Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar CSS. Për përvojën më të mirë, ne ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose të çaktivizoni Modalitetin e Përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne do ta paraqesim faqen pa stile dhe JavaScript.
Në këtë punim, kompozitet rGO/nZVI u sintetizuan për herë të parë duke përdorur një procedurë të thjeshtë dhe miqësore me mjedisin duke përdorur ekstraktin e gjethes së verdhë Sophora si agjent reduktues dhe stabilizues për t'iu përmbajtur parimeve të kimisë "të gjelbër", siç është sinteza kimike më pak e dëmshme. Disa mjete janë përdorur për të validuar sintezën e suksesshme të kompozitëve, të tilla si SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR dhe potenciali zeta, të cilat tregojnë fabrikim të suksesshëm të kompozitëve. Kapaciteti i heqjes së kompozitëve të rinj dhe nZVI të pastër në përqendrime të ndryshme fillestare të antibiotikut doksiciklinë u krahasua për të hetuar efektin sinergjik midis rGO dhe nZVI. Nën kushtet e heqjes prej 25 mg L-1, 25 °C dhe 0.05 g, shkalla e heqjes adsorptive të nZVI të pastër ishte 90%, ndërsa shkalla e heqjes adsorptive të doksiciklinës nga kompoziti rGO/nZVI arriti në 94.6%, duke konfirmuar se nZVI dhe rGO. Procesi i adsorbimit korrespondon me një rend pseudo-të dytë dhe është në përputhje të mirë me modelin Freundlich me një kapacitet maksimal adsorbimi prej 31.61 mg g-1 në 25 °C dhe pH 7. Është propozuar një mekanizëm i arsyeshëm për heqjen e DC-së. Përveç kësaj, ripërdorshmëria e kompozitit rGO/nZVI ishte 60% pas gjashtë cikleve të njëpasnjëshme të rigjenerimit.
Mungesa dhe ndotja e ujit tani janë një kërcënim serioz për të gjitha vendet. Në vitet e fundit, ndotja e ujit, veçanërisht ndotja nga antibiotikët, është rritur për shkak të rritjes së prodhimit dhe konsumit gjatë pandemisë COVID-191,2,3. Prandaj, zhvillimi i një teknologjie efektive për eliminimin e antibiotikëve në ujërat e zeza është një detyrë urgjente.
Një nga antibiotikët gjysmë-sintetikë rezistentë nga grupi i tetraciklinës është doksiciklina (DC)4,5. Është raportuar se mbetjet e DC-së në ujërat nëntokësore dhe sipërfaqësore nuk mund të metabolizohen, vetëm 20-50% metabolizohen dhe pjesa tjetër lirohet në mjedis, duke shkaktuar probleme serioze mjedisore dhe shëndetësore6.
Ekspozimi ndaj DC-së në nivele të ulëta mund të vrasë mikroorganizmat ujorë fotosintetikë, të kërcënojë përhapjen e baktereve antimikrobike dhe të rrisë rezistencën antimikrobike, kështu që ky ndotës duhet të hiqet nga ujërat e zeza. Degradimi natyror i DC-së në ujë është një proces shumë i ngadaltë. Proceset fiziko-kimike si fotoliza, biodegradimi dhe adsorbimi mund të degradojnë vetëm në përqendrime të ulëta dhe me shpejtësi shumë të ulëta7,8. Megjithatë, metoda më ekonomike, e thjeshtë, miqësore me mjedisin, e lehtë për t’u trajtuar dhe efikase është adsorbimi9,10.
Nanohekuri me valencë zero (nZVI) është një material shumë i fuqishëm që mund të largojë shumë antibiotikë nga uji, duke përfshirë metronidazolin, diazepamin, ciprofloksacinën, kloramfenikolin dhe tetraciklinën. Kjo aftësi është për shkak të vetive të mahnitshme që ka nZVI, të tilla si reaktiviteti i lartë, sipërfaqja e madhe dhe vendet e shumta të lidhjes së jashtme11. Megjithatë, nZVI është i prirur ndaj grumbullimit në mjedise ujore për shkak të forcave van der Wells dhe vetive të larta magnetike, gjë që zvogëlon efektivitetin e tij në largimin e ndotësve për shkak të formimit të shtresave të oksidit që pengojnë reaktivitetin e nZVI10,12. Grumbullimi i grimcave nZVI mund të reduktohet duke modifikuar sipërfaqet e tyre me surfaktantë dhe polimere ose duke i kombinuar ato me nanomateriale të tjera në formën e kompozitëve, gjë që është provuar të jetë një qasje e zbatueshme për të përmirësuar stabilitetin e tyre në mjedis13,14.
Grafeni është një nanomaterial karboni dy-dimensional i përbërë nga atome karboni të hibridizuara me sp2 të rregulluara në një rrjetë hoje bletësh. Ai ka një sipërfaqe të madhe, forcë të konsiderueshme mekanike, aktivitet të shkëlqyer elektrokatalitik, përçueshmëri të lartë termike, lëvizshmëri të shpejtë të elektroneve dhe një material bartës të përshtatshëm për të mbështetur nanopjesëzat inorganike në sipërfaqen e tij. Kombinimi i nanopjesëzave metalike dhe grafenit mund të tejkalojë shumë përfitimet individuale të secilit material dhe, për shkak të vetive të tij superiore fizike dhe kimike, të sigurojë një shpërndarje optimale të nanopjesëzave për trajtim më efikas të ujit15.
Ekstraktet bimore janë alternativa më e mirë ndaj agjentëve reduktues kimikë të dëmshëm që përdoren zakonisht në sintezën e oksidit të grafenit të reduktuar (rGO) dhe nZVI sepse janë të disponueshëm, të lirë, me një hap, të sigurt për mjedisin dhe mund të përdoren si agjentë reduktues. Si flavonoidet dhe komponimet fenolike veprojnë gjithashtu si stabilizues. Prandaj, ekstrakti i gjethes së Atriplex halimus L. u përdor si një agjent riparimi dhe mbyllës për sintezën e kompozitëve rGO/nZVI në këtë studim. Atriplex halimus nga familja Amaranthaceae është një kaçubë shumëvjeçare që e do azotin me një gamë të gjerë gjeografike16.
