பச்சை செயற்கை குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடு மற்றும் நானோ-பூஜ்ஜிய இரும்பு வளாகங்கள் மூலம் நீரிலிருந்து டாக்ஸிசைக்ளின் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை ஒருங்கிணைந்த முறையில் அகற்றுதல்.

Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் குறைந்த CSS ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் தளத்தை ரெண்டர் செய்வோம்.
இந்த வேலையில், rGO/nZVI கலவைகள் முதன்முறையாக எளிய மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி, குறைந்த தீங்கு விளைவிக்கும் இரசாயன தொகுப்பு போன்ற "பச்சை" வேதியியலின் கொள்கைகளுக்கு இணங்க, குறைக்கும் முகவராகவும் நிலைப்படுத்தியாகவும் சோஃபோரா மஞ்சள் இலைச் சாற்றைப் பயன்படுத்தி ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன. SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR மற்றும் zeta திறன் போன்ற கலவைகளின் வெற்றிகரமான தொகுப்பை சரிபார்க்க பல கருவிகள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன, அவை வெற்றிகரமான கூட்டு உற்பத்தியைக் குறிக்கின்றன. ஆண்டிபயாடிக் டாக்ஸிசைக்ளினின் பல்வேறு தொடக்க செறிவுகளில் நாவல் கலவைகள் மற்றும் தூய nZVI இன் அகற்றும் திறன் rGO மற்றும் nZVI க்கு இடையிலான ஒருங்கிணைந்த விளைவை ஆராய ஒப்பிடப்பட்டது. 25mg L-1, 25°C மற்றும் 0.05g அகற்றும் நிலைமைகளின் கீழ், தூய nZVI இன் உறிஞ்சும் நீக்குதல் விகிதம் 90% ஆக இருந்தது, அதே நேரத்தில் rGO/nZVI கலவையால் டாக்ஸிசைக்ளினின் உறிஞ்சும் நீக்குதல் விகிதம் 94.6% ஐ எட்டியது, இது nZVI மற்றும் rGO என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது. உறிஞ்சுதல் செயல்முறை ஒரு போலி-இரண்டாவது வரிசைக்கு ஒத்திருக்கிறது மற்றும் 25 °C மற்றும் pH 7 இல் 31.61 mg g-1 என்ற அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் திறன் கொண்ட ஃப்ராய்ண்ட்லிச் மாதிரியுடன் நல்ல உடன்பாட்டில் உள்ளது. DC ஐ அகற்றுவதற்கான ஒரு நியாயமான வழிமுறை முன்மொழியப்பட்டுள்ளது. கூடுதலாக, தொடர்ச்சியான ஆறு மீளுருவாக்கம் சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு rGO/nZVI கலவையின் மறுபயன்பாடு 60% ஆக இருந்தது.
நீர் பற்றாக்குறை மற்றும் மாசுபாடு இப்போது அனைத்து நாடுகளுக்கும் கடுமையான அச்சுறுத்தலாக உள்ளது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், COVID-19 தொற்றுநோய்களின் போது அதிகரித்த உற்பத்தி மற்றும் நுகர்வு காரணமாக நீர் மாசுபாடு, குறிப்பாக ஆண்டிபயாடிக் மாசுபாடு அதிகரித்துள்ளது1,2,3. எனவே, கழிவுநீரில் உள்ள ஆண்டிபயாடிக்களை அகற்றுவதற்கான பயனுள்ள தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவது ஒரு அவசர பணியாகும்.
டெட்ராசைக்ளின் குழுவிலிருந்து எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட அரை-செயற்கை நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளில் ஒன்று டாக்ஸிசைக்ளின் (DC)4,5 ஆகும். நிலத்தடி நீர் மற்றும் மேற்பரப்பு நீரில் உள்ள DC எச்சங்களை வளர்சிதைமாற்றம் செய்ய முடியாது என்றும், 20-50% மட்டுமே வளர்சிதைமாற்றம் செய்யப்பட்டு, மீதமுள்ளவை சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்படுகின்றன என்றும், இதனால் கடுமையான சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சுகாதார பிரச்சினைகள் ஏற்படுகின்றன என்றும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது.
குறைந்த அளவில் DC-க்கு வெளிப்படுவது நீர்வாழ் ஒளிச்சேர்க்கை நுண்ணுயிரிகளைக் கொல்லும், நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பாக்டீரியாக்களின் பரவலை அச்சுறுத்தும் மற்றும் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கும், எனவே இந்த மாசுபாட்டை கழிவுநீரில் இருந்து அகற்ற வேண்டும். நீரில் DC-யின் இயற்கையான சிதைவு மிகவும் மெதுவான செயல்முறையாகும். ஒளிச்சேர்க்கை, உயிரியல் சிதைவு மற்றும் உறிஞ்சுதல் போன்ற இயற்பியல்-வேதியியல் செயல்முறைகள் குறைந்த செறிவுகளிலும் மிகக் குறைந்த விகிதங்களிலும் மட்டுமே சிதைவடையும்7,8. இருப்பினும், மிகவும் சிக்கனமான, எளிமையான, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த, கையாள எளிதான மற்றும் திறமையான முறை உறிஞ்சுதல்9,10 ஆகும்.
நானோ ஜீரோ வேலண்ட் இரும்பு (nZVI) என்பது மெட்ரோனிடசோல், டயஸெபம், சிப்ரோஃப்ளோக்சசின், குளோராம்பெனிகால் மற்றும் டெட்ராசைக்ளின் உள்ளிட்ட பல நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை நீரிலிருந்து அகற்றக்கூடிய மிகவும் சக்திவாய்ந்த பொருளாகும். இந்த திறன் nZVI கொண்டிருக்கும் அற்புதமான பண்புகளான உயர் வினைத்திறன், பெரிய மேற்பரப்பு மற்றும் ஏராளமான வெளிப்புற பிணைப்பு தளங்கள்11 காரணமாகும். இருப்பினும், வான் டெர் வெல்ஸ் சக்திகள் மற்றும் அதிக காந்த பண்புகள் காரணமாக nZVI நீர் ஊடகங்களில் திரட்டப்படுவதற்கு வாய்ப்புள்ளது, இது nZVI10,12 இன் வினைத்திறனைத் தடுக்கும் ஆக்சைடு அடுக்குகள் உருவாகுவதால் மாசுபடுத்திகளை அகற்றுவதில் அதன் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. nZVI துகள்களின் திரட்டலை அவற்றின் மேற்பரப்புகளை சர்பாக்டான்ட்கள் மற்றும் பாலிமர்களுடன் மாற்றியமைப்பதன் மூலமோ அல்லது கலவைகளின் வடிவத்தில் பிற நானோ பொருட்களுடன் இணைப்பதன் மூலமோ குறைக்கலாம், இது சூழலில் அவற்றின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த ஒரு சாத்தியமான அணுகுமுறையாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது13,14.
