്ധിച്ചതോടെ, rGO/nZVI കോമ്പോസിറ്റിലെ DC അഡ്സോർപ്ഷൻ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ഇടപെടലുകളാൽ നിയന്ത്രിക്കപ്പെട്ടില്ല, കാരണം അത് ഒരു zwitterion ആയി പ്രവർത്തിച്ചു; അതിനാൽ, pH മൂല്യത്തിലെ മാറ്റം അഡ്സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയെ ബാധിച്ചില്ല. തുടർന്ന്, ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ്, ഹൈഡ്രോഫോബിക് ഇഫക്റ്റുകൾ, rGO/nZVI കോമ്പോസിറ്റും DC66 ഉം തമ്മിലുള്ള π-π സ്റ്റാക്കിംഗ് ഇടപെടലുകൾ തുടങ്ങിയ നോൺ-ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ഇടപെടലുകൾ വഴി അഡ്സോർപ്ഷൻ സംവിധാനം നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും. ലെയേർഡ് ഗ്രാഫീനിന്റെ പ്രതലങ്ങളിൽ ആരോമാറ്റിക് അഡ്സോർബേറ്റുകളുടെ സംവിധാനം പ്രധാന ചാലകശക്തിയായി π–π സ്റ്റാക്കിംഗ് ഇടപെടലുകൾ വഴി വിശദീകരിച്ചിട്ടുണ്ടെന്ന് എല്ലാവർക്കും അറിയാം. π-π* സംക്രമണം കാരണം പരമാവധി 233 nm ആഗിരണം ഉള്ള ഗ്രാഫീനിന് സമാനമായ ഒരു ലെയേർഡ് മെറ്റീരിയലാണ് കോമ്പോസിറ്റ്. DC അഡ്‌സോർബേറ്റിന്റെ തന്മാത്രാ ഘടനയിൽ നാല് ആരോമാറ്റിക് വളയങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ആരോമാറ്റിക് DC (π-ഇലക്ട്രോൺ സ്വീകർത്താവ്) യും RGO ഉപരിതലത്തിൽ π-ഇലക്ട്രോണുകളാൽ സമ്പന്നമായ പ്രദേശവും തമ്മിൽ π-π-സ്റ്റാക്കിംഗ് പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഒരു സംവിധാനം ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ അനുമാനിച്ചു. /nZVI സംയുക്തങ്ങൾ. കൂടാതെ, ചിത്രം 10B-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, DC-യുമായുള്ള rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ തന്മാത്രാ പ്രതിപ്രവർത്തനം പഠിക്കാൻ FTIR പഠനങ്ങൾ നടത്തി, കൂടാതെ DC അഡ്‌സോർപ്‌ഷനുശേഷം rGO/nZVI സംയുക്തങ്ങളുടെ FTIR സ്പെക്ട്ര ചിത്രം 10B-യിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 10b. 2111 cm-1-ൽ ഒരു പുതിയ കൊടുമുടി നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് C=C ബോണ്ടിന്റെ ഫ്രെയിംവർക്ക് വൈബ്രേഷനുമായി യോജിക്കുന്നു, ഇത് 67 rGO/nZVI യുടെ ഉപരിതലത്തിൽ അനുബന്ധ ഓർഗാനിക് ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സാന്നിധ്യം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. മറ്റ് കൊടുമുടികൾ 1561 ൽ നിന്ന് 1548 cm-1 ലേക്ക് മാറുകയും 1399 ൽ നിന്ന് 1360 cm-1 ലേക്ക് മാറുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ഗ്രാഫീനിന്റെയും ജൈവ മലിനീകരണങ്ങളുടെയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിൽ π-π പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു68,69. DC അഡോർപ്ഷനുശേഷം, OH പോലുള്ള ചില ഓക്സിജൻ അടങ്ങിയ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ തീവ്രത 3270 cm-1 ആയി കുറഞ്ഞു, ഇത് ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗ് അഡോർപ്ഷൻ മെക്കാനിസങ്ങളിൽ ഒന്നാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അങ്ങനെ, ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, rGO/nZVI സംയുക്തത്തിൽ DC അഡോർപ്ഷൻ സംഭവിക്കുന്നത് പ്രധാനമായും π-π സ്റ്റാക്കിംഗ് പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളും H-ബോണ്ടുകളും മൂലമാണ്.
rGO/nZVI, nZVI കോംപ്ലക്സുകൾ (A) വഴി DC ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിന്റെ യുക്തിസഹമായ സംവിധാനം. rGO/nZVI, nZVI (B) എന്നിവയിലെ DC യുടെ FTIR അഡോർപ്ഷൻ സ്പെക്ട്ര.
nZVI-യിലെ DC അഡ്സോർപ്ഷനുശേഷം 3244, 1615, 1546, 1011 cm–1 എന്നീ സമയങ്ങളിൽ nZVI-യിലെ ആഗിരണം ബാൻഡുകളുടെ തീവ്രത വർദ്ധിച്ചു (ചിത്രം 10B), ഇത് DC-യിലെ കാർബോക്‌സിലിക് ആസിഡ് O ഗ്രൂപ്പുകളുടെ സാധ്യമായ ഫങ്ഷണൽ ഗ്രൂപ്പുകളുമായുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കണം. എന്നിരുന്നാലും, നിരീക്ഷിച്ച എല്ലാ ബാൻഡുകളിലെയും ഈ കുറഞ്ഞ ശതമാനം സംപ്രേഷണം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, അഡ്സോർപ്ഷൻ പ്രക്രിയയ്ക്ക് മുമ്പുള്ള nZVI-യെ അപേക്ഷിച്ച് ഫൈറ്റോസിന്തറ്റിക് അഡ്സോർബന്റിന്റെ (nZVI) അഡ്സോർപ്ഷൻ കാര്യക്ഷമതയിൽ കാര്യമായ മാറ്റമൊന്നുമില്ല എന്നാണ്. nZVI71-ലെ ചില DC നീക്കംചെയ്യൽ ഗവേഷണങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, nZVI H2O-യുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടുകയും തുടർന്ന് H+ ഉപയോഗിച്ച് വളരെ കുറയ്ക്കാവുന്ന സജീവ ഹൈഡ്രജൻ ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അവസാനമായി, ചില കാറ്റയോണിക് സംയുക്തങ്ങൾ സജീവ ഹൈഡ്രജനിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ സ്വീകരിക്കുന്നു, അതിന്റെ ഫലമായി -C=N, -C=C- എന്നിവ ഉണ്ടാകുന്നു, ഇത് ബെൻസീൻ വളയത്തിന്റെ വിഭജനത്തിന് കാരണമാകുന്നു.