Sipas literaturës në dispozicion, Atriplex halimus (A. halimus) u përdor për herë të parë për të bërë kompozite rGO/nZVI si një metodë sinteze ekonomike dhe miqësore me mjedisin. Kështu, qëllimi i kësaj pune përbëhet nga katër pjesë: (1) fitosinteza e kompoziteve rGO/nZVI dhe prindërore nZVI duke përdorur ekstrakt gjethesh ujore A. halimus, (2) karakterizimi i kompoziteve fitosintetizuese duke përdorur metoda të shumëfishta për të konfirmuar prodhimin e tyre të suksesshëm, (3) studimi i efektit sinergjik të rGO dhe nZVI në adsorbimin dhe heqjen e ndotësve organikë të antibiotikëve doksiciklinë nën parametra të ndryshëm reagimi, optimizimi i kushteve të procesit të adsorbimit, (3) hetimi i materialeve kompozite në trajtime të ndryshme të vazhdueshme pas ciklit të përpunimit.
Klorhidrati i doksiciklinës (DC, MM = 480.90, formula kimike C22H24N2O·HCl, 98%), heksahidrat i klorurit të hekurit (FeCl3.6H2O, 97%), pluhur grafiti i blerë nga Sigma-Aldrich, SHBA. Hidroksid natriumi (NaOH, 97%), etanol (C2H5OH, 99.9%) dhe acid klorhidrik (HCl, 37%) u blenë nga Merck, SHBA. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 dhe MgCl2 u blenë nga Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Të gjithë reagentët janë me pastërti të lartë analitike. Ujë i distiluar dy herë u përdor për të përgatitur të gjitha tretësirat ujore.
Ekzemplarët përfaqësues të A. halimus janë mbledhur nga habitati i tyre natyror në deltën e Nilit dhe tokat përgjatë bregdetit mesdhetar të Egjiptit. Materiali bimor është mbledhur në përputhje me udhëzimet kombëtare dhe ndërkombëtare në fuqi17. Prof. Manal Fawzi ka identifikuar ekzemplarët e bimëve sipas Boulos18, dhe Departamenti i Shkencave Mjedisore i Universitetit të Aleksandrisë autorizon mbledhjen e specieve bimore të studiuara për qëllime shkencore. Kuponët e mostrave mbahen në Herbariumin e Universitetit Tanta (TANE), kuponët nr. 14 122–14 127, një herbarium publik që ofron qasje në materialet e depozituara. Përveç kësaj, për të hequr pluhurin ose papastërtinë, pritini gjethet e bimës në copa të vogla, shpëlajeni 3 herë me ujë çezme dhe ujë të distiluar, dhe më pas thajini në 50°C. Bima u shtyp, 5 g pluhur i imët u zhyt në 100 ml ujë të distiluar dhe u përzie në 70°C për 20 minuta për të marrë një ekstrakt. Ekstrakti i marrë i Bacillus nicotianae u filtrua përmes letrës filtruese Whatman dhe u ruajt në tuba të pastra dhe të sterilizuara në 4°C për përdorim të mëtejshëm.
Siç tregohet në Figurën 1, GO u prodhua nga pluhuri i grafitit me metodën e modifikuar Hummers. 10 mg pluhur GO u shpërnda në 50 ml ujë të deionizuar për 30 minuta nën sonication, dhe më pas 0.9 g FeCl3 dhe 2.9 g NaAc u përzien për 60 minuta. 20 ml ekstrakt gjethesh atriplex u shtuan në tretësirën e trazuar me trazim dhe u lanë në 80°C për 8 orë. Suspensioni i zi që rezultoi u filtrua. Nanokompozitët e përgatitur u lanë me etanol dhe ujë të dyfishuar dhe më pas u thanë në një furrë vakumi në 50°C për 12 orë.
Fotografi skematike dhe dixhitale të sintezës së gjelbër të komplekseve rGO/nZVI dhe nZVI dhe heqjes së antibiotikëve DC nga uji i kontaminuar duke përdorur ekstraktin Atriplex halimus.
Shkurtimisht, siç tregohet në Fig. 1, 10 ml të një tretësire klorur hekuri që përmban 0.05 M jone Fe3+ u shtuan me pika në 20 ml të një tretësire ekstrakti gjethesh të hidhura për 60 minuta me ngrohje dhe përzierje të moderuar, dhe më pas tretësira u centrifugua në 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) për 15 minuta për të dhënë grimca të zeza, të cilat më pas u lanë 3 herë me etanol dhe ujë të distiluar dhe më pas u thanë në një furrë vakumi në 60°C gjatë natës.
Kompozitet rGO/nZVI dhe nZVI të sintetizuara nga bimët u karakterizuan nga spektroskopia UV-e dukshme (spektrofotometra UV/Vis të serisë T70/T80, PG Instruments Ltd, Mbretëria e Bashkuar) në diapazonin e skanimit 200-800 nm. Për të analizuar topografinë dhe shpërndarjen e madhësisë së kompozitëve rGO/nZVI dhe nZVI, u përdor spektroskopia TEM (JOEL, JEM-2100F, Japoni, tension përshpejtues 200 kV). Për të vlerësuar grupet funksionale që mund të përfshihen në ekstraktet bimore përgjegjëse për procesin e rikuperimit dhe stabilizimit, u krye spektroskopia FT-IR (spektrometri JASCO në diapazonin 4000-600 cm-1). Përveç kësaj, një analizues i potencialit zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) u përdor për të studiuar ngarkesën sipërfaqësore të nanomaterialeve të sintetizuara. Për matjet e difraksionit me rreze X të nanomaterialeve pluhur, u përdor një difraktometër me rreze X (X'PERT PRO, Holandë), që vepronte me një rrymë (40 mA), tension (45 kV) në diapazonin 2θ nga 20° në 80° dhe rrezatim CuKa1 (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao). Spektrometri me shpërndarje të energjisë me rreze X (EDX) (modeli JEOL JSM-IT100) ishte përgjegjës për studimin e përbërjes elementare gjatë mbledhjes së rrezeve X monokromatike Al K-α nga -10 në 1350 eV në XPS, madhësia e pikës 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, SHBA) energjia e transmetimit të spektrit të plotë është 200 eV dhe spektri i ngushtë është 50 eV. Mostra e pluhurit shtypet në një mbajtëse mostre, e cila vendoset në një dhomë vakumi. Spektri C1s u përdor si referencë në 284.58 eV për të përcaktuar energjinë e lidhjes.