கிராஃபீன் என்பது தேன்கூடு லட்டியில் அமைக்கப்பட்ட sp2-கலப்பின கார்பன் அணுக்களைக் கொண்ட இரு பரிமாண கார்பன் நானோ பொருளாகும். இது ஒரு பெரிய மேற்பரப்பு, குறிப்பிடத்தக்க இயந்திர வலிமை, சிறந்த மின்னாற்பகுப்பு செயல்பாடு, அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன், வேகமான எலக்ட்ரான் இயக்கம் மற்றும் அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள கனிம நானோ துகள்களை ஆதரிக்க பொருத்தமான கேரியர் பொருளைக் கொண்டுள்ளது. உலோக நானோ துகள்கள் மற்றும் கிராஃபீனின் கலவையானது ஒவ்வொரு பொருளின் தனிப்பட்ட நன்மைகளை விட அதிகமாக இருக்கும், மேலும் அதன் உயர்ந்த இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகள் காரணமாக, மிகவும் திறமையான நீர் சுத்திகரிப்புக்கு நானோ துகள்களின் உகந்த விநியோகத்தை வழங்குகிறது.
குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடு (rGO) மற்றும் nZVI ஆகியவற்றின் தொகுப்பில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தீங்கு விளைவிக்கும் இரசாயன குறைக்கும் முகவர்களுக்கு தாவர சாறுகள் சிறந்த மாற்றாகும், ஏனெனில் அவை கிடைக்கின்றன, மலிவானவை, ஒரு-படி, சுற்றுச்சூழலுக்கு பாதுகாப்பானவை, மேலும் குறைக்கும் முகவர்களாகப் பயன்படுத்தப்படலாம். ஃபிளாவனாய்டுகள் மற்றும் பீனாலிக் சேர்மங்களைப் போலவே, ஒரு நிலைப்படுத்தியாகவும் செயல்படுகின்றன. எனவே, இந்த ஆய்வில் rGO/nZVI கலவைகளின் தொகுப்புக்கான பழுதுபார்க்கும் மற்றும் மூடும் முகவராக அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் L. இலை சாறு பயன்படுத்தப்பட்டது. அமராந்தேசி குடும்பத்தைச் சேர்ந்த அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் என்பது பரந்த புவியியல் வரம்பைக் கொண்ட நைட்ரஜனை விரும்பும் வற்றாத புதர் ஆகும்.
கிடைக்கக்கூடிய இலக்கியங்களின்படி, அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் (A. ஹாலிமஸ்) முதன்முதலில் rGO/nZVI கலவைகளை ஒரு சிக்கனமான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த தொகுப்பு முறையாக உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது. எனவே, இந்த வேலையின் நோக்கம் நான்கு பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது: (1) A. ஹாலிமஸ் நீர்வாழ் இலைச் சாற்றைப் பயன்படுத்தி rGO/nZVI மற்றும் பெற்றோர் nZVI கலவைகளின் பைட்டோசிந்தசிஸ், (2) அவற்றின் வெற்றிகரமான உற்பத்தியை உறுதிப்படுத்த பல முறைகளைப் பயன்படுத்தி பைட்டோசிந்தசிஸ் செய்யப்பட்ட கலவைகளின் தன்மை, (3) வெவ்வேறு எதிர்வினை அளவுருக்களின் கீழ் டாக்ஸிசைக்ளின் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் கரிம அசுத்தங்களை உறிஞ்சுதல் மற்றும் அகற்றுவதில் rGO மற்றும் nZVI இன் ஒருங்கிணைந்த விளைவை ஆய்வு செய்தல், உறிஞ்சுதல் செயல்முறையின் நிலைமைகளை மேம்படுத்துதல், (3) செயலாக்க சுழற்சிக்குப் பிறகு பல்வேறு தொடர்ச்சியான சிகிச்சைகளில் கூட்டுப் பொருட்களை ஆராய்தல்.
டாக்ஸிசைக்ளின் ஹைட்ரோகுளோரைடு (DC, MM = 480.90, வேதியியல் சூத்திரம் C22H24N2O·HCl, 98%), இரும்பு குளோரைடு ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (FeCl3.6H2O, 97%), சிக்மா-ஆல்ட்ரிச், அமெரிக்காவிலிருந்து வாங்கப்பட்ட கிராஃபைட் தூள். சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH, 97%), எத்தனால் (C2H5OH, 99.9%) மற்றும் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl, 37%) ஆகியவை அமெரிக்காவின் மெர்க்கிலிருந்து வாங்கப்பட்டன. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 மற்றும் MgCl2 ஆகியவை தியான்ஜின் கோமியோ கெமிக்கல் ரீஜென்ட் கோ., லிமிடெட்டிலிருந்து வாங்கப்பட்டன. அனைத்து வினையாக்கிகளும் அதிக பகுப்பாய்வு தூய்மையைக் கொண்டுள்ளன. அனைத்து நீர்வாழ் கரைசல்களையும் தயாரிக்க இரட்டை-காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர் பயன்படுத்தப்பட்டது.
A. ஹாலிமஸின் பிரதிநிதி மாதிரிகள் நைல் டெல்டா மற்றும் எகிப்தின் மத்திய தரைக்கடல் கடற்கரையோரத்தில் உள்ள அவற்றின் இயற்கையான வாழ்விடங்களிலிருந்து சேகரிக்கப்பட்டுள்ளன. பொருந்தக்கூடிய தேசிய மற்றும் சர்வதேச வழிகாட்டுதல்களின்படி தாவரப் பொருட்கள் சேகரிக்கப்பட்டன17. பேராசிரியர் மணால் ஃபௌஸி, பவுலோஸ்18 இன் படி தாவர மாதிரிகளை அடையாளம் கண்டுள்ளார், மேலும் அலெக்ஸாண்ட்ரியா பல்கலைக்கழகத்தின் சுற்றுச்சூழல் அறிவியல் துறை, அறிவியல் நோக்கங்களுக்காக ஆய்வு செய்யப்பட்ட தாவர இனங்களை சேகரிக்க அங்கீகாரம் அளிக்கிறது. மாதிரி வவுச்சர்கள் டான்டா பல்கலைக்கழக ஹெர்பேரியம் (TANE), வவுச்சர்கள் எண்கள் 14 122–14 127 இல் வைக்கப்பட்டுள்ளன, இது டெபாசிட் செய்யப்பட்ட பொருட்களுக்கான அணுகலை வழங்கும் ஒரு பொது ஹெர்பேரியமாகும். கூடுதலாக, தூசி அல்லது அழுக்கை அகற்ற, தாவரத்தின் இலைகளை சிறிய துண்டுகளாக வெட்டி, குழாய் மற்றும் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் 3 முறை துவைக்கவும், பின்னர் 50°C இல் உலர்த்தவும். செடி நசுக்கப்பட்டு, 5 கிராம் நுண்ணிய தூள் 100 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் மூழ்கி, 70°C இல் 20 நிமிடங்கள் கிளறி, ஒரு சாற்றைப் பெறப்பட்டது. பெறப்பட்ட பேசிலஸ் நிக்கோடியானே சாறு வாட்மேன் வடிகட்டி காகிதத்தில் வடிகட்டப்பட்டு, மேலும் பயன்படுத்துவதற்காக சுத்தமான மற்றும் கிருமி நீக்கம் செய்யப்பட்ட குழாய்களில் 4°C இல் சேமிக்கப்பட்டது.
படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஹம்மர்ஸ் முறையால் GO கிராஃபைட் பொடியிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்டது. 10 மி.கி GO தூள் 50 மில்லி டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட தண்ணீரில் 30 நிமிடங்களுக்கு சோனிகேஷனின் கீழ் கரைக்கப்பட்டது, பின்னர் 0.9 கிராம் FeCl3 மற்றும் 2.9 கிராம் NaAc 60 நிமிடங்களுக்கு கலக்கப்பட்டது. 20 மில்லி அட்ரிப்ளக்ஸ் இலை சாறு கிளறிக் கரைசலில் சேர்க்கப்பட்டு 80°C இல் 8 மணி நேரம் விடப்பட்டது. இதன் விளைவாக கருப்பு நிற சஸ்பென்ஷன் வடிகட்டப்பட்டது. தயாரிக்கப்பட்ட நானோகாம்போசிட்டுகள் எத்தனால் மற்றும் பைடிஸ்டில்டு தண்ணீரில் கழுவப்பட்டு, பின்னர் 50°C இல் 12 மணி நேரம் வெற்றிட அடுப்பில் உலர்த்தப்பட்டன.
அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் சாற்றைப் பயன்படுத்தி அசுத்தமான நீரிலிருந்து dc நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை அகற்றுதல் மற்றும் rGO/nZVI மற்றும் nZVI வளாகங்களின் பச்சை தொகுப்பு ஆகியவற்றின் திட்ட மற்றும் டிஜிட்டல் புகைப்படங்கள்.
சுருக்கமாக, படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 0.05 M Fe3+ அயனிகளைக் கொண்ட 10 மில்லி இரும்பு குளோரைடு கரைசலை 20 மில்லி கசப்பான இலைச் சாறு கரைசலில் 60 நிமிடங்கள் மிதமான சூடாக்கி கிளறி, சொட்டு சொட்டாகச் சேர்த்து, பின்னர் கரைசலை 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) இல் 15 நிமிடங்களுக்கு மையவிலக்கு செய்து கருப்புத் துகள்களைக் கொடுத்து, பின்னர் அவற்றை எத்தனால் மற்றும் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் 3 முறை கழுவி, பின்னர் 60° C வெப்பநிலையில் ஒரு வெற்றிட அடுப்பில் இரவு முழுவதும் உலர்த்தப்பட்டது.
தாவர-தொகுக்கப்பட்ட rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகள் 200-800 nm ஸ்கேனிங் வரம்பில் UV-தெரியும் நிறமாலை (T70/T80 தொடர் UV/Vis நிறமாலை ஒளிமானிகள், PG Instruments Ltd, UK) மூலம் வகைப்படுத்தப்பட்டன. rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் நிலப்பரப்பு மற்றும் அளவு பரவலை பகுப்பாய்வு செய்ய, TEM நிறமாலை (JOEL, JEM-2100F, ஜப்பான், முடுக்கி மின்னழுத்தம் 200 kV) பயன்படுத்தப்பட்டது. மீட்பு மற்றும் உறுதிப்படுத்தல் செயல்முறைக்கு பொறுப்பான தாவர சாற்றில் ஈடுபடக்கூடிய செயல்பாட்டுக் குழுக்களை மதிப்பிடுவதற்கு, FT-IR நிறமாலை (4000-600 செ.மீ-1 வரம்பில் JASCO நிறமாலை) மேற்கொள்ளப்பட்டது. கூடுதலாக, தொகுக்கப்பட்ட நானோ பொருட்களின் மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை ஆய்வு செய்ய ஒரு ஜீட்டா சாத்தியமான பகுப்பாய்வி (Zetasizer Nano ZS Malvern) பயன்படுத்தப்பட்டது. தூள் செய்யப்பட்ட நானோ பொருட்களின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு அளவீடுகளுக்கு, ஒரு எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு அளவுமானி (X'PERT PRO, நெதர்லாந்து) பயன்படுத்தப்பட்டது, இது 20° முதல் 80° வரையிலான 2θ வரம்பில் மின்னோட்டம் (40 mA), மின்னழுத்தம் (45 kV) மற்றும் CuKa1 கதிர்வீச்சு (\(\lambda =\) 1.54056 Ao) இல் இயங்குகிறது. ஆற்றல் பரவும் எக்ஸ்-கதிர் நிறமாலைமானி (EDX) (மாதிரி JEOL JSM-IT100) -10 முதல் 1350 eV வரையிலான XPS இல் Al K-α ஒற்றை நிறமாலை எக்ஸ்-கதிர்களை சேகரிக்கும் போது தனிம கலவையை ஆய்வு செய்வதற்கு பொறுப்பாகும், ஸ்பாட் அளவு 400 μm K-ALPHA (தெர்மோ ஃபிஷர் சயின்டிஃபிக், அமெரிக்கா) முழு நிறமாலையின் பரிமாற்ற ஆற்றல் 200 eV மற்றும் குறுகிய நிறமாலை 50 eV ஆகும். தூள் மாதிரி ஒரு மாதிரி வைத்திருப்பவரின் மீது அழுத்தப்படுகிறது, இது ஒரு வெற்றிட அறையில் வைக்கப்படுகிறது. பிணைப்பு ஆற்றலைத் தீர்மானிக்க C 1 s நிறமாலை 284.58 eV இல் ஒரு குறிப்பாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
நீர்சார் கரைசல்களில் இருந்து டாக்ஸிசைக்ளின் (DC) ஐ அகற்றுவதில் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட rGO/nZVI நானோகலவைகளின் செயல்திறனை சோதிக்க உறிஞ்சுதல் சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. 298 K இல் ஒரு சுற்றுப்பாதை ஷேக்கரில் (ஸ்டூவர்ட், ஆர்பிட்டல் ஷேக்கர்/SSL1) 200 rpm குலுக்கும் வேகத்தில் 25 மில்லி எர்லென்மேயர் பிளாஸ்க்குகளில் உறிஞ்சுதல் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. DC ஸ்டாக் கரைசலை (1000 ppm) பைடிஸ்டில்டு தண்ணீரில் நீர்த்துப்போகச் செய்வதன் மூலம். உறிஞ்சுதல் செயல்திறனில் rGO/nSVI அளவின் விளைவை மதிப்பிடுவதற்கு, வெவ்வேறு எடைகள் (0.01–0.07 கிராம்) கொண்ட நானோகலவைகள் 20 மில்லி DC கரைசலில் சேர்க்கப்பட்டன. இயக்கவியல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் சமவெப்பங்களை ஆய்வு செய்ய, 0.05 கிராம் உறிஞ்சி ஆரம்ப செறிவு (25–100 மிகி L–1) கொண்ட CD இன் நீர்வாழ் கரைசலில் மூழ்கடிக்கப்பட்டது. DC அகற்றுதலில் pH இன் விளைவு pH (3–11) மற்றும் 25°C இல் 50 mg L-1 ஆரம்ப செறிவு ஆகியவற்றில் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. HCl அல்லது NaOH கரைசலை (Crison pH மீட்டர், pH மீட்டர், pH 25) ஒரு சிறிய அளவு சேர்ப்பதன் மூலம் அமைப்பின் pH ஐ சரிசெய்யவும். கூடுதலாக, 25-55°C வரம்பில் உறிஞ்சுதல் சோதனைகளில் எதிர்வினை வெப்பநிலையின் செல்வாக்கு ஆராயப்பட்டது. 50 mg L–1, pH 3 மற்றும் 7), 25°C இன் DC இன் ஆரம்ப செறிவு மற்றும் 0.05 கிராம் உறிஞ்சும் டோஸில் NaCl (0.01–4 mol L–1) இன் பல்வேறு செறிவுகளைச் சேர்ப்பதன் மூலம் உறிஞ்சுதல் செயல்முறையில் அயனி வலிமையின் விளைவு ஆய்வு செய்யப்பட்டது. உறிஞ்சப்படாத DC இன் உறிஞ்சுதல், 270 மற்றும் 350 nm அதிகபட்ச அலைநீளங்களில் (λmax) 1.0 செ.மீ பாதை நீள குவார்ட்ஸ் குவெட்டுகளுடன் பொருத்தப்பட்ட இரட்டை கற்றை UV-Vis நிறமாலை ஒளிமானி (T70/T80 தொடர், PG இன்ஸ்ட்ருமென்ட்ஸ் லிமிடெட், UK) ஐப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது. DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் சதவீத நீக்கம் (R%; Eq. 1) மற்றும் DC, qt, Eq. 2 (mg/g) இன் உறிஞ்சுதல் அளவு பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது.
