Grazzi talli żort Nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ CSS limitat. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-modalità ta 'kompatibilità fl-Internet Explorer). Sadanittant, biex niżguraw l-appoġġ kontinwu, aħna nagħtu s-sit mingħajr stili u javascript.
F'dan ix-xogħol, il-komposti RGO / NZVI ġew sintetizzati għall-ewwel darba bl-użu ta 'proċedura sempliċi u favur l-ambjent bl-użu ta' estratt tal-weraq sofora safrani bħala aġent li jnaqqas u stabbilizzatur biex jikkonforma mal-prinċipji ta 'kimika "ħadra", bħal sinteżi kimika inqas ta' ħsara. Bosta għodod intużaw biex tivvalida s-sintesi ta 'suċċess ta' komposti, bħal Potenzjal SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, u Zeta, li jindikaw fabbrikazzjoni kompost ta 'suċċess. Il-kapaċità ta 'tneħħija tal-komposti ġodda u NZVI pura f'diversi konċentrazzjonijiet tal-bidu tad-doxycycline antibijotiku tqabblet biex tinvestiga l-effett sinerġistiku bejn RGO u NZVI. Taħt il-kundizzjonijiet tat-tneħħija ta '25mg L-1, 25 ° C u 0.05g, ir-rata ta' tneħħija adsorttiva ta 'NZVI pur kienet 90%, filwaqt li r-rata ta' tneħħija adsorttiva ta 'doxycycline mill-kompost RGO / NZVI laħqet 94.6%, li kkonfermat li NZVI u RGO. Il-proċess ta 'adsorbiment jikkorrispondi għal ordni ta' psewdo-sekonda u huwa fi qbil tajjeb mal-mudell Freundlich b'kapaċità massima ta 'adsorbiment ta '31 .61 mg g-1 f'25 ° C u pH 7. Ġie propost mekkaniżmu raġonevoli għat-tneħħija ta' DC. Barra minn hekk, l-użu mill-ġdid tal-kompost RGO / NZVI kien 60% wara sitt ċikli ta 'riġenerazzjoni konsekuttiva.
L-iskarsezza u t-tniġġis tal-ilma issa huma theddida serja għall-pajjiżi kollha. F’dawn l-aħħar snin, it-tniġġis tal-ilma, speċjalment it-tniġġis tal-antibijotiċi, żdied minħabba żieda fil-produzzjoni u l-konsum matul il-pandemiku tal-Covid-191,2,3. Għalhekk, l-iżvilupp ta 'teknoloġija effettiva għall-eliminazzjoni ta' antibijotiċi fl-ilma mormi huwa kompitu urġenti.
Waħda mill-antibijotiċi semi-sintetiċi reżistenti mill-grupp tetracycline hija doxycycline (DC) 4,5. Ġie rrappurtat li r-residwi tad-DC fl-ilma ta 'taħt l-art u l-ilmijiet tal-wiċċ ma jistgħux jiġu metabolizzati, 20-50% biss huma metabolizzati u l-bqija jiġi rilaxxat fl-ambjent, u jikkawża problemi ambjentali u ta' saħħa serji.
L-esponiment għal DC f'livelli baxxi jista 'joqtol mikro-organiżmi fotosintetiċi akkwatiċi, jhedded it-tixrid ta' batterji antimikrobiċi, u jżid ir-reżistenza antimikrobika, u għalhekk dan il-kontaminant għandu jitneħħa mill-ilma tad-drenaġġ. Id-degradazzjoni naturali ta 'DC fl-ilma hija proċess bil-mod ħafna. Proċessi fiżikokimiċi bħal fotolisi, bijodegradazzjoni u adsorbiment jistgħu jiddegradaw biss f'konċentrazzjonijiet baxxi u b'rati baxxi ħafna7,8. Madankollu, l-iktar metodu ekonomiku, sempliċi, favur l-ambjent, faċli biex jimmaniġġa u effiċjenti huwa l-adsorbiment9,10.
Nano Zero Valent Iron (NZVI) huwa materjal qawwi ħafna li jista 'jneħħi ħafna antibijotiċi mill-ilma, inklużi metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, chloramphenicol, u tetracycline. Din il-ħila hija dovuta għall-proprjetajiet tal-għaġeb li NZVI għandha, bħal reattività għolja, erja kbira tal-wiċċ, u bosta siti li jorbtu esterni11. Madankollu, NZVI huwa suxxettibbli għall-aggregazzjoni f'medja milwiema minħabba forzi ta 'bjar van der u proprjetajiet manjetiċi għoljin, li jnaqqas l-effettività tiegħu fit-tneħħija tal-kontaminanti minħabba l-formazzjoni ta' saffi ta 'ossidu li jinibixxu r-reattività ta' NZVI10,12. L-agglomerazzjoni ta 'partiċelli NZVI tista' titnaqqas billi jiġu modifikati l-uċuħ tagħhom ma 'surfactants u polimeri jew billi tgħaqqadhom ma' nanomaterjali oħra fil-forma ta 'komposti, li wera li huwa approċċ vijabbli biex itejjeb l-istabbiltà tagħhom fl-ambjent13, 14.
Grafen huwa nanomaterjali tal-karbonju b'żewġ dimensjonijiet li jikkonsisti f'atomi tal-karbonju ibridizzati SP2 irranġati f'anċell tax-xehda. Għandha erja kbira tal-wiċċ, saħħa mekkanika sinifikanti, attività elettrokatalitika eċċellenti, konduttività termali għolja, mobilità ta 'elettroni veloċi, u materjal ta' trasportatur adattat biex tappoġġja nanopartiċelli inorganiċi fuq il-wiċċ tagħha. Il-kombinazzjoni ta 'nanopartiċelli tal-metall u grafena tista' taqbeż ħafna l-benefiċċji individwali ta 'kull materjal u, minħabba l-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi superjuri tagħha, tipprovdi distribuzzjoni ottimali ta' nanopartiċelli għal trattament ta 'ilma aktar effiċjenti15.
L-estratti tal-pjanti huma l-aħjar alternattiva għal aġenti li jnaqqsu kimiċi ta 'ħsara użati b'mod komuni fis-sintesi ta' ossidu tal-graphene mnaqqas (RGO) u NZVI minħabba li huma disponibbli, irħas, pass wieħed, sikuri għall-ambjent, u jistgħu jintużaw bħala aġenti li jnaqqsu. Bħall-flavonoids u l-komposti fenoliċi jaġixxu wkoll bħala stabilizzatur. Għalhekk, l-estratt tal-weraq Atriplex Halimus L. intuża bħala aġent ta 'tiswija u għeluq għas-sintesi ta' komposti RGO / NZVI f'dan l-istudju. Atriplex Halimus mill-familja Amaranthaceae huwa arbuxxell perenni li jħobb in-nitroġenu b'medda ġeografika wiesgħa16.