Eksperimentet e adsorbimit u kryen për të testuar efektivitetin e nanokompozitëve të sintetizuar rGO/nZVI në heqjen e doksiciklinës (DC) nga tretësirat ujore. Eksperimentet e adsorbimit u kryen në balona Erlenmeyer 25 ml me një shpejtësi lëkundjeje prej 200 rpm në një tundës orbital (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) në 298 K. Duke holluar tretësirën bazë DC (1000 ppm) me ujë të dystiluar. Për të vlerësuar efektin e dozës së rGO/nSVI në efikasitetin e adsorbimit, nanokompozitët me pesha të ndryshme (0.01–0.07 g) u shtuan në 20 ml tretësirë DC. Për të studiuar kinetikën dhe izotermat e adsorbimit, 0.05 g të adsorbentit u zhytën në një tretësirë ujore të CD me përqendrim fillestar (25–100 mg L–1). Efekti i pH-it në heqjen e DC-së u studiua në pH (3–11) dhe një përqendrim fillestar prej 50 mg L-1 në 25°C. Rregulloni pH-in e sistemit duke shtuar një sasi të vogël të tretësirës HCl ose NaOH (pH-metër Crison, pH-metër, pH 25). Përveç kësaj, u hetua ndikimi i temperaturës së reaksionit në eksperimentet e adsorbimit në diapazonin 25-55°C. Efekti i forcës jonike në procesin e adsorbimit u studiua duke shtuar përqendrime të ndryshme të NaCl-së (0.01–4 mol L–1) në një përqendrim fillestar të DC-së prej 50 mg L–1, pH 3 dhe 7), 25°C dhe një dozë adsorbenti prej 0.05 g. Adsorbimi i DC-së jo të adsorbuar u mat duke përdorur një spektrofotometër UV-Vis me rreze të dyfishtë (seria T70/T80, PG Instruments Ltd, UK) të pajisur me kuveta kuarci me gjatësi shtegu 1.0 cm në gjatësi vale maksimale (λmax) prej 270 dhe 350 nm. Përqindja e heqjes së antibiotikëve DC (R%; Eq. 1) dhe sasia e adsorbimit të DC-së, qt, Eq. 2 (mg/g) u matën duke përdorur ekuacionin e mëposhtëm.
ku %R është kapaciteti i largimit të DC-së (%), Co është përqendrimi fillestar i DC-së në kohën 0, dhe C është përqendrimi i DC-së në kohën t, përkatësisht (mg L-1).
ku qe është sasia e DC-së së adsorbuar për njësi të masës së adsorbentit (mg g-1), Co dhe Ce janë përqendrimet në kohën zero dhe në ekuilibër, përkatësisht (mg l-1), V është vëllimi i tretësirës (l) dhe m është reagenti i masës së adsorbimit (g).
Imazhet SEM (Fig. 2A–C) tregojnë morfologjinë lamellare të kompozitit rGO/nZVI me nanopjesëza sferike hekuri të shpërndara në mënyrë uniforme në sipërfaqen e tij, duke treguar ngjitjen e suksesshme të NP-ve nZVI në sipërfaqen e rGO. Përveç kësaj, ka disa rrudha në gjethen e rGO, duke konfirmuar heqjen e grupeve që përmbajnë oksigjen njëkohësisht me restaurimin e A. halimus GO. Këto rrudha të mëdha veprojnë si vende për ngarkimin aktiv të NP-ve të hekurit. Imazhet nZVI (Fig. 2D-F) treguan se NP-të sferike të hekurit ishin shumë të shpërndara dhe nuk agregoheshin, gjë që për shkak të natyrës së veshjes së përbërësve botanikë të ekstraktit të bimës. Madhësia e grimcave varionte brenda 15–26 nm. Megjithatë, disa rajone kanë një morfologji mezoporoze me një strukturë të fryrjeve dhe zgavrave, të cilat mund të ofrojnë një kapacitet të lartë efektiv të adsorbimit të nZVI, pasi ato mund të rrisin mundësinë e bllokimit të molekulave DC në sipërfaqen e nZVI. Kur ekstrakti i Rosa Damascus u përdor për sintezën e nZVI, NP-të e përftuara ishin jo-homogjene, me boshllëqe dhe forma të ndryshme, të cilat ulën efikasitetin e tyre në adsorbimin e Cr(VI) dhe rritën kohën e reagimit 23. Rezultatet janë në përputhje me nZVI të sintetizuara nga gjethet e lisit dhe manit, të cilat janë kryesisht nanopjesëza sferike me madhësi të ndryshme nanometrike pa aglomerim të dukshëm.
Imazhe SEM të kompozitëve rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) dhe modele EDX të kompozitëve nZVI/rGO (G) dhe nZVI (H).
Përbërja elementare e përbërësve rGO/nZVI dhe nZVI të sintetizuara nga bimët u studiua duke përdorur EDX (Fig. 2G, H). Studimet tregojnë se nZVI përbëhet nga karboni (38.29% në masë), oksigjeni (47.41% në masë) dhe hekuri (11.84% në masë), por janë të pranishëm edhe elementë të tjerë si fosfori24, të cilët mund të merren nga ekstraktet bimore. Përveç kësaj, përqindja e lartë e karbonit dhe oksigjenit është për shkak të pranisë së fitokimikateve nga ekstraktet bimore në mostrat nëntokësore të nZVI. Këta elementë shpërndahen në mënyrë të barabartë në rGO, por në raporte të ndryshme: C (39.16 %), O (46.98 %) dhe Fe (10.99 %), EDX rGO/nZVI tregon gjithashtu praninë e elementëve të tjerë si S, të cilët mund të shoqërohen me ekstrakte bimore. Raporti aktual C:O dhe përmbajtja e hekurit në përbërjen rGO/nZVI duke përdorur A. halimus është shumë më i mirë sesa përdorimi i ekstraktit të gjethes së eukaliptit, pasi karakterizon përbërjen e C (23.44% në peshë), O (68.29% në peshë) dhe Fe (8.27% në peshë). %) në peshë 25. Nataša et al., 2022 raportuan një përbërje të ngjashme elementare të nZVI të sintetizuar nga gjethet e lisit dhe manit dhe konfirmuan se grupet polifenolike dhe molekulat e tjera të përfshira në ekstraktin e gjethes janë përgjegjëse për procesin e reduktimit.