இங்கு %R என்பது DC அகற்றும் திறன் (%), Co என்பது 0 நேரத்தில் ஆரம்ப DC செறிவு, மற்றும் C என்பது முறையே t நேரத்தில் DC செறிவு ஆகும் (mg L-1).
இங்கு qe என்பது உறிஞ்சியின் ஒரு யூனிட் நிறைக்கு உறிஞ்சப்பட்ட DC யின் அளவு (mg g-1), Co மற்றும் Ce ஆகியவை முறையே பூஜ்ஜிய நேரத்திலும் சமநிலையிலும் செறிவுகளாகும் (mg l-1), V என்பது கரைசல் அளவு (l), மற்றும் m என்பது உறிஞ்சுதல் நிறை வினைப்பொருள் (g) ஆகும்.
SEM படங்கள் (படங்கள் 2A–C) rGO/nZVI கலவையின் லேமல்லர் உருவ அமைப்பைக் காட்டுகின்றன, இது அதன் மேற்பரப்பில் சீராக சிதறடிக்கப்பட்ட கோள இரும்பு நானோ துகள்களுடன், nZVI NP கள் rGO மேற்பரப்பில் வெற்றிகரமாக இணைக்கப்படுவதைக் குறிக்கிறது. கூடுதலாக, rGO இலையில் சில சுருக்கங்கள் உள்ளன, இது A. ஹாலிமஸ் GO இன் மறுசீரமைப்புடன் ஒரே நேரத்தில் ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்களை அகற்றுவதை உறுதிப்படுத்துகிறது. இந்த பெரிய சுருக்கங்கள் இரும்பு NP களை செயலில் ஏற்றுவதற்கான தளங்களாக செயல்படுகின்றன. nZVI படங்கள் (படம் 2D-F) கோள இரும்பு NP கள் மிகவும் சிதறடிக்கப்பட்டு திரட்டப்படவில்லை என்பதைக் காட்டியது, இது தாவர சாற்றின் தாவரவியல் கூறுகளின் பூச்சு தன்மை காரணமாகும். துகள் அளவு 15–26 nm க்குள் மாறுபடும். இருப்பினும், சில பகுதிகள் வீக்கம் மற்றும் குழிகளின் அமைப்பைக் கொண்ட மீசோபோரஸ் உருவ அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, இது nZVI இன் மேற்பரப்பில் DC மூலக்கூறுகளைப் பிடிக்கும் சாத்தியத்தை அதிகரிக்கும் என்பதால், அவை nZVI இன் உயர் பயனுள்ள உறிஞ்சுதல் திறனை வழங்க முடியும். nZVI இன் தொகுப்புக்கு ரோசா டமாஸ்கஸ் சாறு பயன்படுத்தப்பட்டபோது, பெறப்பட்ட NPகள் சீரற்றவை, வெற்றிடங்கள் மற்றும் வெவ்வேறு வடிவங்களைக் கொண்டிருந்தன, இது Cr(VI) உறிஞ்சுதலில் அவற்றின் செயல்திறனைக் குறைத்து எதிர்வினை நேரத்தை அதிகரித்தது 23. முடிவுகள் ஓக் மற்றும் மல்பெரி இலைகளிலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட nZVI உடன் ஒத்துப்போகின்றன, அவை முக்கியமாக வெளிப்படையான திரட்டல் இல்லாமல் பல்வேறு நானோமீட்டர் அளவுகளைக் கொண்ட கோள நானோ துகள்கள்.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) கலவைகளின் SEM படங்கள் மற்றும் nZVI/rGO (G) மற்றும் nZVI (H) கலவைகளின் EDX வடிவங்கள்.
தாவர-தொகுக்கப்பட்ட rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் தனிம கலவை EDX (படம் 2G, H) ஐப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்பட்டது. nZVI கார்பன் (38.29% நிறை), ஆக்ஸிஜன் (47.41% நிறை) மற்றும் இரும்பு (11.84% நிறை) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன, ஆனால் பாஸ்பரஸ்24 போன்ற பிற தனிமங்களும் உள்ளன, அவை தாவர சாற்றில் இருந்து பெறப்படலாம். கூடுதலாக, கார்பன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் அதிக சதவீதம் நிலத்தடி nZVI மாதிரிகளில் தாவர சாற்றில் இருந்து பைட்டோ கெமிக்கல்கள் இருப்பதால் ஏற்படுகிறது. இந்த தனிமங்கள் rGO இல் சமமாக விநியோகிக்கப்படுகின்றன, ஆனால் வெவ்வேறு விகிதங்களில்: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) மற்றும் Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI தாவர சாற்றுடன் தொடர்புடைய S போன்ற பிற தனிமங்களின் இருப்பையும் காட்டுகிறது, அவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. A. ஹாலிமஸைப் பயன்படுத்தி rGO/nZVI கலவையில் தற்போதைய C:O விகிதம் மற்றும் இரும்புச் சத்து யூகலிப்டஸ் இலைச் சாற்றைப் பயன்படுத்துவதை விட மிகச் சிறந்தது, ஏனெனில் இது C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.% ) மற்றும் Fe (8.27 wt.%). wt %) 25 ஆகியவற்றின் கலவையை வகைப்படுத்துகிறது. நடாஷா மற்றும் பலர், 2022 இல் ஓக் மற்றும் மல்பெரி இலைகளிலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட nZVI இன் ஒத்த தனிம கலவையைப் புகாரளித்தனர் மற்றும் இலைச் சாற்றில் உள்ள பாலிஃபீனால் குழுக்கள் மற்றும் பிற மூலக்கூறுகள் குறைப்பு செயல்முறைக்கு காரணமாகின்றன என்பதை உறுதிப்படுத்தினர்.
தாவரங்களில் தொகுக்கப்பட்ட nZVI இன் உருவவியல் (படம் S2A,B) கோள வடிவமாகவும் ஓரளவு ஒழுங்கற்றதாகவும் இருந்தது, சராசரி துகள் அளவு 23.09 ± 3.54 nm ஆக இருந்தது, இருப்பினும் வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள் மற்றும் ஃபெரோ காந்தவியல் காரணமாக சங்கிலித் திரட்டுகள் காணப்பட்டன. இந்த முக்கியமாக சிறுமணி மற்றும் கோள வடிவ துகள் வடிவம் SEM முடிவுகளுடன் நல்ல உடன்பாட்டில் உள்ளது. 2021 ஆம் ஆண்டில் nZVI11 இன் தொகுப்பில் ஆமணக்கு இலை சாறு பயன்படுத்தப்பட்டபோது அப்தெல்ஃபதா மற்றும் பலர் இதேபோன்ற கவனிப்பைக் கண்டறிந்தனர். nZVI இல் குறைக்கும் முகவராகப் பயன்படுத்தப்படும் Ruelas tuberosa இலைச் சாறு NP களும் 20 முதல் 40 nm26 விட்டம் கொண்ட கோள வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன.