Skond il-letteratura disponibbli, Atriplex Halimus (A. Halimus) l-ewwel intuża biex jagħmel komposti RGO / NZVI bħala metodu ta 'sinteżi ekonomika u favur l-ambjent. Għalhekk, l-għan ta 'dan ix-xogħol jikkonsisti f'erba' partijiet: (1) Fitosintesi ta 'RGO / NZVI u Komposti NZVI tal-Ġenituri bl-użu ta' Estratt tal-Weraq Akkwatiku ta 'A. Halimus, (2) Karatterizzazzjoni ta' Komposti Phytosintetizzati Antibijotiċi ta 'doxycycline taħt parametri ta' reazzjoni differenti, jottimizzaw il-kundizzjonijiet tal-proċess ta 'adsorbiment, (3) jinvestigaw materjali komposti f'diversi trattamenti kontinwi wara ċ-ċiklu ta' proċessar.
Doxycycline hydrochloride (DC, MM = 480.90, formula kimika C22H24N2O · HCl, 98%), hexahydrate tal-klorur tal-ħadid (FECL3.6H2O, 97%), trab tal-grafita mixtri minn Sigma-Aldrich, USA. L-idrossidu tas-sodju (NaOH, 97%), l-etanol (C2H5OH, 99.9%) u l-aċidu idrokloriku (HCL, 37%) inxtraw minn Merck, l-Istati Uniti. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 u MgCl2 ġew mixtrija minn Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Ir-reaġenti kollha huma ta 'purità analitika għolja. L-ilma distill doppju ntuża biex iħejji s-soluzzjonijiet milwiema kollha.
Kampjuni rappreżentattivi ta 'A. Halimus inġabru mill-abitat naturali tagħhom fid-delta tan-Nil u l-artijiet tul il-kosta tal-Mediterran fl-Eġittu. Il-materjal tal-pjanti nġabar skont il-linji gwida nazzjonali u internazzjonali applikabbli17. Il-Professur Manali Fawzi identifika kampjuni tal-pjanti skont Boulos18, u d-Dipartiment tax-Xjenzi Ambjentali tal-Università ta 'Lixandra jawtorizza l-kollezzjoni ta' speċi ta 'pjanti studjati għal skopijiet xjentifiċi. Vouchers tal-kampjun huma miżmuma fl-Università Tanta Herbarium (Tane), Vouchers Nri. 14 122–14 127, herbarium pubbliku li jipprovdi aċċess għal materjali depożitati. Barra minn hekk, biex tneħħi t-trab jew il-ħmieġ, aqta 'l-weraq tal-pjanta f'biċċiet żgħar, laħlaħ 3 darbiet bil-vit u ilma distillat, u mbagħad nixxef f'50 ° C. L-impjant kien imfarrak, 5 g tat-trab fin kien mgħaddas f'100 ml ta 'ilma distillat u mħawwad f'70 ° C għal 20 min biex jikseb estratt. L-estratt miksub ta 'Bacillus nicotianae ġie ffiltrat permezz tal-karta tal-filtru Whatman u maħżun f'tubi nodfa u sterilizzati f'4 ° C għal użu ulterjuri.
Kif muri fil-Figura 1, il-GO kien magħmul minn trab tal-grafita bil-metodu Hummers modifikat. 10 mg ta 'trab tal-go kien imxerred f'50 ml ta' ilma dejonizzat għal 30 min taħt sonikazzjoni, u mbagħad 0.9 g ta 'FeCl3 u 2.9 g ta' NAAC ġew imħallta għal 60 min. 20 ml ta 'estratt tal-weraq atriplex ġie miżjud mas-soluzzjoni mħawwda bit-taħwid u tħalla fi 80 ° C għal 8 sigħat. Is-sospensjoni sewda li tirriżulta ġiet iffiltrata. In-nanokompositi ppreparati ġew maħsula bl-etanol u bl-ilma bidistilled u mbagħad imnixxfa f'forn vakwu f'50 ° C għal 12-il siegħa.
Ritratti skematiċi u diġitali ta 'sintesi ħadra ta' kumplessi RGO / NZVI u NZVI u tneħħija ta 'antibijotiċi DC minn ilma kkontaminat bl-użu ta' estratt Atriplex Halimus.
Fil-qosor, kif muri fil-Fig. 1, 10 ml ta 'soluzzjoni tal-klorur tal-ħadid li fiha 0.05 M joni Fe3 + ġiet miżjuda qatra qatra ma' 20 ml ta 'soluzzjoni ta' estratt tal-weraq morra għal 60 minuta bit-tisħin moderat u ħawwad, u mbagħad is-soluzzjoni ġiet iċċentrifikata f'14,000 rpm (hermle, 15,000 rpm) għal 15,000 rpm) għal 15,000 min jagħti 15 minuti biex tagħti l-ilma bl-ilma u mneħħi f'forn vakwu f'60 ° C. matul il-lejl.
Il-komposti RGO / NZVI u NZVI sintetizzati bil-pjanti kienu kkaratterizzati minn spettroskopija viżibbli mill-UV (serje T70 / T80 UV / VIS Spectrophotometers, PG Instruments Ltd, ir-Renju Unit) fil-firxa ta 'skanjar ta' 200-800 nm. Biex tanalizza t-topografija u d-distribuzzjoni tad-daqs tal-komposti RGO / NZVI u NZVI, spettroskopija TEM (Joel, JEM-2100F, il-Ġappun, li taċċellera vultaġġ ta '200 kV) intuża. Biex tevalwa l-gruppi funzjonali li jistgħu jkunu involuti fl-estratti tal-pjanti responsabbli għall-proċess ta 'rkupru u stabbilizzazzjoni, saret spettroskopija FT-IR (spettrometru Jasco fil-firxa ta' 4000-600 cm-1). Barra minn hekk, analizzatur potenzjali ta 'Zeta (Zetasizer Nano Zs Malvern) intuża biex jistudja l-ħlas tal-wiċċ tan-nanomaterjali sintetizzati. Għal kejl ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X ta' nanomaterjali trab, diffractometer tar-raġġi X (X'pert Pro, l-Olanda) intuża, li jaħdem f'kurrent (40 mA), vultaġġ (45 kV) fil-firxa 2θ minn 20 ° sa 80 ° u radjazzjoni Cuka1 (\ (\ lambda = \) 1.5405 AO). L-ispettrometru tar-raġġi X li jxerred l-enerġija (EDX) (mudell JEOL JSM-IT100) kien responsabbli għall-istudju tal-kompożizzjoni elementali meta jiġbor ir-raġġi X monokromatiċi ta 'Al K-α minn -10 sa 1350 eV fuq XPS, daqs tal-post 400 μM K-alpha (Thermo Fisher Scientific, USA) l-enerġija ta' trasmissjoni hija 200 eV u l-ispettru dejqa ta '200 eV u l-ispettru dejqa ta' 200 eV u l-ispettru dejqa ta 'l-ispettru. Il-kampjun tat-trab huwa ppressat fuq detentur tal-kampjun, li jitqiegħed f'kamra tal-vakwu. L-ispettru C 1 S intuża bħala referenza ta '284.58 eV biex tiddetermina l-enerġija li torbot.