Morfologjia e nZVI-së së sintetizuar në bimë (Fig. S2A, B) ishte sferike dhe pjesërisht e parregullt, me një madhësi mesatare të grimcave prej 23.09 ± 3.54 nm, megjithatë u vunë re agregate zinxhirësh për shkak të forcave van der Waals dhe ferromagnetizmit. Kjo formë grimcash kryesisht granulare dhe sferike është në përputhje të mirë me rezultatet e SEM-it. Një vëzhgim i ngjashëm u gjet nga Abdelfatah et al. në vitin 2021 kur ekstrakti i gjethes së fasules së ricinit u përdor në sintezën e nZVI11. NP-të e ekstraktit të gjethes së Ruelas tuberosa të përdorura si agjent reduktues në nZVI gjithashtu kanë një formë sferike me një diametër prej 20 deri në 40 nm26.
Imazhet TEM të kompozitit hibrid rGO/nZVI (Fig. S2C-D) treguan se rGO është një plan bazal me palosje dhe rrudha margjinale që ofrojnë vende të shumëfishta ngarkimi për NP-të nZVI; kjo morfologji lamellare konfirmon gjithashtu prodhimin e suksesshëm të rGO. Përveç kësaj, NP-të nZVI kanë një formë sferike me madhësi grimcash nga 5.32 deri në 27 nm dhe janë të ngulitura në shtresën rGO me një shpërndarje pothuajse uniforme. Ekstrakti i gjethes së eukaliptit u përdor për të sintetizuar NP-të e Fe/rGO; Rezultatet e TEM konfirmuan gjithashtu se rrudhat në shtresën rGO përmirësuan shpërndarjen e NP-ve të Fe më shumë sesa NP-të e pastra të Fe dhe rritën reaktivitetin e kompozitëve. Rezultate të ngjashme u morën nga Bagheri et al. 28 kur kompoziti u prodhua duke përdorur teknika tejzanore me një madhësi mesatare të nanopjesëzave të hekurit prej afërsisht 17.70 nm.
Spektrat FTIR të kompozitëve A. halimus, nZVI, GO, rGO dhe rGO/nZVI tregohen në Fig. 3A. Prania e grupeve funksionale sipërfaqësore në gjethet e A. halimus shfaqet në 3336 cm-1, që korrespondon me polifenolet, dhe 1244 cm-1, që korrespondon me grupet karbonil të prodhuara nga proteina. Janë vërejtur edhe grupe të tjera si alkanet në 2918 cm-1, alkenet në 1647 cm-1 dhe zgjatimet CO-O-CO në 1030 cm-1, duke sugjeruar praninë e përbërësve të bimëve që veprojnë si agjentë vulosës dhe janë përgjegjës për rikuperimin nga Fe2+ në Fe0 dhe GO në rGO29. Në përgjithësi, spektrat nZVI tregojnë të njëjtat maja absorbimi si sheqernat e hidhura, por me një pozicion pak të zhvendosur. Një brez intensiv shfaqet në 3244 cm-1 i shoqëruar me vibracionet shtrirëse të OH (fenolet), një kulm në 1615 korrespondon me C=C, dhe brezat në 1546 dhe 1011 cm-1 lindin për shkak të shtrirjes së C=O (polifenolet dhe flavonoidet), grupet CN të aminave aromatike dhe aminave alifatike u vunë re gjithashtu në 1310 cm-1 dhe 1190 cm-1, përkatësisht13. Spektri FTIR i GO tregon praninë e shumë grupeve me intensitet të lartë që përmbajnë oksigjen, duke përfshirë brezin shtrirës alkoksi (CO) në 1041 cm-1, brezin shtrirës të epoksit (CO) në 1291 cm-1, shtrirjen e C=O. U shfaq një brez vibracionesh shtrirëse C=C në 1619 cm-1, një brez në 1708 cm-1 dhe një brez i gjerë vibracionesh shtrirëse të grupit OH në 3384 cm-1, gjë që konfirmohet nga metoda e përmirësuar Hummers, e cila oksidon me sukses procesin e grafitit. Kur krahasohen përbërjet rGO dhe rGO/nZVI me spektrat GO, intensiteti i disa grupeve që përmbajnë oksigjen, siç është OH në 3270 cm-1, zvogëlohet ndjeshëm, ndërsa të tjerë, siç është C=O në 1729 cm-1, reduktohen plotësisht. Majat e reja karakteristike të mprehta të rGO në tensionin C=C vërehen rreth 1560 dhe 1405 cm-1, gjë që konfirmon reduktimin e GO në rGO. U vunë re variacione nga 1043 në 1015 cm-1 dhe nga 982 në 918 cm-1, ndoshta për shkak të përfshirjes së materialit bimor31,32. Weng et al., 2018 gjithashtu vëzhguan një dobësim të konsiderueshëm të grupeve funksionale të oksigjenuara në GO, duke konfirmuar formimin e suksesshëm të rGO me anë të bioreduktimit, pasi ekstraktet e gjetheve të eukaliptit, të cilat u përdorën për të sintetizuar përbërësit e oksidit të grafenit të hekurit të reduktuar, treguan spektra FTIR më të afërta të grupeve funksionale të përbërësve të bimëve. 33.
A. Spektri FTIR i galiumit, nZVI, rGO, GO, përbërësi rGO/nZVI (A). Përbërësit e rëntgenogramit rGO, GO, nZVI dhe rGO/nZVI (B).
Formimi i kompozitëve rGO/nZVI dhe nZVI u konfirmua kryesisht nga modelet e difraksionit të rrezeve X (Fig. 3B). Një kulm Fe0 me intensitet të lartë u vu re në 2Ɵ 44.5°, që korrespondon me indeksin (110) (JCPDS nr. 06–0696)11. Një kulm tjetër në 35.1° të planit (311) i atribuohet magnetitit Fe3O4, 63.2° mund të shoqërohet me indeksin Miller të planit (440) për shkak të pranisë së ϒ-FeOOH (JCPDS nr. 17-0536)34. Modeli i rrezeve X i GO tregon një kulm të mprehtë në 2Ɵ 10.3° dhe një kulm tjetër në 21.1°, duke treguar eksfolim të plotë të grafitit dhe duke nxjerrë në pah praninë e grupeve që përmbajnë oksigjen në sipërfaqen e GO35. Modelet e përbëra të rGO dhe rGO/nZVI regjistruan zhdukjen e majave karakteristike të GO dhe formimin e majave të gjera të rGO në 2Ɵ 22.17 dhe 24.7° për përbërjet rGO dhe rGO/nZVI, përkatësisht, të cilat konfirmuan rikuperimin e suksesshëm të GO nga ekstraktet bimore. Megjithatë, në modelin e përbërë rGO/nZVI, maja shtesë të shoqëruara me planin e rrjetës së Fe0 (110) dhe bcc Fe0 (200) u vunë re në 44.9\(^\circ\) dhe 65.22\(^\circ\), përkatësisht.