கலப்பின rGO/nZVI கூட்டு TEM படங்கள் (படம். S2C-D), rGO என்பது nZVI NP களுக்கு பல ஏற்றுதல் தளங்களை வழங்கும் விளிம்பு மடிப்புகள் மற்றும் சுருக்கங்களைக் கொண்ட ஒரு அடித்தளத் தளம் என்பதைக் காட்டியது; இந்த லேமல்லர் உருவவியல் rGO இன் வெற்றிகரமான உருவாக்கத்தையும் உறுதிப்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, nZVI NP கள் 5.32 முதல் 27 nm வரையிலான துகள் அளவுகளுடன் ஒரு கோள வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் கிட்டத்தட்ட சீரான சிதறலுடன் rGO அடுக்கில் பதிக்கப்பட்டுள்ளன. Fe NP கள்/rGO ஐ ஒருங்கிணைக்க யூகலிப்டஸ் இலை சாறு பயன்படுத்தப்பட்டது; RGO அடுக்கில் உள்ள சுருக்கங்கள் தூய Fe NP களை விட Fe NP களின் சிதறலை மேம்படுத்தி, கலவைகளின் வினைத்திறனை அதிகரித்தன என்பதையும் TEM முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின. பாகேரி மற்றும் பலர் [28] சராசரி இரும்பு நானோ துகள் அளவு தோராயமாக 17.70 nm உடன் மீயொலி நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி கலவை தயாரிக்கப்பட்டபோது இதே போன்ற முடிவுகளைப் பெற்றனர்.
A. ஹாலிமஸ், nZVI, GO, rGO, மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் FTIR நிறமாலை படம் 3A இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. A. ஹாலிமஸின் இலைகளில் மேற்பரப்பு செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் இருப்பு 3336 செ.மீ-1 இல் தோன்றுகிறது, இது பாலிபினால்களுக்கு ஒத்திருக்கிறது, மேலும் 1244 செ.மீ-1 இல் புரதத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படும் கார்போனைல் குழுக்களுக்கு ஒத்திருக்கிறது. 2918 செ.மீ-1 இல் ஆல்கேன்கள், 1647 செ.மீ-1 இல் ஆல்க்கீன்கள் மற்றும் 1030 செ.மீ-1 இல் CO-O-CO நீட்டிப்புகள் போன்ற பிற குழுக்களும் காணப்படுகின்றன, இது சீலிங் முகவர்களாகச் செயல்படும் தாவர கூறுகளின் இருப்பைக் குறிக்கிறது மற்றும் Fe2+ இலிருந்து Fe0 ஆகவும், GO ஐ rGO29 ஆகவும் மீட்டெடுப்பதற்கு காரணமாகிறது. பொதுவாக, nZVI நிறமாலை கசப்பான சர்க்கரைகளைப் போலவே உறிஞ்சுதல் உச்சங்களைக் காட்டுகிறது, ஆனால் சற்று மாற்றப்பட்ட நிலையில் உள்ளது. 3244 செ.மீ-1 இல் OH நீட்சி அதிர்வுகளுடன் (பீனால்கள்) தொடர்புடைய ஒரு தீவிர பட்டை தோன்றுகிறது, 1615 இல் ஒரு உச்சநிலை C=C உடன் ஒத்திருக்கிறது, மேலும் 1546 மற்றும் 1011 செ.மீ-1 இல் பட்டைகள் C=O (பாலிபினால்கள் மற்றும் ஃபிளாவனாய்டுகள்), CN - நறுமண அமீன்களின் குழுக்கள் மற்றும் அலிபாடிக் அமீன்கள் முறையே 1310 செ.மீ-1 மற்றும் 1190 செ.மீ-1 இல் நீட்சி காரணமாக எழுகின்றன. GO இன் FTIR நிறமாலை, 1041 செ.மீ-1 இல் அல்காக்ஸி (CO) நீட்சி பட்டை, 1291 செ.மீ-1 இல் எபோக்சி (CO) நீட்சி பட்டை, C=O நீட்சி உள்ளிட்ட பல உயர்-தீவிர ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்களின் இருப்பைக் காட்டுகிறது. 1619 செ.மீ-1 இல் C=C நீட்சி அதிர்வுகளின் ஒரு பட்டை, 1708 செ.மீ-1 இல் ஒரு பட்டை மற்றும் 3384 செ.மீ-1 இல் OH குழு நீட்சி அதிர்வுகளின் ஒரு பரந்த பட்டை தோன்றியது, இது மேம்படுத்தப்பட்ட ஹம்மர்ஸ் முறையால் உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது, இது கிராஃபைட் செயல்முறையை வெற்றிகரமாக ஆக்ஸிஜனேற்றுகிறது. rGO மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளை GO நிறமாலையுடன் ஒப்பிடும் போது, 3270 செ.மீ-1 இல் OH போன்ற சில ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்களின் தீவிரம் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் 1729 செ.மீ-1 இல் C=O போன்ற மற்றவை முற்றிலும் குறைக்கப்படுகின்றன. காணாமல் போனது, இது A. ஹாலிமஸ் சாறு மூலம் GO இல் ஆக்ஸிஜன் கொண்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களை வெற்றிகரமாக அகற்றுவதைக் குறிக்கிறது. C=C பதற்றத்தில் rGO இன் புதிய கூர்மையான சிறப்பியல்பு சிகரங்கள் 1560 மற்றும் 1405 செ.மீ-1 இல் காணப்படுகின்றன, இது GO ஐ rGO ஆகக் குறைப்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது. 1043 முதல் 1015 செ.மீ-1 வரையிலும், 982 முதல் 918 செ.மீ-1 வரையிலும் மாறுபாடுகள் காணப்பட்டன, ஒருவேளை தாவரப் பொருள் சேர்க்கப்பட்டதன் காரணமாக இருக்கலாம்31,32. குறைக்கப்பட்ட இரும்பு கிராஃபீன் ஆக்சைடு கலவைகளை ஒருங்கிணைக்கப் பயன்படுத்தப்பட்ட யூகலிப்டஸ் இலைச் சாறுகள், தாவரக் கூறு செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் நெருக்கமான FTIR நிறமாலையைக் காட்டியதால், Weng et al., 2018 இல் GO இல் ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் குறிப்பிடத்தக்க குறைப்பைக் கண்டறிந்தனர், இது உயிரியல் குறைப்பு மூலம் rGO வெற்றிகரமாக உருவாவதை உறுதிப்படுத்தியது. 33.