Twettqu esperimenti ta 'adsorbiment biex tittestja l-effikaċja tan-nanokomposti RGO / NZVI sintetizzati fit-tneħħija ta' doxycycline (DC) minn soluzzjonijiet milwiema. Esperimenti ta 'adsorbiment saru f'25 ml ta' fliexken erlenmeyer b'veloċità li tħawwad ta '200 rpm fuq shaker orbitali (Stuart, Shaker Orbital / SSL1) f'298 K. billi tpinġi s-soluzzjoni tal-istokk DC (1000 ppm) b'ilma bidistilled. Biex tevalwa l-effett tad-dożaġġ ta 'RGO / NSVI fuq l-effiċjenza ta' adsorbiment, nanokomposti ta 'piżijiet differenti (0.01-0.07 g) ġew miżjuda ma' 20 ml ta 'soluzzjoni DC. Biex tistudja l-iżotermi tal-kinetika u l-adsorbiment, 0.05 g ta 'l-adsorbent kien mgħaddas f'soluzzjoni milwiema ta' CD b'konċentrazzjoni inizjali (25-100 mg L - 1). L-effett tal-pH fuq it-tneħħija ta 'DC ġie studjat f'pH (3–11) u konċentrazzjoni inizjali ta '50 mg L-1 f'25 ° C. Aġġusta l-pH tas-sistema billi żżid ammont żgħir ta 'soluzzjoni HCl jew NaOH (miter tal-pH Crison, miter tal-pH, pH 25). Barra minn hekk, ġiet investigata l-influwenza tat-temperatura tar-reazzjoni fuq esperimenti ta 'adsorbiment fil-medda ta' 25-55 ° C. L-effett tas-saħħa jonika fuq il-proċess ta 'adsorbiment ġie studjat billi żiedu konċentrazzjonijiet varji ta' NaCl (0.01-4 mol L - 1) f'konċentrazzjoni inizjali ta 'DC ta' 50 mg L - 1, pH 3 u 7), 25 ° C, u doża adsorbenti ta '0.05 g. L-adsorbiment ta 'DC mhux assorbit ġie mkejjel bl-użu ta' spettrofotometru UV-Vis b'raġġ doppju (serje T70 / T80, PG Instruments Ltd, UK) mgħammar b'1.0 cm ta 'cuvettes tal-kwarz fit-tul tal-kwarz f'tul massimu ta' mewġ (λmax) ta '270 u 350 nm. It-tneħħija tal-perċentwali ta 'antibijotiċi DC (r%; Eq. 1) u l-ammont ta' adsorbiment ta 'DC, Qt, Eq. 2 (mg / g) ġew imkejla bl-użu tal-ekwazzjoni li ġejja.
Fejn% R hija l-kapaċità ta 'tneħħija ta' DC (%), CO hija l-konċentrazzjoni inizjali ta 'DC fil-ħin 0, u C hija l-konċentrazzjoni DC fil-ħin T, rispettivament (mg L-1).
Fejn QE huwa l-ammont ta 'DC adsorbita għal kull unità ta' massa ta 'l-adsorbent (mg g-1), CO u CE huma l-konċentrazzjonijiet f'ħin żero u f'ekwilibriju, rispettivament (mg L-1), V huwa l-volum tas-soluzzjoni (L), u m huwa r-reaġent tal-massa ta' adsorbiment (G).
L-immaġini SEM (Fig. 2A - C) juru l-morfoloġija lamellari tal-kompost RGO / NZVI ma 'nanopartiċelli sferiċi tal-ħadid imxerrda b'mod uniformi fuq il-wiċċ tagħha, li jindikaw twaħħil ta' suċċess ta 'NZVI NPs mal-wiċċ RGO. Barra minn hekk, hemm xi tikmix fil-weraq RGO, li jikkonfermaw it-tneħħija ta 'gruppi li fihom l-ossiġnu fl-istess ħin mar-restawr ta' A. halimus go. Dawn it-tikmix kbar jaġixxu bħala siti għat-tagħbija attiva ta 'NPs tal-ħadid. L-immaġini NZVI (Fig. 2D-F) urew li l-NPs sferiċi tal-ħadid kienu mxerrdin ħafna u ma aggregawx, li huwa dovut għan-natura tal-kisi tal-komponenti botaniċi tal-estratt tal-pjanti. Id-daqs tal-partikula varja fi ħdan 15-26 nm. Madankollu, xi reġjuni għandhom morfoloġija mesoporous bi struttura ta 'l-isplużjonijiet u l-kavitajiet, li tista' tipprovdi kapaċità ta 'adsorbiment effettiva għolja ta' NZVI, peress li jistgħu jżidu l-possibbiltà ta 'insib molekuli DC fuq il-wiċċ ta' NZVI. Meta l-estratt ta 'Rosa Damasku intuża għas-sintesi ta' NZVI, l-NPs miksuba kienu inomogeneous, b'vantaġġi u forom differenti, li naqqsu l-effiċjenza tagħhom fl-adsorbiment ta 'Cr (VI) u żiedu l-ħin ta' reazzjoni 23. Ir-riżultati huma konsistenti ma 'NZVI sintetizzati mill-weraq tal-ballut u taċ-ċawsli, li huma prinċipalment nanopartiċelli sferiċi b'diversi daqsijiet tan-nanometru mingħajr agglomerazzjoni ovvja.
Immaġini SEM ta 'RGO / NZVI (AC), NZVI (D, E) Komposti u EDX ta' komposti ta 'NZVI / RGO (G) u NZVI (H).
Il-kompożizzjoni elementali ta 'komposti RGO / NZVI u NZVI sintetizzati mill-pjanti ġiet studjata bl-użu ta' EDX (Fig. 2G, H). Studji juru li NZVI huwa magħmul minn karbonju (38.29% bil-massa), ossiġenu (47.41% bil-massa) u ħadid (11.84% bil-massa), iżda elementi oħra bħal fosfru24 huma preżenti wkoll, li jistgħu jinkisbu minn estratti tal-pjanti. Barra minn hekk, il-persentaġġ għoli ta 'karbonju u ossiġenu huwa dovut għall-preżenza ta' fitokimiċi minn estratti ta 'pjanti f'kampjuni NZVI ta' taħt l-art. Dawn l-elementi huma mqassma indaqs fuq RGO iżda fi proporzjonijiet differenti: C (39.16 wt%), O (46.98 wt%) u Fe (10.99 wt%), EDX RGO / NZVI juri wkoll il-preżenza ta 'elementi oħra bħal SI bħal S, li jistgħu jkunu assoċjati ma' estratti tal-pjanti, huma użati. Il-proporzjon C: o kurrenti u l-kontenut tal-ħadid fil-kompost RGO / NZVI bl-użu ta 'A. halimus huwa ħafna aħjar milli juża l-estratt tal-weraq tal-ewkaliptu, billi jikkaratterizza l-kompożizzjoni ta' C (23.44 wt.%), O (O (68.29 wt.%) U Fe (8.27 wt.%). wt%) 25. Nataša et al., 2022 irrappurtaw kompożizzjoni elementari simili ta 'NZVI sintetizzata mill-weraq tal-ballut u ċawsli u kkonfermaw li gruppi ta' polifenoli u molekuli oħra li jinsabu fl-estratt tal-weraq huma responsabbli għall-proċess ta 'tnaqqis.
Il-morfoloġija ta 'NZVI sintetizzata fil-pjanti (Fig. S2A, B) kienet sferika u parzjalment irregolari, b'daqs medju ta' partiċelli ta '23.09 ± 3.54 nm, madankollu ġew osservati l-aggregati tal-katina minħabba forzi ta' van der Waals u ferromagnetiżmu. Din il-forma predominantement granulari u sferika ta 'partiċelli hija bi qbil tajjeb mar-riżultati SEM. Osservazzjoni simili nstabet minn Abdelfatah et al. Fl-2021 meta l-estratt tal-weraq tal-fażola tar-riġnu ntuża fis-sintesi ta 'NZVI11. L-estratt tal-weraq ta 'Ruelas tuberosa użat bħala aġent li jnaqqas f'NZVI għandu wkoll forma sferika b'dijametru ta' 20 sa 40 nm26.