Potenciali zeta është potenciali midis një shtrese jonike të bashkangjitur në sipërfaqen e një grimce dhe një tretësire ujore që përcakton vetitë elektrostatike të një materiali dhe mat stabilitetin e tij37. Analiza e potencialit zeta të kompozitëve nZVI, GO dhe rGO/nZVI të sintetizuara nga bimët tregoi stabilitetin e tyre për shkak të pranisë së ngarkesave negative prej -20.8, -22 dhe -27.4 mV, përkatësisht, në sipërfaqen e tyre, siç tregohet në Figurën S1A-C. Rezultate të tilla janë në përputhje me disa raporte që përmendin se tretësirat që përmbajnë grimca me vlera të potencialit zeta më pak se -25 mV në përgjithësi tregojnë një shkallë të lartë stabiliteti për shkak të shtytjes elektrostatike midis këtyre grimcave. Kombinimi i rGO dhe nZVI lejon që kompoziti të fitojë më shumë ngarkesa negative dhe kështu ka stabilitet më të lartë sesa GO ose nZVI vetëm. Prandaj, fenomeni i shtytjes elektrostatike do të çojë në formimin e kompozitëve të qëndrueshëm rGO/nZVI39. Sipërfaqja negative e GO-së lejon që ajo të shpërndahet në mënyrë të barabartë në një mjedis ujor pa aglomerim, gjë që krijon kushte të favorshme për bashkëveprim me nZVI-në. Ngarkesa negative mund të shoqërohet me praninë e grupeve të ndryshme funksionale në ekstraktin e shalqirit të hidhur, gjë që konfirmon gjithashtu bashkëveprimin midis GO-së dhe pararendësve të hekurit dhe ekstraktit të bimës për të formuar përkatësisht rGO dhe nZVI, dhe kompleksin rGO/nZVI. Këto komponime bimore mund të veprojnë gjithashtu si agjentë mbulues, pasi ato parandalojnë grumbullimin e nanopjesëzave që rezultojnë dhe kështu rrisin stabilitetin e tyre40.
Përbërja elementare dhe gjendjet e valencës së kompozitëve nZVI dhe rGO/nZVI u përcaktuan nga XPS (Fig. 4). Studimi i përgjithshëm XPS tregoi se kompoziti rGO/nZVI përbëhet kryesisht nga elementët C, O dhe Fe, në përputhje me hartëzimin EDS (Fig. 4F–H). Spektri C1s përbëhet nga tre maja në 284.59 eV, 286.21 eV dhe 288.21 eV që përfaqësojnë përkatësisht CC, CO dhe C=O. Spektri O1s u nda në tre maja, duke përfshirë 531.17 eV, 532.97 eV dhe 535.45 eV, të cilat iu caktuan përkatësisht grupeve O=CO, CO dhe NO. Megjithatë, majat në 710.43, 714.57 dhe 724.79 eV i referohen përkatësisht Fe 2p3/2, Fe+3 dhe Fe p1/2. Spektrat XPS të nZVI (Fig. 4C-E) treguan maja për elementët C, O dhe Fe. Majat në 284.77, 286.25 dhe 287.62 eV konfirmojnë praninë e lidhjeve hekur-karbon, pasi ato i referohen përkatësisht CC, C-OH dhe CO. Spektri O1s korrespondonte me tre maja C–O/karbonat hekuri (531.19 eV), radikal hidroksil (532.4 eV) dhe O–C=O (533.47 eV). Maja në 719.6 i atribuohet Fe0, ndërsa FeOOH tregon maja në 717.3 dhe 723.7 eV, përveç kësaj, maja në 725.8 eV tregon praninë e Fe2O342.43.
Studime XPS të kompoziteve nZVI dhe rGO/nZVI, përkatësisht (A, B). Spektrat e plotë të kompoziteve nZVI C1s (C), Fe2p (D) dhe O1s (E) dhe rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H).
Izoterma e adsorbimit/desorbimit të N2 (Fig. 5A, B) tregon se kompozitet nZVI dhe rGO/nZVI i përkasin tipit II. Përveç kësaj, sipërfaqja specifike (SBET) e nZVI u rrit nga 47.4549 në 152.52 m2/g pas verbimit me rGO. Ky rezultat mund të shpjegohet me uljen e vetive magnetike të nZVI pas verbimit me rGO, duke zvogëluar kështu grumbullimin e grimcave dhe duke rritur sipërfaqen e kompozitëve. Përveç kësaj, siç tregohet në Fig. 5C, vëllimi i poreve (8.94 nm) i kompozitit rGO/nZVI është më i lartë se ai i nZVI origjinal (2.873 nm). Ky rezultat është në përputhje me El-Monaem et al. 45.
Për të vlerësuar kapacitetin e adsorbimit për të hequr DC midis përbërësve rGO/nZVI dhe nZVI origjinal në varësi të rritjes së përqendrimit fillestar, u bë një krahasim duke shtuar një dozë konstante të secilit adsorbent (0.05 g) në DC në përqendrime të ndryshme fillestare. Tretësira e hetuar [25]. –100 mg l–1] në 25°C. Rezultatet treguan se efikasiteti i heqjes (94.6%) i përbërësit rGO/nZVI ishte më i lartë se ai i nZVI origjinal (90%) në një përqendrim më të ulët (25 mg L-1). Megjithatë, kur përqendrimi fillestar u rrit në 100 mg L-1, efikasiteti i heqjes së rGO/nZVI dhe nZVI prindëror ra në 70% dhe 65%, përkatësisht (Figura 6A), gjë që mund të jetë për shkak të më pak vendeve aktive dhe degradimit të grimcave nZVI. Përkundrazi, rGO/nZVI tregoi një efikasitet më të lartë të heqjes së DC-së, e cila mund të jetë për shkak të një efekti sinergjik midis rGO dhe nZVI, në të cilin vendet aktive të qëndrueshme të disponueshme për adsorbim janë shumë më të larta, dhe në rastin e rGO/nZVI, mund të adsorbohet më shumë DC sesa nZVI i paprekur. Përveç kësaj, në fig. 6B tregohet se kapaciteti i adsorbimit të përbërësve rGO/nZVI dhe nZVI u rrit nga 9.4 mg/g në 30 mg/g dhe 9 mg/g, përkatësisht, me një rritje të përqendrimit fillestar nga 25-100 mg/L. -1.1 në 28.73 mg g-1. Prandaj, shkalla e heqjes së DC-së ishte negative në korrelacion me përqendrimin fillestar të DC-së, gjë që ishte për shkak të numrit të kufizuar të qendrave të reagimit të mbështetura nga secili adsorbent për adsorbim dhe heqje të DC-së në tretësirë. Kështu, nga këto rezultate mund të konkludohet se kompozitët rGO/nZVI kanë një efikasitet më të lartë të adsorbimit dhe reduktimit, dhe rGO në përbërjen e rGO/nZVI mund të përdoret si adsorbent dhe si material bartës.