A. காலியம், nZVI, rGO, GO, கூட்டு rGO/nZVI (A) ஆகியவற்றின் FTIR நிறமாலை. ரோன்ட்ஜெனோகிராமி கலவைகள் rGO, GO, nZVI மற்றும் rGO/nZVI (B).
rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் உருவாக்கம் பெரும்பாலும் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு வடிவங்களால் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது (படம் 3B). குறியீட்டு (110) (JCPDS எண். 06–0696)11 உடன் தொடர்புடைய 2Ɵ 44.5° இல் ஒரு உயர்-தீவிர Fe0 உச்சம் காணப்பட்டது. (311) தளத்தின் 35.1° இல் உள்ள மற்றொரு உச்சம் காந்தம் Fe3O4 உடன் தொடர்புடையது, ϒ-FeOOH (JCPDS எண். 17-0536)34 இருப்பதால் 63.2° (440) தளத்தின் மில்லர் குறியீட்டுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். GO இன் எக்ஸ்-கதிர் வடிவம் 2Ɵ 10.3° இல் ஒரு கூர்மையான உச்சத்தையும் 21.1° இல் மற்றொரு உச்சத்தையும் காட்டுகிறது, இது கிராஃபைட்டின் முழுமையான உரிதலைக் குறிக்கிறது மற்றும் GO35 இன் மேற்பரப்பில் ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்கள் இருப்பதை எடுத்துக்காட்டுகிறது. rGO மற்றும் rGO/nZVI ஆகியவற்றின் கூட்டு வடிவங்கள், rGO மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளுக்கு முறையே 2Ɵ 22.17 மற்றும் 24.7° இல் சிறப்பியல்பு GO சிகரங்கள் காணாமல் போனதையும், பரந்த rGO சிகரங்கள் உருவாவதையும் பதிவு செய்தன, இது தாவர சாறுகளால் GO வெற்றிகரமாக மீட்கப்பட்டதை உறுதிப்படுத்தியது. இருப்பினும், கூட்டு rGO/nZVI வடிவத்தில், Fe0 (110) மற்றும் bcc Fe0 (200) ஆகியவற்றின் லேட்டிஸ் தளத்துடன் தொடர்புடைய கூடுதல் சிகரங்கள் முறையே 44.9\(^\circ\) மற்றும் 65.22\(^\circ\) இல் காணப்பட்டன.
ஜீட்டா ஆற்றல் என்பது ஒரு துகளின் மேற்பரப்பில் இணைக்கப்பட்ட ஒரு அயனி அடுக்குக்கும் ஒரு பொருளின் மின்னியல் பண்புகளை நிர்ணயிக்கும் மற்றும் அதன் நிலைத்தன்மையை அளவிடும் ஒரு நீர்வாழ் கரைசலுக்கும் இடையிலான ஆற்றல் ஆகும்37. தாவர-தொகுக்கப்பட்ட nZVI, GO மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் ஜீட்டா ஆற்றல் பகுப்பாய்வு, படம் S1A-C இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அவற்றின் மேற்பரப்பில் முறையே -20.8, -22 மற்றும் -27.4 mV எதிர்மறை மின்னூட்டங்கள் இருப்பதால் அவற்றின் நிலைத்தன்மையைக் காட்டியது. . இத்தகைய முடிவுகள் -25 mV க்கும் குறைவான ஜீட்டா ஆற்றல் மதிப்புகளைக் கொண்ட துகள்களைக் கொண்ட தீர்வுகள் பொதுவாக இந்த துகள்களுக்கு இடையில் மின்னியல் விலக்கம் காரணமாக அதிக அளவு நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன என்பதைக் குறிப்பிடும் பல அறிக்கைகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. rGO மற்றும் nZVI ஆகியவற்றின் கலவையானது கலவை அதிக எதிர்மறை கட்டணங்களைப் பெற அனுமதிக்கிறது, இதனால் GO அல்லது nZVI ஐ விட அதிக நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, மின்னியல் விரட்டலின் நிகழ்வு நிலையான rGO/nZVI39 கலவைகளை உருவாக்க வழிவகுக்கும். GO இன் எதிர்மறை மேற்பரப்பு, திரட்டுதல் இல்லாமல் ஒரு நீர் ஊடகத்தில் சமமாக சிதறடிக்க அனுமதிக்கிறது, இது nZVI உடனான தொடர்புக்கு சாதகமான நிலைமைகளை உருவாக்குகிறது. கசப்பான முலாம்பழம் சாற்றில் வெவ்வேறு செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் இருப்பதால் எதிர்மறை மின்னூட்டம் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், இது GO மற்றும் இரும்பு முன்னோடிகளுக்கும் தாவர சாறுக்கும் இடையேயான தொடர்பு முறையே rGO மற்றும் nZVI ஐ உருவாக்குகிறது என்பதையும், rGO/nZVI வளாகத்தையும் உறுதிப்படுத்துகிறது. இந்த தாவர சேர்மங்கள் மூடிமறைக்கும் முகவர்களாகவும் செயல்படலாம், ஏனெனில் அவை விளைந்த நானோ துகள்களின் திரட்டலைத் தடுக்கின்றன, இதனால் அவற்றின் நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன40.
nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் தனிம அமைப்பு மற்றும் வேலன்ஸ் நிலைகள் XPS ஆல் தீர்மானிக்கப்பட்டன (படம் 4). ஒட்டுமொத்த XPS ஆய்வு, rGO/nZVI கலவை முக்கியமாக C, O மற்றும் Fe ஆகிய தனிமங்களால் ஆனது என்பதைக் காட்டுகிறது, இது EDS மேப்பிங்குடன் ஒத்துப்போகிறது (படம் 4F–H). C1s நிறமாலை முறையே CC, CO மற்றும் C=O ஐக் குறிக்கும் 284.59 eV, 286.21 eV மற்றும் 288.21 eV இல் மூன்று சிகரங்களைக் கொண்டுள்ளது. O1s நிறமாலை மூன்று சிகரங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டது, இதில் 531.17 eV, 532.97 eV மற்றும் 535.45 eV ஆகியவை அடங்கும், அவை முறையே O=CO, CO மற்றும் NO குழுக்களுக்கு ஒதுக்கப்பட்டன. இருப்பினும், 710.43, 714.57 மற்றும் 724.79 eV இல் உள்ள உச்சங்கள் முறையே Fe 2p3/2, Fe+3 மற்றும் Fe p1/2 ஐக் குறிக்கின்றன. nZVI இன் XPS நிறமாலை (படம் 4C-E) C, O மற்றும் Fe ஆகிய தனிமங்களுக்கான உச்சங்களைக் காட்டியது. 284.77, 286.25 மற்றும் 287.62 eV இல் உள்ள உச்சங்கள் முறையே CC, C-OH மற்றும் CO ஐக் குறிப்பிடுவதால், இரும்பு-கார்பன் உலோகக் கலவைகள் இருப்பதை உறுதிப்படுத்துகின்றன. O1s நிறமாலை C–O/இரும்பு கார்பனேட் (531.19 eV), ஹைட்ராக்சில் ரேடிக்கல் (532.4 eV) மற்றும் O–C=O (533.47 eV) ஆகிய மூன்று உச்சங்களுடன் ஒத்திருந்தது. 719.6 இல் உள்ள உச்சநிலை Fe0 உடன் தொடர்புடையது, அதே நேரத்தில் FeOOH 717.3 மற்றும் 723.7 eV இல் உச்சங்களைக் காட்டுகிறது, கூடுதலாக, 725.8 eV இல் உள்ள உச்சநிலை Fe2O342.43 இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் XPS ஆய்வுகள் முறையே (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D), மற்றும் O1s (E) மற்றும் rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) கலவையின் முழு நிறமாலை.
N2 உறிஞ்சுதல்/உறிஞ்சுதல் சமவெப்பம் (படம் 5A, B) nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகள் வகை II ஐச் சேர்ந்தவை என்பதைக் காட்டுகிறது. கூடுதலாக, rGO உடன் குருடாக்கிய பிறகு nZVI இன் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பகுதி (SBET) 47.4549 இலிருந்து 152.52 m2/g ஆக அதிகரித்தது. rGO குருடாக்கிய பிறகு nZVI இன் காந்தப் பண்புகளில் ஏற்படும் குறைவால் இந்த முடிவை விளக்க முடியும், இதன் மூலம் துகள் திரட்டலைக் குறைத்து கலவைகளின் மேற்பரப்பு பகுதியை அதிகரிக்கிறது. கூடுதலாக, படம் 5C இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, rGO/nZVI கலவையின் துளை அளவு (8.94 nm) அசல் nZVI (2.873 nm) ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இந்த முடிவு எல்-மோனெம் மற்றும் பலர் உடன்படுகிறது. 45.