Immaġini Hybrid RGO / NZVI Komposti TEM (Fig. S2C-D) wrew li RGO huwa pjan bażali b'biċċiet marġinali u tikmix li jipprovdi siti ta 'tagħbija multipli għal NZVI NPs; Din il-morfoloġija lamellari tikkonferma wkoll il-fabbrikazzjoni b'suċċess ta 'RGO. Barra minn hekk, NZVI NPs għandhom forma sferika b'daqsijiet ta 'partiċelli minn 5.32 sa 27 nm u huma inkorporati fis-saff RGO b'dispersjoni kważi uniformi. L-estratt tal-weraq tal-ewkaliptu ntuża biex sintetizza l-Fe NPs / RGO; Ir-riżultati tat-TEM ikkonfermaw ukoll li t-tikmix fis-saff RGO tejjeb it-tixrid ta 'Fe NPs aktar minn NPs Fe puri u żied ir-reattività tal-komposti. Riżultati simili nkisbu minn Bagheri et al. 28 Meta l-kompost kien iffabbrikat bl-użu ta 'tekniki ultrasoniċi b'daqs medju ta' nanopartiċella tal-ħadid ta 'madwar 17.70 nm.
L-ispettri FTIR ta 'komposti ta' A. Halimus, NZVI, GO, RGO, u RGO / NZVI huma murija fil-Fig. 3a. Il-preżenza ta 'gruppi funzjonali tal-wiċċ fil-weraq ta' A. halimus tidher fi 3336 cm-1, li tikkorrispondi għal polifenoli, u 1244 cm-1, li tikkorrispondi għal gruppi ta 'karbonil prodotti mill-proteina. Gruppi oħra bħal Alkanes f'2918 cm-1, l-alkeni f'1647 cm-1 u estensjonijiet Co-O-Co f'1030 cm-1 ġew osservati wkoll, li jissuġġerixxu l-preżenza ta 'komponenti tal-pjanti li jaġixxu bħala aġenti li jissiġillaw u huma responsabbli għall-irkupru minn Fe2 + għal Fe0 u jmorru għal RGO29. B'mod ġenerali, l-ispettri NZVI juru l-istess qċaċet ta 'assorbiment bħal zokkor morr, iżda b'pożizzjoni kemmxejn mibdula. Banda intensa tidher fi 3244 cm-1 assoċjata ma 'vibrazzjonijiet ta' tiġbid OH (fenoli), quċċata ta '1615 tikkorrispondi għal C = C, u faxex f'1546 u 1011 cm-1 jinqalgħu minħabba t-tiġbid ta' C = O (polifenoli u flavonoids), CN-grupp ta 'amini u alifatiċi ġew osservati fi 1310 cm-1 u 1190 CM-1, rispettivament13. L-ispettru FTIR ta 'GO juri l-preżenza ta' ħafna gruppi li fihom l-ossiġnu ta 'intensità għolja, inkluża l-alkoxy (CO) faxxa ta' tiġbid f'1041 cm-1, il-faxxa ta 'tiġbid epoxy (CO) ta' 1291 cm-1, c = O Stretch. Faxxa ta 'vibrazzjonijiet ta' tiġbid ta 'C = C f'1619 cm-1, faxxa ta' 1708 cm-1 u faxxa wiesgħa ta 'vibrazzjonijiet li jiġġebbdu grupp OH fi 3384 cm-1, li hija kkonfermata bil-metodu mtejjeb Hummers, li ossida b'suċċess il-proċess tal-grafita. Meta jitqabblu l-komposti RGO u RGO / NZVI ma 'spettri GO, l-intensità ta' xi gruppi li fihom l-ossiġnu, bħal OH fi 3270 cm-1, hija mnaqqsa b'mod sinifikanti, filwaqt li oħrajn, bħal C = O f'1729 cm-1, huma kompletament imnaqqsa. sparixxa, u jindika t-tneħħija b'suċċess ta 'gruppi funzjonali li fihom l-ossiġnu biex imorru mill-estratt ta' A. halimus. Il-qċaċet karatteristiċi ġodda ta 'RGO f'tensjoni C = C huma osservati madwar 1560 u 1405 cm-1, li tikkonferma t-tnaqqis ta' GO għal RGO. Varjazzjonijiet minn 1043 sa 1015 cm-1 u minn 982 sa 918 cm-1 ġew osservati, possibbilment minħabba l-inklużjoni tal-materjal tal-pjanti31,32. Weng et al., 2018 osservaw ukoll attenwazzjoni sinifikanti ta 'gruppi funzjonali ossiġenati fil-go, li kkonfermaw il-formazzjoni b'suċċess ta' rGO permezz ta 'bijoreduzzjoni, peress li estratti tal-weraq tal-ewkaliptu, li ntużaw biex sintetizzati komposti ta' ossidu tal-graphene tal-ħadid imnaqqsa, wrew spettri FTIR aktar mill-qrib ta 'gruppi funzjonali tal-pjanti. 33.
A. FTIR Spectrum of Gallium, NZVI, RGO, GO, Composite RGO / NZVI (A). Roentgenogrammy Composites RGO, GO, NZVI u RGO / NZVI (B).
Il-formazzjoni ta 'komposti RGO / NZVI u NZVI kienet ikkonfermata fil-biċċa l-kbira minn mudelli ta' diffrazzjoni tar-raġġi X (Fig. 3B). Ġie osservat quċċata Fe0 ta 'intensità għolja f'2ɵ 44.5 °, li tikkorrispondi għall-indiċi (110) (JCPDS nru. 06–0696) 11. Il-quċċata oħra f'35.1 ° tal-pjan (311) hija attribwita għall-manjetita Fe3O4, 63.2 ° tista 'tkun assoċjata mal-indiċi Miller tal-pjan (440) minħabba l-preżenza ta' ϒ-FeOH (JCPDS nru. 17-0536) 34. Ix-xejra tar-raġġi X ta 'GO turi quċċata qawwija ta' 2ɵ 10.3 ° u quċċata oħra f'21.1 °, li tindika tqaxxir komplet tal-grafita u tenfasizza l-preżenza ta 'gruppi li fihom l-ossiġnu fuq il-wiċċ ta' GO35. Xejriet komposti ta 'RGO u RGO / NZVI rreġistraw l-għajbien tal-qċaċet tal-GO karatteristiċi u l-formazzjoni ta' qċaċet ta 'RGO wiesgħa f'22 22.17 u 24.7 ° għall-komposti RGO u RGO / RGO / NZVI, rispettivament, li kkonfermaw l-irkupru b'suċċess ta' GO minn estratti tal-pjanti. Madankollu, fil-mudell kompost RGO / NZVI, qċaċet addizzjonali assoċjati mal-pjan kannizzata ta 'Fe0 (110) u BCC Fe0 (200) ġew osservati f'44.9 \ (^ \ circ \) u 65.22 \ (^ \ circ \), rispettivament.