Efikasiteti i heqjes dhe kapaciteti i adsorbimit të DC për kompozitin rGO/nZVI dhe nZVI ishin (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, doza = 0.05 g], pH. në kapacitetin e adsorbimit dhe efikasitetin e heqjes së DC në kompozitët rGO/nZVI (C) [Co = 50 mg L-1, pH = 3–11, T = 25 °C, doza = 0.05 g].
pH i tretësirës është një faktor kritik në studimin e proceseve të adsorbimit, pasi ndikon në shkallën e jonizimit, speciacionit dhe jonizimit të adsorbentit. Eksperimenti u krye në 25°C me një dozë konstante të adsorbentit (0.05 g) dhe një përqendrim fillestar prej 50 mg L-1 në diapazonin e pH (3-11). Sipas një rishikimi të literaturës46, DC është një molekulë amfifile me disa grupe funksionale të jonizueshme (fenole, grupe amino, alkoole) në nivele të ndryshme të pH. Si rezultat, funksionet e ndryshme të DC-së dhe strukturat përkatëse në sipërfaqen e përbërësit rGO/nZVI mund të bashkëveprojnë elektrostatikisht dhe mund të ekzistojnë si katione, zviterione dhe anione, molekula DC ekziston si kationike (DCH3+) në pH < 3.3, zviterionike (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 dhe anionike (DCH− ose DC2−) në PH 7.7. Si rezultat, funksionet e ndryshme të DC-së dhe strukturat përkatëse në sipërfaqen e përbërësit rGO/nZVI mund të bashkëveprojnë elektrostatikisht dhe mund të ekzistojnë si katione, zviterione dhe anione, molekula DC ekziston si kationike (DCH3+) në pH < 3.3, zviterionike (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 dhe anionike (DCH- ose DC2-) në PH 7.7. Në rezultatin e disa funksioneve DK dhe svyazannыh со ними структур на poverhnosti compostia rGO/nZVI mund të vzaimodeйствоvatь эlektrostaticheski dhe mund të suществовать в виде катионов, цвиттер-ионов, катионов и ани (DCH3+) me рН < 3,3, цвитер-ionnый (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 dhe anionnый (DCH- ose DC2-) me pH 7,7. Si rezultat, funksione të ndryshme të DC-së dhe strukturave të lidhura në sipërfaqen e përbërësit rGO/nZVI mund të bashkëveprojnë elektrostatikisht dhe mund të ekzistojnë në formën e kationeve, zviterioneve dhe anioneve; molekula DC ekziston si kation (DCH3+) në pH < 3.3; jonik (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 dhe anionik (DCH- ose DC2-) në 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 甸关 结构 可能相互 ， 并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 分子 在 pH 瘐旻 绨阳离子 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-) 在PH 7,7る Следовательно, различные функции ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI mund të vstuptь в эlektrostatiческие взаимодействия и существовать в видею катионов, цвиттер-ионов, Клекула и цвиттер-ионов. катионными (ДЦГ3+) при рН < 3,3. Prandaj, funksione të ndryshme të DC dhe strukturave të lidhura në sipërfaqen e përbërësit rGO/nZVI mund të hyjnë në bashkëveprime elektrostatike dhe të ekzistojnë në formën e kationeve, zwitterioneve dhe anioneve, ndërsa molekulat DC janë kationike (DCH3+) në pH < 3.3. Në ditët e sotme është shfaqur цвитер-јона (DCH20) me 3,3 < pH < 7,7 dhe aniona (DCH- ose DC2-) me pH 7,7. Ekziston si zwitterion (DCH20) në 3.3 < pH < 7.7 dhe si anion (DCH- ose DC2-) në pH 7.7.Me një rritje të pH-it nga 3 në 7, kapaciteti i adsorbimit dhe efikasiteti i heqjes së DC-ve u rritën nga 11.2 mg/g (56%) në 17 mg/g (85%) (Fig. 6C). Megjithatë, ndërsa pH u rrit në 9 dhe 11, kapaciteti i adsorbimit dhe efikasiteti i heqjes u ulën disi, nga 10.6 mg/g (53%) në 6 mg/g (30%), përkatësisht. Me një rritje të pH-it nga 3 në 7, DC-të ekzistonin kryesisht në formën e zviterioneve, gjë që i bëri ato pothuajse jo-elektrostatikisht të tërhequra ose të shtyra me kompozitët rGO/nZVI, kryesisht nga bashkëveprimi elektrostatik. Ndërsa pH u rrit mbi 8.2, sipërfaqja e adsorbentit u ngarkua negativisht, kështu që kapaciteti i adsorbimit u ul dhe u ul për shkak të shtytjes elektrostatike midis doksiciklinës së ngarkuar negativisht dhe sipërfaqes së adsorbentit. Ky trend sugjeron që adsorbimi i DC në kompozitët rGO/nZVI varet shumë nga pH, dhe rezultatet tregojnë gjithashtu se kompozitët rGO/nZVI janë të përshtatshëm si adsorbente në kushte acidike dhe neutrale.
Efekti i temperaturës në adsorbimin e një tretësire ujore të DC u krye në (25–55°C). Figura 7A tregon efektin e rritjes së temperaturës në efikasitetin e heqjes së antibiotikëve DC në rGO/nZVI, është e qartë se kapaciteti i heqjes dhe kapaciteti i adsorbimit u rritën nga 83.44% dhe 13.9 mg/g në 47% dhe 7.83 mg/g, përkatësisht. Kjo rënie e ndjeshme mund të jetë për shkak të një rritjeje të energjisë termike të joneve DC, gjë që çon në desorbim47.
Efekti i Temperaturës në Efikasitetin e Largimit dhe Kapacitetin e Adsorbimit të CD në Kompozitet rGO/nZVI (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Doza = 0.05 g], Doza e Adsorbentit në Efikasitetin e Largimit dhe Efikasitetin e Largimit të CD Efekti i Përqendrimit Fillestar në kapacitetin e adsorbimit dhe efikasitetin e heqjes së DC në kompozitin rGO/nSVI (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0.05 g].