Il-potenzjal ta 'zeta huwa l-potenzjal bejn saff joniku mwaħħal mal-wiċċ ta' partiċella u soluzzjoni milwiema li tiddetermina l-proprjetajiet elettrostatiċi ta 'materjal u tkejjel l-istabbiltà tagħha37. Analiżi potenzjali ta 'Zeta ta' komposti NZVI, GO, u RGO / NZVI sintetizzati mill-pjanti wriet l-istabbiltà tagħhom minħabba l-preżenza ta 'piżijiet negattivi ta' -20.8, -22, -22, u -27.4 mV, rispettivament, fuq il-wiċċ tagħhom, kif muri fil-Figura S1A-C. - Riżultati bħal dawn huma konsistenti ma 'bosta rapporti li jsemmu li soluzzjonijiet li fihom partiċelli b'valuri potenzjali ta' zeta inqas minn -25 mV ġeneralment juru grad għoli ta 'stabbiltà minħabba repulsjoni elettrostatika bejn dawn il-partiċelli. Il-kombinazzjoni ta 'RGO u NZVI tippermetti lill-kompost jakkwista aktar ħlasijiet negattivi u b'hekk ikollu stabbiltà ogħla minn jew Go jew NZVI waħdu. Għalhekk, il-fenomenu ta 'repulsjoni elettrostatika jwassal għall-formazzjoni ta' komposti stabbli ta 'RGO / NZVI39. Il-wiċċ negattiv ta 'GO jippermettilha tkun imxerrda b'mod uniformi f'mezz milwiem mingħajr agglomerazzjoni, li toħloq kundizzjonijiet favorevoli għall-interazzjoni ma' NZVI. It-tariffa negattiva tista 'tkun assoċjata mal-preżenza ta' gruppi funzjonali differenti fl-estratt tal-bettieħa morra, li tikkonferma wkoll l-interazzjoni bejn il-prekursuri GO u l-ħadid u l-estratt tal-pjanti biex jiffurmaw RGO u NZVI, rispettivament, u l-kumpless RGO / NZVI. Dawn il-komposti tal-pjanti jistgħu jaġixxu wkoll bħala aġenti tal-limiti, peress li jipprevjenu l-aggregazzjoni tan-nanopartiċelli li jirriżultaw u b'hekk iżidu l-istabbiltà tagħhom40.
Il-kompożizzjoni elementali u l-istati tal-valenza tal-komposti NZVI u RGO / NZVI ġew determinati minn XPS (Fig. 4). L-istudju XPS ġenerali wera li l-kompost RGO / NZVI huwa magħmul prinċipalment mill-elementi C, O, u Fe, konsistenti mal-immappjar tal-EDS (Fig. 4F - H). L-ispettru C1s jikkonsisti fi tliet quċċati fi 284.59 eV, 286.21 eV u 288.21 eV li jirrappreżentaw CC, CO u C = O, rispettivament. L-ispettru O1S kien maqsum fi tliet quċċati, inklużi 531.17 eV, 532.97 eV, u 535.45 eV, li ġew assenjati lill-O = CO, CO, u l-ebda gruppi, rispettivament. Madankollu, il-qċaċet fuq 710.43, 714.57 u 724.79 eV jirreferu għal Fe 2P3 / 2, Fe + 3 u Fe P1 / 2, rispettivament. L-ispettri XPS ta 'NZVI (Fig. 4C-E) urew qċaċet għall-elementi C, O, u Fe. Il-qċaċet fi 284.77, 286.25, u 287.62 eV jikkonfermaw il-preżenza ta 'ligi tal-karbonju tal-ħadid, billi jirreferu għal CC, C-OH, u CO, rispettivament. L-ispettru O1S jikkorrispondi għal tliet quċċati C - O / ħadid karbonat (531.19 eV), radikali idrossiliku (532.4 eV) u O - C = O (533.47 eV). Il-quċċata f'719.6 hija attribwita għal Fe0, filwaqt li FeOoh juri l-qċaċet f'717.3 u 723.7 eV, barra minn hekk, il-quċċata ta '725.8 eV tindika l-preżenza ta' Fe2O342.43.
Studji XPS ta 'komposti NZVI u RGO / NZVI, rispettivament (a, b). Spettri sħaħ ta 'NZVI C1s (C), Fe2p (D), u O1s (E) u RGO / NZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompost.
L-iżoterma ta 'adsorbiment / desorbiment N2 (Fig. 5A, B) turi li l-komposti NZVI u RGO / NZVI jappartjenu għat-Tip II. Barra minn hekk, l-erja tal-wiċċ speċifika (SBET) ta 'NZVI żdiedet minn 47.4549 għal 152.52 m2 / g wara li tgħolli ma' RGO. Dan ir-riżultat jista 'jiġi spjegat bit-tnaqqis fil-proprjetajiet manjetiċi ta' NZVI wara r-RGO, u b'hekk tnaqqas l-aggregazzjoni tal-partikuli u żżid l-erja tal-wiċċ tal-komposti. Barra minn hekk, kif muri fil-Fig. 5C, il-volum tal-pori (8.94 nm) tal-kompost RGO / NZVI huwa ogħla minn dak tan-NZVI oriġinali (2.873 nm). Dan ir-riżultat jaqbel ma 'El-Monaem et al. 45.
Biex tevalwa l-kapaċità ta 'adsorbiment biex tneħħi DC bejn il-komposti RGO / NZVI u l-NZVI oriġinali skont iż-żieda fil-konċentrazzjoni inizjali, sar paragun billi żiedet doża kostanti ta' kull adsorbent (0.05 g) ma 'DC ma' DC f'diversi konċentrazzjonijiet inizjali. Soluzzjoni investigata [25]. –100 mg L - 1] f'25 ° C. Ir-riżultati wrew li l-effiċjenza tat-tneħħija (94.6%) tal-kompost RGO / NZVI kienet ogħla minn dik tal-NZVI oriġinali (90%) f'konċentrazzjoni aktar baxxa (25 mg L-1). Madankollu, meta l-konċentrazzjoni tal-bidu żdiedet għal 100 mg L-1, l-effiċjenza tat-tneħħija ta 'RGO / NZVI u NZVI tal-ġenituri naqset għal 70% u 65%, rispettivament (Figura 6A), li tista' tkun dovuta għal inqas siti attivi u degradazzjoni ta 'partiċelli NZVI. Għall-kuntrarju, RGO / NZVI wrew effiċjenza ogħla ta 'tneħħija ta' DC, li tista 'tkun dovuta għal effett sinerġistiku bejn RGO u NZVI, li fihom siti attivi stabbli disponibbli għall-adsorbiment huma ħafna ogħla, u fil-każ ta' RGO / NZVI, aktar DC jista 'jkun adsorbit minn NZVI intatti. Barra minn hekk, fil-Fig. 6b juri li l-kapaċità ta 'adsorbiment tal-komposti RGO / NZVI u NZVI żdiedet minn 9.4 mg / g sa 30 mg / g u 9 mg / g, rispettivament, b'żieda fil-konċentrazzjoni inizjali minn 25-100 mg / L. -1.1 sa 28.73 mg g-1. Għalhekk, ir-rata ta 'tneħħija ta' DC kienet korrelata b'mod negattiv mal-konċentrazzjoni inizjali ta 'DC, li kienet dovuta għan-numru limitat ta' ċentri ta 'reazzjoni appoġġjati minn kull adsorbenti għall-adsorbiment u t-tneħħija ta' DC f'soluzzjoni. Għalhekk, jista 'jiġi konkluż minn dawn ir-riżultati li l-komposti RGO / NZVI għandhom effiċjenza ogħla ta' adsorbiment u tnaqqis, u RGO fil-kompożizzjoni ta 'RGO / NZVI jista' jintuża kemm bħala adsorbenti kif ukoll bħala materjal ta 'trasportatur.
L-effiċjenza tat-tneħħija u l-kapaċità ta 'adsorbiment ta' DC għall-kompost RGO / NZVI u NZVI kienu (a, b) [CO = 25 mg L-1–100 mg L-1, t = 25 ° C, doża = 0.05 g], pH. Dwar il-kapaċità ta 'adsorbiment u l-effiċjenza tat-tneħħija ta' DC fuq komposti RGO / NZVI (C) [CO = 50 mg L - 1, pH = 3–11, t = 25 ° C, doża = 0.05 g].
Il-pH tas-soluzzjoni huwa fattur kritiku fl-istudju tal-proċessi ta 'adsorbiment, peress li jaffettwa l-grad ta' jonizzazzjoni, speċifikazzjoni, u jonizzazzjoni ta 'l-adsorbenti. L-esperiment sar f'25 ° C b'doża ta 'adsorbenti kostanti (0.05 g) u konċentrazzjoni inizjali ta' 50 mg L-1 fil-firxa tal-pH (3–11). Skond reviżjoni tal-letteratura46, DC hija molekula anfifilika b'diversi gruppi funzjonali jonizzabbli (fenoli, gruppi amminiċi, alkoħol) f'diversi livelli ta 'pH. As a result, the various functions of DC and the related structures on the surface of the rGO/nZVI composite may interact electrostatically and may exist as cations, zwitterions, and anions, the DC molecule exists as cationic (DCH3+) at pH < 3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 and anionic (DCH− or DC2−) at PH 7.7. As a result, the various functions of DC and the related structures on the surface of the rGO/nZVI composite may interact electrostatically and may exist as cations, zwitterions, and anions, the DC molecule exists as cationic (DCH3+) at pH < 3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 and anionic (DCH- or DC2-) at PH 7.7. Р результате различные функци дк и связаных с ними струкqqa Il катиона (DCH3 +) при рн <3,3, цвитер -ионый (DCH20) 3,3 <ph <7,7 и анионый (dch- или DC2-) при ph 7,7. Bħala riżultat, diversi funzjonijiet ta 'DC u strutturi relatati fuq il-wiċċ tal-kompost RGO / NZVI jistgħu jinteraġixxu elettrostatikament u jistgħu jeżistu fil-forma ta' katjoni, zwitterions, u anjoni; Il-molekula DC teżisti bħala katjoni (DCH3 +) f'pH <3.3; Ionic (DCH20) 3.3 <ph <7.7 u anjoniku (DCH- jew DC2-) f'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 复合 材料 表面 的 相关 结构 可能 会 会 发生 静电 静电 相互 并 可能 以 以 阳离子 阳离子 两 性 性 和 和 阴离子 形式 ， dc 分子 在 在 ph <3.3 时 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 (DCH3 +) 形式存在 两性离子和阴离子 (dch- 或 dc2-) 在 pH 7.7。 Следоватеuлно, различные функции дк и родственых им структ oħrajn н поверхности компо xita электростатические ззаимодействия и с сществова Dan в в в к к к ppro ppro \ ppro ppro ppro ppro ppro ppro ppro \ к к к к к к fоf dritt катионныии (дцг3 +) при рн <3,3. Għalhekk, diversi funzjonijiet ta 'DC u strutturi relatati fuq il-wiċċ tal-kompost RGO / NZVI jistgħu jidħlu f'interazzjonijiet elettrostatiċi u jeżistu fil-forma ta' katjoni, zwitterions, u anjoni, filwaqt li l-molekuli DC huma katjoniċi (DCH3 +) f'pH <3.3. О н с с с в в в ввитер -mod Teżisti bħala Zwitterion (DCH20) fi 3.3 <ph <7.7 u anjon (DCH- jew DC2-) f'pH 7.7.B'żieda fil-pH minn 3 sa 7, il-kapaċità ta 'adsorbiment u l-effiċjenza tat-tneħħija ta' DC żdiedu minn 11.2 mg / g (56%) għal 17 mg / g (85%) (Fig. 6C). Madankollu, hekk kif il-pH żdied għal 9 u 11, il-kapaċità ta 'adsorbiment u l-effiċjenza tat-tneħħija naqsu xi ftit, minn 10.6 mg / g (53%) għal 6 mg / g (30%), rispettivament. B'żieda fil-pH minn 3 sa 7, DCs jeżistu prinċipalment fil-forma ta 'zwitterions, li għamlithom kważi mhux elettrostatikament attirati jew imrażżna b'komposti RGO / NZVI, l-aktar, l-aktar b'interazzjoni elettrostatika. Hekk kif il-pH żdied 'il fuq minn 8.2, il-wiċċ ta' l-adsorbent ġie ċċarġjat b'mod negattiv, u għalhekk il-kapaċità ta 'adsorbiment naqset u naqset minħabba r-repulsjoni elettrostatika bejn id-doxycycline iċċarġjat b'mod negattiv u l-wiċċ ta' l-adsorbenti. Din ix-xejra tissuġġerixxi li l-adsorbiment DC fuq komposti RGO / NZVI jiddependi ħafna mill-pH, u r-riżultati jindikaw ukoll li l-komposti RGO / NZVI huma adattati bħala adsorbenti taħt kondizzjonijiet aċidużi u newtrali.
L-effett tat-temperatura fuq l-adsorbiment ta 'soluzzjoni milwiema ta' DC sar fi (25-55 ° C). Il-Figura 7a turi l-effett taż-żieda fit-temperatura fuq l-effiċjenza tat-tneħħija ta 'antibijotiċi DC fuq RGO / NZVI, huwa ċar li l-kapaċità ta' tneħħija u l-kapaċità ta 'adsorbiment żdiedu minn 83.44% u 13.9 mg / g għal 47% u 7.83 mg / g. , rispettivament. Dan it-tnaqqis sinifikanti jista 'jkun minħabba żieda fl-enerġija termali ta' joni DC, li twassal għal desorption47.
Effett tat-temperatura fuq l-effiċjenza tat-tneħħija u l-kapaċità ta 'adsorbiment ta' CD fuq komposti RGO / NZVI (a) [CO = 50 mg L - 1, pH = 7, doża = 0.05 g], doża adsorbenti fuq l-effiċjenza tat-tneħħija u t-tneħħija tal-effett ta 'CD ta' l-effett CD tal-konċentrazzjoni inizjali fuq il-kapaċità ta 'adsorbiment u l-effiċjenza ta' DC fuq it-tneħħija ta 'RGO / NSVI Composite (CO = CO = 50 L - 1, pH = 7, t = 25 ° C] (c, d) [CO = 25–100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, doża = 0.05 g].