Efekti i rritjes së dozës së adsorbentit të përbërë rGO/nZVI nga 0.01 g në 0.07 g në efikasitetin e largimit dhe kapacitetin e adsorbimit tregohet në Fig. 7B. Një rritje e dozës së adsorbentit çoi në një ulje të kapacitetit të adsorbimit nga 33.43 mg/g në 6.74 mg/g. Megjithatë, me një rritje të dozës së adsorbentit nga 0.01 g në 0.07 g, efikasiteti i largimit rritet nga 66.8% në 96%, gjë që, në përputhje me rrethanat, mund të shoqërohet me një rritje të numrit të qendrave aktive në sipërfaqen e nanokompozitit.
U studiua efekti i përqendrimit fillestar në kapacitetin e adsorbimit dhe efikasitetin e largimit [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, doza 0.05 g]. Kur përqendrimi fillestar u rrit nga 25 mg L-1 në 100 mg L-1, përqindja e largimit të kompozitit rGO/nZVI u ul nga 94.6% në 65% (Fig. 7C), ndoshta për shkak të mungesës së vendeve aktive të dëshiruara. . Adsorbon përqendrime të mëdha të DC49. Nga ana tjetër, ndërsa përqendrimi fillestar u rrit, kapaciteti i adsorbimit u rrit gjithashtu nga 9.4 mg/g në 30 mg/g derisa u arrit ekuilibri (Fig. 7D). Ky reagim i pashmangshëm është për shkak të një rritjeje të forcës lëvizëse me një përqendrim fillestar DC më të madh se rezistenca e transferimit të masës së jonit DC për të arritur sipërfaqen 50 të kompozitit rGO/nZVI.
Studimet e kohës së kontaktit dhe kinetikës synojnë të kuptojnë kohën e ekuilibrit të adsorbimit. Së pari, sasia e DC-së së adsorbuar gjatë 40 minutave të para të kohës së kontaktit ishte afërsisht gjysma e sasisë totale të adsorbuar gjatë gjithë kohës (100 minuta). Ndërsa molekulat DC në tretësirë përplasen duke bërë që ato të migrojnë me shpejtësi në sipërfaqen e përbërësit rGO/nZVI duke rezultuar në adsorbim të konsiderueshëm. Pas 40 minutash, adsorbimi i DC-së u rrit gradualisht dhe ngadalë derisa u arrit ekuilibri pas 60 minutash (Fig. 7D). Meqenëse një sasi e arsyeshme adsorbohet brenda 40 minutave të para, do të ketë më pak përplasje me molekulat DC dhe më pak vende aktive do të jenë të disponueshme për molekulat jo të adsorbuara. Prandaj, shkalla e adsorbimit mund të reduktohet51.
Për të kuptuar më mirë kinetikën e adsorbimit, u përdorën grafikë vijorë të modeleve kinetike pseudo të rendit të parë (Fig. 8A), pseudo të rendit të dytë (Fig. 8B) dhe Elovich (Fig. 8C). Nga parametrat e marrë nga studimet kinetike (Tabela S1), bëhet e qartë se modeli pseudosekond është modeli më i mirë për të përshkruar kinetikën e adsorbimit, ku vlera R2 është vendosur më e lartë se në dy modelet e tjera. Ekziston gjithashtu një ngjashmëri midis kapaciteteve të llogaritura të adsorbimit (qe, cal). Vlerat e rendit pseudo të dytë dhe ato eksperimentale (qe, exp.) janë prova të mëtejshme se rendit pseudo të dytë është një model më i mirë se modelet e tjera. Siç tregohet në Tabelën 1, vlerat e α (shkalla fillestare e adsorbimit) dhe β (konstantja e desorbimit) konfirmojnë se shkalla e adsorbimit është më e lartë se shkalla e desorbimit, duke treguar se DC tenton të adsorbohet në mënyrë efikase në përbërjen rGO/nZVI52.
Grafikët kinetikë linearë të adsorbimit të rendit pseudo-të dytë (A), rendit pseudo-të parë (B) dhe Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0.05 g].
Studimet e izotermave të adsorbimit ndihmojnë në përcaktimin e kapacitetit të adsorbimit të adsorbentit (kompoziti RGO/nRVI) në përqendrime të ndryshme të adsorbatit (DC) dhe temperatura të sistemit. Kapaciteti maksimal i adsorbimit u llogarit duke përdorur izotermën Langmuir, e cila tregoi se adsorbimi ishte homogjen dhe përfshinte formimin e një shtrese monolitike adsorbati në sipërfaqen e adsorbentit pa ndërveprim midis tyre53. Dy modele të tjera izoterme të përdorura gjerësisht janë modelet Freundlich dhe Temkin. Edhe pse modeli Freundlich nuk përdoret për të llogaritur kapacitetin e adsorbimit, ai ndihmon për të kuptuar procesin heterogjen të adsorbimit dhe se vendet bosh në adsorbent kanë energji të ndryshme, ndërsa modeli Temkin ndihmon për të kuptuar vetitë fizike dhe kimike të adsorbimit54.
Figurat 9A-C tregojnë përkatësisht grafikët vijorë të modeleve Langmuir, Freindlich dhe Temkin. Vlerat R2 të llogaritura nga grafikët vijorë Freundlich (Fig. 9A) dhe Langmuir (Fig. 9B) dhe të paraqitura në Tabelën 2 tregojnë se adsorbimi i DC në përbërjen rGO/nZVI ndjek modelet izotermike Freundlich (0.996) dhe Langmuir (0.988) dhe Temkin (0.985). Kapaciteti maksimal i adsorbimit (qmax), i llogaritur duke përdorur modelin e izotermës Langmuir, ishte 31.61 mg g-1. Përveç kësaj, vlera e llogaritur e faktorit të ndarjes pa dimensione (RL) është midis 0 dhe 1 (0.097), duke treguar një proces të favorshëm adsorbimi. Përndryshe, konstantja e llogaritur e Freundlich (n = 2.756) tregon një preferencë për këtë proces thithjeje. Sipas modelit linear të izotermës Temkin (Fig. 9C), adsorbimi i DC në kompozitin rGO/nZVI është një proces fizik adsorbimi, meqenëse b është ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. Edhe pse adsorbimi fizik zakonisht ndërmjetësohet nga forcat e dobëta van der Waals, adsorbimi i rrymës së vazhdueshme në kompozitët rGO/nZVI kërkon energji të ulëta adsorbimi [56, 57].