L-effett li tiżdied id-doża ta 'l-adsorbenti kompost RGO / NZVI minn 0.01 g sa 0.07 g fuq l-effiċjenza tat-tneħħija u l-kapaċità ta' adsorbiment hija murija fil-Fig. 7b. Żieda fid-doża ta 'l-assorbenti wasslet għal tnaqqis fil-kapaċità ta' adsorbiment minn 33.43 mg / g sa 6.74 mg / g. Madankollu, b'żieda fid-doża ta 'assorbenti minn 0.01 g sa 0.07 g, l-effiċjenza tat-tneħħija tiżdied minn 66.8% għal 96%, li, għalhekk, tista' tkun assoċjata ma 'żieda fl-għadd ta' ċentri attivi fuq il-wiċċ nanokomposit.
L-effett tal-konċentrazzjoni inizjali fuq il-kapaċità ta 'adsorbiment u l-effiċjenza tat-tneħħija [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, doża ta' 0.05 g] ġie studjat. Meta l-konċentrazzjoni inizjali żdiedet minn 25 mg L-1 għal 100 mg L-1, il-persentaġġ tat-tneħħija tal-kompost RGO / NZVI naqas minn 94.6% għal 65% (Fig. 7C), probabbilment minħabba n-nuqqas tas-siti attivi mixtieqa. - Adsorbi konċentrazzjonijiet kbar ta 'DC49. Min-naħa l-oħra, hekk kif il-konċentrazzjoni inizjali żdiedet, il-kapaċità ta 'adsorbiment żdiedet ukoll minn 9.4 mg / g sa 30 mg / g sakemm jintlaħaq l-ekwilibriju (Fig. 7D). Din ir-reazzjoni inevitabbli hija dovuta għal żieda fil-forza tas-sewqan b'konċentrazzjoni inizjali ta 'DC akbar mir-reżistenza għat-trasferiment tal-massa tal-joni DC biex tilħaq il-wiċċ 50 tal-kompost RGO / NZVI.
Ħin ta 'kuntatt u studji kinetiċi għandhom l-għan li jifhmu l-ħin ta' l-ekwilibriju ta 'l-adsorbiment. L-ewwel, l-ammont ta 'DC assorbit matul l-ewwel 40 minuta tal-ħin ta' kuntatt kien madwar nofs l-ammont totali assorbit matul il-ħin kollu (100 minuta). Filwaqt li l-molekuli DC fis-soluzzjoni jaħbtu u jġegħluhom jemigraw malajr lejn il-wiċċ tal-kompost RGO / NZVI li jirriżulta f'assorbiment sinifikanti. Wara 40 minuta, l-adsorbiment DC żdied gradwalment u bil-mod sakemm jintlaħaq l-ekwilibriju wara 60 min (Fig. 7D). Peress li ammont raġonevoli huwa assorbit fl-ewwel 40 minuta, se jkun hemm inqas ħabtiet ma 'molekuli DC u inqas siti attivi se jkunu disponibbli għal molekuli mhux assorbiti. Għalhekk, ir-rata ta 'adsorbiment tista' titnaqqas51.
Biex tifhem aħjar il-kinetika tal-adsorbiment, intużaw mudelli kinetiċi psewdo tal-ewwel ordni (Fig. Mill-parametri miksuba mill-istudji kinetiċi (Tabella S1), jidher ċar li l-mudell psewdosekonda huwa l-aħjar mudell għad-deskrizzjoni tal-kinetika ta 'l-assorbiment, fejn il-valur R2 huwa stabbilit ogħla milli fiż-żewġ mudelli l-oħra. Hemm ukoll xebh bejn il-kapaċitajiet ta 'adsorbiment ikkalkulati (QE, CAL). L-ordni psewdo-sekonda u l-valuri sperimentali (QE, Exp.) Huma evidenza oħra li l-ordni psewdo-sekonda hija mudell aħjar minn mudelli oħra. Kif muri fit-Tabella 1, il-valuri ta 'α (rata ta' adsorbiment inizjali) u β (kostanti ta 'desorbiment) jikkonfermaw li r-rata ta' adsorbiment hija ogħla mir-rata ta 'desorbiment, li tindika li DC għandu tendenza li jassorbi b'mod effiċjenti fuq il-kompost RGO / NZVI52. -
Biċċiet kinetiċi ta 'adsorbiment lineari ta' ordni psewdo-sekonda (a), psewdo-l-ewwel ordni (b) u Elovich (c) [CO = 25-100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, doża = 0.05 g].
Studji dwar iżotermi ta 'adsorbiment jgħinu biex tiddetermina l-kapaċità ta' adsorbiment ta 'l-adsorbenti (RGO / NRVI kompost) f'diversi konċentrazzjonijiet ta' adsorbati (DC) u temperaturi tas-sistema. Il-kapaċità massima ta 'adsorbiment ġiet ikkalkulata bl-użu ta' l-iżoterm Langmuir, li indika li l-adsorbiment kien omoġenju u inkluda l-formazzjoni ta 'adsorbata monostrata fuq il-wiċċ ta' l-adsorbenti mingħajr interazzjoni bejnhom53. Żewġ mudelli oħra ta 'iżoterm użati ħafna huma l-mudelli Freundlich u Temkin. Għalkemm il-mudell Freundlich ma jintużax biex tikkalkula l-kapaċità ta 'adsorbiment, dan jgħin biex jifhem il-proċess ta' adsorbiment eteroġenju u li l-postijiet vakanti fuq l-adsorbenti għandhom enerġiji differenti, filwaqt li l-mudell Temkin jgħin biex jifhem il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi ta 'adsorbiment54.
Figuri 9a-C juru plots tal-linja tal-mudelli Langmuir, Freindlich u Temkin, rispettivament. Il-valuri R2 ikkalkulati mill-plottijiet tal-linja Freundlich (Fig. 9A) u Langmuir (Fig. 9B) u ppreżentati fit-Tabella 2 juru li l-adsorbiment DC fuq il-kompost RGO / NZVI isegwi l-mudelli ta 'Freundlich (0.996) u Langmuir (0.988) iżotermi u Tempin (0.985). Il-kapaċità massima ta 'adsorbiment (QMAX), ikkalkulata bl-użu tal-mudell isoterm Langmuir, kienet ta '31 .61 mg g-1. Barra minn hekk, il-valur ikkalkulat tal-fattur ta 'separazzjoni mingħajr dimensjoni (RL) huwa bejn 0 u 1 (0.097), li jindika proċess ta' adsorbiment favorevoli. Inkella, il-kostanti kkalkulata ta 'Freundlich (n = 2.756) tindika preferenza għal dan il-proċess ta' assorbiment. Skond il-mudell lineari ta 'l-isoterm Temkin (Fig. 9C), l-adsorbiment ta' DC fuq il-kompost RGO / NZVI huwa proċess ta 'adsorbiment fiżiku, peress li B huwa ˂ 82 kJ mol-1 (0.408) 55. Għalkemm l-adsorbiment fiżiku huwa ġeneralment medjat minn forzi dgħajfa ta 'van der Waals, l-adsorbiment ta' kurrent dirett fuq komposti RGO / NZVI jirrikjedi enerġiji ta 'adsorbiment baxx [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B), u Temkin (C) Isotermi ta 'adsorbiment lineari [CO = 25–100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, doża = 0.05 g]. Plot ta 'l-ekwazzjoni ta' Van't Hoff għal adsorbiment ta 'DC permezz ta' komposti RGO / NZVI (D) [CO = 25-100 mg L-1, pH = 7, t = 25-55 ° C u doża = 0.05 g].
Biex tevalwa l-effett tal-bidla fit-temperatura tar-reazzjoni fuq it-tneħħija tad-DC minn komposti RGO / NZVI, parametri termodinamiċi bħal bidla fl-entropija (ΔS), bidla ta 'entalpija (ΔH), u bidla ta' enerġija ħielsa (ΔG) ġew ikkalkulati mill-ekwazzjonijiet. 3 u 458.
fejn \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{{c} _ {e}}} \) - kostanti tal-ekwilibriju termodinamiku, CE u CAE - RGO f'soluzzjoni, rispettivament / nzvi dc konċentrazzjonijiet fl-ekwilibriju tal-wiċċ. R u Rt huma t-temperatura kostanti tal-gass u ta 'adsorbiment, rispettivament. It-tpinġija LN KE kontra 1 / t tagħti linja dritta (Fig. 9d) li minnha jistgħu jiġu determinati ∆S u ∆H.
Valur ΔH negattiv jindika li l-proċess huwa eżotermiku. Min-naħa l-oħra, il-valur ΔH huwa fil-proċess ta 'adsorbiment fiżiku. Valuri ΔG negattivi fit-Tabella 3 jindikaw li l-adsorbiment huwa possibbli u spontanju. Valuri negattivi ta 'ΔS jindikaw ordni għolja ta' molekuli adsorbenti fl-interface likwidu (Tabella 3).
It-Tabella 4 tqabbel il-kompost RGO / NZVI ma 'adsorbenti oħra rrappurtati fi studji preċedenti. Huwa ċar li l-kompost VGO / NCVI għandu kapaċità ta 'adsorbiment għolja u jista' jkun materjal promettenti għat-tneħħija ta 'antibijotiċi DC mill-ilma. Barra minn hekk, l-adsorbiment ta 'komposti RGO / NZVI huwa proċess mgħaġġel b'ħin ta' ekwilibrazzjoni ta '60 min. Il-proprjetajiet ta 'adsorbiment eċċellenti tal-komposti RGO / NZVI jistgħu jiġu spjegati bl-effett sinerġistiku ta' RGO u NZVI.
Figuri 10a, b juru l-mekkaniżmu razzjonali għat-tneħħija ta 'antibijotiċi DC mill-kumplessi RGO / NZVI u NZVI. Skond ir-riżultati ta 'esperimenti fuq l-effett tal-pH fuq l-effiċjenza ta' l-adsorbiment ta 'DC, b'żieda fil-pH minn 3 sa 7, l-adsorbiment DC fuq il-kompost RGO / NZVI ma kienx ikkontrollat minn interazzjonijiet elettrostatiċi, peress li aġixxa bħala zwitterion; Għalhekk, bidla fil-valur tal-pH ma affettwatx il-proċess ta 'adsorbiment. Sussegwentement, il-mekkaniżmu ta 'adsorbiment jista' jiġi kkontrollat minn interazzjonijiet mhux elettrostatiċi bħal twaħħil ta 'idroġenu, effetti idrofobiċi, u interazzjonijiet ta' stivar π-π bejn il-kompost RGO / NZVI u DC66. Huwa magħruf sew li l-mekkaniżmu ta 'adsorbiti aromatiċi fuq l-uċuħ ta' grafena b'saffi ġie spjegat permezz ta 'interazzjonijiet ta' stivar π-π bħala l-forza ewlenija. Il-kompost huwa materjal b'saffi simili għal graphene b'assorbiment massimu ta '233 nm minħabba t-tranżizzjoni π-π *. Ibbażat fuq il-preżenza ta 'erba' ċrieki aromatiċi fl-istruttura molekulari ta 'l-adsorbat DC, aħna ipotesi li hemm mekkaniżmu ta' interazzjoni ta 'π-π-stacking bejn id-DC aromatiku (aċċettatur π-elettroni) u r-reġjun rikk fl-elettroni π fuq il-wiċċ RGO fuq il-wiċċ RGO. / Komposti NZVI. Barra minn hekk, kif muri fil-Fig. 10b, studji FTIR saru biex jistudjaw l-interazzjoni molekulari ta 'komposti RGO / NZVI ma' DC, u l-ispettri FTIR ta 'komposti RGO / NZVI wara l-adsorbiment ta' DC huma murija fil-Figura 10B. 10b. Il-quċċata ġdida hija osservata f'2111 cm-1, li tikkorrispondi għall-vibrazzjoni qafas tal-bond C = C, li tindika l-preżenza tal-gruppi funzjonali organiċi korrispondenti fuq il-wiċċ ta '67 RGO / NZVI. Il-qċaċet oħra jinbidlu minn 1561 għal 1548 cm-1 u minn 1399 għal 1360 cm-1, li jikkonfermaw ukoll li l-interazzjonijiet π-π għandhom rwol importanti fl-adsorbiment tal-grafena u l-inkwinanti organiċi68,69. Wara adsorbiment ta 'DC, l-intensità ta' xi gruppi li fihom l-ossiġnu, bħal OH, naqset għal 3270 cm-1, li tissuġġerixxi li t-twaħħil ta 'l-idroġenu huwa wieħed mill-mekkaniżmi ta' adsorbiment. Għalhekk, abbażi tar-riżultati, l-adsorbiment DC fuq il-kompost RGO / NZVI iseħħ prinċipalment minħabba interazzjonijiet ta 'stivar π-π u bonds H.
Mekkaniżmu razzjonali ta 'adsorbiment ta' antibijotiċi DC minn kumplessi RGO / NZVI u NZVI (A). Spettri ta 'adsorbiment FTIR ta' DC fuq RGO / NZVI u NZVI (b).
L-intensità tal-meded ta 'assorbiment ta' NZVI f'3244, 1615, 1546, u 1011 cm - 1 żdiedet wara l-adsorbiment ta 'DC fuq NZVI (Fig. 10B) meta mqabbel ma' NZVI, li għandu jkun relatat mal-interazzjoni ma 'gruppi funzjonali possibbli tal-gruppi ta' l-aċidu karbossiliku f'DC. Madankollu, dan il-persentaġġ aktar baxx ta 'trasmissjoni fil-meded kollha osservati ma jindika l-ebda bidla sinifikanti fl-effiċjenza ta' adsorbiment ta 'l-adsorbent fitosintetiku (NZVI) meta mqabbel ma' NZVI qabel il-proċess ta 'adsorbiment. Skond xi riċerka dwar it-tneħħija tad-DC ma 'NZVI71, meta NZVI jirreaġixxi ma' H2O, l-elettroni jiġu rilaxxati u mbagħad H + jintuża biex jipproduċi idroġenu attiv li jista 'jitnaqqas ħafna. Fl-aħħarnett, xi komposti katjoniċi jaċċettaw elettroni mill-idroġenu attiv, li jirriżultaw f '-C = N u -C = C-, li huwa attribwit għall-qsim taċ-ċirku tal-benżina.
Ħin ta 'wara: Nov-14-2022