Izotermat lineare të adsorbimit të Freundlich (A), Langmuir (B) dhe Temkin (C) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0.05 g]. Grafiku i ekuacionit van't Hoff për adsorbimin e DC nga përbërësit rGO/nZVI (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C dhe doza = 0.05 g].
Për të vlerësuar efektin e ndryshimit të temperaturës së reaksionit në heqjen e DC nga kompozitët rGO/nZVI, parametrat termodinamikë si ndryshimi i entropisë (ΔS), ndryshimi i entalpisë (ΔH) dhe ndryshimi i energjisë së lirë (ΔG) u llogaritën nga ekuacionet 3 dhe 458.
ku \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – konstantja e ekuilibrit termodinamik, Ce dhe CAe – rGO në tretësirë, përkatësisht përqendrimet /nZVI DC në ekuilibrin sipërfaqësor. R dhe RT janë konstantja e gazit dhe temperatura e adsorbimit, përkatësisht. Duke paraqitur grafikisht ln Ke kundrejt 1/T, jepet një vijë e drejtë (Fig. 9D) nga e cila mund të përcaktohen ΔS dhe ΔH.
Një vlerë negative ΔH tregon se procesi është ekzotermik. Nga ana tjetër, vlera ΔH është brenda procesit fizik të adsorbimit. Vlerat negative ΔG në Tabelën 3 tregojnë se adsorbimi është i mundur dhe spontan. Vlerat negative të ΔS tregojnë një renditje të lartë të molekulave adsorbuese në ndërfaqen e lëngut (Tabela 3).
Tabela 4 krahason kompozitin rGO/nZVI me adsorbentë të tjerë të raportuar në studime të mëparshme. Është e qartë se kompoziti VGO/nCVI ka një kapacitet të lartë adsorbimi dhe mund të jetë një material premtues për largimin e antibiotikëve DC nga uji. Përveç kësaj, adsorbimi i kompozitëve rGO/nZVI është një proces i shpejtë me një kohë ekuilibri prej 60 minutash. Vetitë e shkëlqyera të adsorbimit të kompozitëve rGO/nZVI mund të shpjegohen nga efekti sinergjik i rGO dhe nZVI.
Figurat 10A, B ilustrojnë mekanizmin racional për heqjen e antibiotikëve DC nga komplekset rGO/nZVI dhe nZVI. Sipas rezultateve të eksperimenteve mbi efektin e pH-it në efikasitetin e adsorbimit të DC, me një rritje të pH-it nga 3 në 7, adsorbimi i DC në kompozitin rGO/nZVI nuk kontrollohej nga bashkëveprimet elektrostatike, pasi ai vepronte si një zwitterion; prandaj, një ndryshim në vlerën e pH-it nuk ndikoi në procesin e adsorbimit. Më pas, mekanizmi i adsorbimit mund të kontrollohet nga bashkëveprimet jo-elektrostatike siç janë lidhja hidrogjenore, efektet hidrofobike dhe bashkëveprimet π-π të grumbullimit midis kompozitit rGO/nZVI dhe DC66. Dihet mirë se mekanizmi i adsorbateve aromatike në sipërfaqet e grafenit të shtresuar është shpjeguar nga bashkëveprimet π-π të grumbullimit si forca kryesore lëvizëse. Kompoziti është një material i shtresuar i ngjashëm me grafenin me një maksimum thithjeje në 233 nm për shkak të tranzicionit π-π*. Bazuar në praninë e katër unazave aromatike në strukturën molekulare të adsorbatit DC, ne hipotetizuam se ekziston një mekanizëm i bashkëveprimit π-π-grumbullues midis DC aromatik (pranuesi π-elektronik) dhe rajonit të pasur me π-elektrone në sipërfaqen e RGO. /nZVI kompozite. Përveç kësaj, siç tregohet në fig. 10B, u kryen studime FTIR për të studiuar bashkëveprimin molekular të kompoziteve rGO/nZVI me DC, dhe spektrat FTIR të kompoziteve rGO/nZVI pas adsorbimit DC tregohen në Figurën 10B. 10b. Një kulm i ri vërehet në 2111 cm-1, i cili korrespondon me dridhjen e kornizës së lidhjes C=C, e cila tregon praninë e grupeve përkatëse funksionale organike në sipërfaqen e 67 rGO/nZVI. Majat e tjera ndryshojnë nga 1561 në 1548 cm-1 dhe nga 1399 në 1360 cm-1, gjë që gjithashtu konfirmon se bashkëveprimet π-π luajnë një rol të rëndësishëm në adsorbimin e grafenit dhe ndotësve organikë68,69. Pas adsorbimit të DC, intensiteti i disa grupeve që përmbajnë oksigjen, siç është OH, u ul në 3270 cm-1, gjë që sugjeron që lidhja hidrogjenore është një nga mekanizmat e adsorbimit. Kështu, bazuar në rezultatet, adsorbimi i DC në përbërjen rGO/nZVI ndodh kryesisht për shkak të bashkëveprimeve π-π të grumbullimit dhe lidhjeve H.
Mekanizmi racional i adsorbimit të antibiotikëve DC nga komplekset rGO/nZVI dhe nZVI (A). Spektrat e adsorbimit FTIR të DC në rGO/nZVI dhe nZVI (B).
Intensiteti i brezave të absorbimit të nZVI në 3244, 1615, 1546 dhe 1011 cm–1 u rrit pas adsorbimit të DC në nZVI (Fig. 10B) krahasuar me nZVI, gjë që duhet të lidhet me bashkëveprimin me grupet funksionale të mundshme të grupeve O të acidit karboksilik në DC. Megjithatë, kjo përqindje më e ulët e transmetimit në të gjitha brezat e vëzhguar nuk tregon ndonjë ndryshim të rëndësishëm në efikasitetin e adsorbimit të adsorbentit fitosintetik (nZVI) krahasuar me nZVI para procesit të adsorbimit. Sipas disa hulumtimeve për heqjen e DC me nZVI71, kur nZVI reagon me H2O, elektronet lirohen dhe më pas H+ përdoret për të prodhuar hidrogjen aktiv shumë të reduktueshëm. Së fundmi, disa komponime kationike pranojnë elektrone nga hidrogjeni aktiv, duke rezultuar në -C=N dhe -C=C-, gjë që i atribuohet ndarjes së unazës së benzenit.
Koha e postimit: 14 nëntor 2022