ஆரம்ப செறிவின் அதிகரிப்பைப் பொறுத்து rGO/nZVI கலவைகள் மற்றும் அசல் nZVI க்கு இடையில் DC ஐ அகற்றுவதற்கான உறிஞ்சுதல் திறனை மதிப்பிடுவதற்கு, பல்வேறு ஆரம்ப செறிவுகளில் ஒவ்வொரு உறிஞ்சியின் (0.05 கிராம்) நிலையான அளவை DC உடன் சேர்ப்பதன் மூலம் ஒரு ஒப்பீடு செய்யப்பட்டது. 25°C இல் ஆராயப்பட்ட கரைசல் [25]. –100 mg l–1]. குறைந்த செறிவில் (25 mg L-1) rGO/nZVI கலவையின் அகற்றும் திறன் (94.6%) அசல் nZVI (90%) ஐ விட அதிகமாக இருப்பதாக முடிவுகள் காட்டின. இருப்பினும், தொடக்க செறிவு 100 mg L-1 ஆக அதிகரித்தபோது, rGO/nZVI மற்றும் பெற்றோர் nZVI இன் அகற்றும் திறன் முறையே 70% மற்றும் 65% ஆகக் குறைந்தது (படம் 6A), இது குறைவான செயலில் உள்ள தளங்கள் மற்றும் nZVI துகள்களின் சிதைவு காரணமாக இருக்கலாம். மாறாக, rGO/nZVI ஆனது DC நீக்குதலின் அதிக செயல்திறனைக் காட்டியது, இது rGO மற்றும் nZVI க்கு இடையிலான ஒரு ஒருங்கிணைந்த விளைவு காரணமாக இருக்கலாம், இதில் உறிஞ்சுதலுக்குக் கிடைக்கும் நிலையான செயலில் உள்ள தளங்கள் மிக அதிகமாக உள்ளன, மேலும் rGO/nZVI விஷயத்தில், அப்படியே nZVI ஐ விட அதிகமான DC ஐ உறிஞ்ச முடியும். கூடுதலாக, படம் 6B இல் rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் உறிஞ்சுதல் திறன் முறையே 9.4 mg/g இலிருந்து 30 mg/g மற்றும் 9 mg/g ஆக அதிகரித்துள்ளதாகவும், ஆரம்ப செறிவு 25–100 mg/L இலிருந்து அதிகரித்துள்ளதாகவும் காட்டுகிறது. -1.1 28.73 mg g-1 ஆக இருந்தது. எனவே, DC அகற்றும் விகிதம் ஆரம்ப DC செறிவுடன் எதிர்மறையாக தொடர்புடையது, இது கரைசலில் DC ஐ உறிஞ்சுதல் மற்றும் அகற்றுவதற்கு ஒவ்வொரு உறிஞ்சியாலும் ஆதரிக்கப்படும் குறைந்த எண்ணிக்கையிலான எதிர்வினை மையங்களின் காரணமாகும். எனவே, இந்த முடிவுகளிலிருந்து rGO/nZVI கலவைகள் அதிக உறிஞ்சுதல் மற்றும் குறைப்பு செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன என்றும், rGO/nZVI இன் கலவையில் rGO ஒரு உறிஞ்சியாகவும் கேரியர் பொருளாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம் என்றும் முடிவு செய்யலாம்.
rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைக்கான நீக்குதல் திறன் மற்றும் DC உறிஞ்சுதல் திறன் (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, டோஸ் = 0.05 g], pH. உறிஞ்சுதல் திறன் மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளில் DC அகற்றுதல் திறன் (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, டோஸ் = 0.05 g].
கரைசல் pH, உறிஞ்சுதல் செயல்முறைகளின் ஆய்வில் ஒரு முக்கிய காரணியாகும், ஏனெனில் இது உறிஞ்சியின் அயனியாக்கம், ஸ்பெசியேஷன் மற்றும் அயனியாக்கத்தின் அளவை பாதிக்கிறது. இந்த சோதனை 25°C இல் நிலையான உறிஞ்சும் அளவு (0.05 கிராம்) மற்றும் pH வரம்பில் 50 mg L-1 இன் ஆரம்ப செறிவுடன் (3–11) மேற்கொள்ளப்பட்டது. ஒரு இலக்கிய மதிப்பாய்வின்படி46, DC என்பது பல்வேறு pH நிலைகளில் பல அயனியாக்கக்கூடிய செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் (பீனால்கள், அமினோ குழுக்கள், ஆல்கஹால்கள்) கொண்ட ஒரு ஆம்பிஃபிலிக் மூலக்கூறு ஆகும். இதன் விளைவாக, rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் தொடர்புடைய கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் மின்னியல் ரீதியாக தொடர்பு கொள்ளலாம் மற்றும் கேஷன்கள், zwitterions மற்றும் anions ஆக இருக்கலாம், DC மூலக்கூறு pH < 3.3 இல் கேஷனிக் (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 மற்றும் PH 7.7 இல் அயனிக் (DCH− அல்லது DC2−) ஆக உள்ளது. இதன் விளைவாக, rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் தொடர்புடைய கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் மின்னியல் ரீதியாக தொடர்பு கொள்ளலாம் மற்றும் கேஷன்கள், zwitterions மற்றும் anions ஆக இருக்கலாம், DC மூலக்கூறு pH < 3.3 இல் கேஷனிக் (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 மற்றும் PH 7.7 இல் அயனிக் (DCH- அல்லது DC2-) ஆக உள்ளது. В результате различные функци ДК மற்றும் ஸ்வயசன்னிக்ஸ் நிமி ஸ்டிரக்டரில் பொவர்க்னோஸ்டி காம்போசிட ஆர்ஜிஓ/ன் விசைமோடெயிஸ்ட்வோட் எலெக்ட்ரோஸ்டாடிசெஸ்கி மற்றும் மோகட் சூசஸ்ட்வோவட் வி டி கேடியோனோவ், ஸ்விட்டர்-யோனோவ் மற்றும் அனியோவ் существует в виде cationa (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. இதன் விளைவாக, rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் தொடர்புடைய கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் மின்னியல் ரீதியாக தொடர்பு கொள்ளலாம் மற்றும் கேஷன்கள், ஸ்விட்டரியன்கள் மற்றும் அனான்கள் வடிவில் இருக்கலாம்; DC மூலக்கூறு pH < 3.3 இல் ஒரு கேஷன் (DCH3+); அயனி (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 மற்றும் அயனி (DCH- அல்லது DC2-) pH 7.7 இல் உள்ளது.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。மேலும்相互 , 并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 分子 在 pH <3.3 时 阳筐 吳筐阳离子 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。 ) . கிளெடோவடெல்னோ, ரஸ்லிச்னி ஃபுங்க்சிஸ் டியோ மற்றும் ரோட்ஸ்வென்னிஹம் ஸ்டரக்டர் மற்றும் போவர்க்னோஸ்டிக் காம்போஸிட ஆர்ஜிஓ/என்ஜிஓ எலெக்ட்ரோஸ்டாடிசெஸ்கி விசைமோடெயிஸ்ட்வியா மற்றும் சுஷெஸ்ட்வோவட் விட் கேடியோனோவ், ஸ்விட்டர்-யோனோவ் மற்றும் அனியோனோவ், அனியோனோவ், ஏ. கதியோன்னிமி (ДЦГ3+) при рН < 3,3. ஆகையால், rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் தொடர்புடைய கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் மின்னியல் தொடர்புகளில் நுழைந்து கேஷன்கள், ஸ்விட்டரியன்கள் மற்றும் அனான்களின் வடிவத்தில் இருக்கலாம், அதே நேரத்தில் DC மூலக்கூறுகள் pH < 3.3 இல் கேஷனிக் (DCH3+) ஆகும். Он существует в виде цвиттер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 и அனியோனா (DCH- или DC2-) при pH 7,7. இது 3.3 < pH < 7.7 இல் ஒரு zwitterion (DCH20) ஆகவும், pH 7.7 இல் ஒரு anion (DCH- அல்லது DC2-) ஆகவும் உள்ளது.pH 3 இலிருந்து 7 ஆக அதிகரித்ததால், DC நீக்குதலின் உறிஞ்சுதல் திறன் மற்றும் செயல்திறன் 11.2 mg/g (56%) இலிருந்து 17 mg/g (85%) ஆக அதிகரித்தது (படம் 6C). இருப்பினும், pH 9 மற்றும் 11 ஆக அதிகரித்ததால், உறிஞ்சுதல் திறன் மற்றும் நீக்குதல் திறன் முறையே 10.6 mg/g (53%) இலிருந்து 6 mg/g (30%) ஆக ஓரளவு குறைந்தது. pH 3 இலிருந்து 7 ஆக அதிகரித்ததால், DCகள் முக்கியமாக zwitterions வடிவத்தில் இருந்தன, இது அவற்றை rGO/nZVI கலவைகளுடன் கிட்டத்தட்ட மின்னியல் ரீதியாக ஈர்க்கப்படாமல் அல்லது விரட்டியடிக்கச் செய்தது, முக்கியமாக மின்னியல் தொடர்பு மூலம். pH 8.2 க்கு மேல் அதிகரித்ததால், உறிஞ்சியின் மேற்பரப்பு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டது, இதனால் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட டாக்ஸிசைக்ளின் மற்றும் உறிஞ்சியின் மேற்பரப்புக்கு இடையிலான மின்னியல் விலக்கம் காரணமாக உறிஞ்சுதல் திறன் குறைந்து குறைந்தது. இந்தப் போக்கு rGO/nZVI கலவைகளில் DC உறிஞ்சுதல் அதிக pH சார்ந்தது என்பதைக் குறிக்கிறது, மேலும் முடிவுகள் rGO/nZVI கலவைகள் அமில மற்றும் நடுநிலை நிலைமைகளின் கீழ் உறிஞ்சிகளாக பொருத்தமானவை என்பதையும் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.
DC இன் நீர்வாழ் கரைசலின் உறிஞ்சுதலில் வெப்பநிலையின் விளைவு (25–55°C) இல் மேற்கொள்ளப்பட்டது. படம் 7A, rGO/nZVI இல் DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் நீக்குதல் செயல்திறனில் வெப்பநிலை அதிகரிப்பின் விளைவைக் காட்டுகிறது, அகற்றும் திறன் மற்றும் உறிஞ்சும் திறன் முறையே 83.44% மற்றும் 13.9 mg/g இலிருந்து 47% மற்றும் 7.83 mg/g ஆக அதிகரித்தது என்பது தெளிவாகிறது. இந்த குறிப்பிடத்தக்க குறைவு DC அயனிகளின் வெப்ப ஆற்றலில் அதிகரிப்பால் ஏற்படலாம், இது உறிஞ்சுதலுக்கு வழிவகுக்கிறது47.
rGO/nZVI கலவைகளில் CD இன் அகற்றும் திறன் மற்றும் உறிஞ்சும் திறன் மீதான வெப்பநிலையின் விளைவு (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, டோஸ் = 0.05 g], CD இன் அகற்றும் திறன் மற்றும் அகற்றும் திறன் மீதான உறிஞ்சும் அளவு rGO/nSVI கலவையில் DC அகற்றலின் உறிஞ்சும் திறன் மற்றும் செயல்திறனில் ஆரம்ப செறிவின் விளைவு (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, டோஸ் = 0.05 g].
கலப்பு உறிஞ்சி rGO/nZVI இன் அளவை 0.01 கிராமிலிருந்து 0.07 கிராமாக அதிகரிப்பதன் விளைவு நீக்குதல் திறன் மற்றும் உறிஞ்சுதல் திறனில் படம் 7B இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. உறிஞ்சியின் அளவை அதிகரிப்பது உறிஞ்சுதல் திறனை 33.43 மிகி/கிராமிலிருந்து 6.74 மிகி/கிராமாகக் குறைக்க வழிவகுத்தது. இருப்பினும், உறிஞ்சி அளவை 0.01 கிராமிலிருந்து 0.07 கிராமாக அதிகரிப்பதன் மூலம், அகற்றும் திறன் 66.8% இலிருந்து 96% ஆக அதிகரிக்கிறது, அதன்படி, நானோகலவை மேற்பரப்பில் செயலில் உள்ள மையங்களின் எண்ணிக்கையில் அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம்.
உறிஞ்சுதல் திறன் மற்றும் நீக்குதல் திறன் [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, டோஸ் 0.05 g] இல் ஆரம்ப செறிவின் விளைவு ஆய்வு செய்யப்பட்டது. ஆரம்ப செறிவு 25 mg L-1 இலிருந்து 100 mg L-1 ஆக அதிகரித்தபோது, rGO/nZVI கலவையின் நீக்குதல் சதவீதம் 94.6% இலிருந்து 65% ஆகக் குறைந்தது (படம் 7C), இது விரும்பிய செயலில் உள்ள தளங்கள் இல்லாததால் இருக்கலாம். . DC49 இன் பெரிய செறிவுகளை உறிஞ்சுகிறது. மறுபுறம், ஆரம்ப செறிவு அதிகரித்ததால், சமநிலையை அடையும் வரை உறிஞ்சுதல் திறனும் 9.4 mg/g இலிருந்து 30 mg/g ஆக அதிகரித்தது (படம் 7D). இந்த தவிர்க்க முடியாத எதிர்வினை rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்பு 50 ஐ அடைய DC அயன் நிறை பரிமாற்ற எதிர்ப்பை விட அதிகமான ஆரம்ப DC செறிவுடன் உந்து சக்தியில் அதிகரிப்பால் ஏற்படுகிறது.
தொடர்பு நேரம் மற்றும் இயக்கவியல் ஆய்வுகள், உறிஞ்சுதலின் சமநிலை நேரத்தைப் புரிந்துகொள்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. முதலாவதாக, தொடர்பு நேரத்தின் முதல் 40 நிமிடங்களில் உறிஞ்சப்பட்ட DC அளவு, முழு நேரத்திலும் (100 நிமிடங்கள்) உறிஞ்சப்பட்ட மொத்தத் தொகையில் தோராயமாக பாதியாக இருந்தது. கரைசலில் உள்ள DC மூலக்கூறுகள் மோதுவதால் அவை rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்புக்கு விரைவாக இடம்பெயர்கின்றன, இதன் விளைவாக குறிப்பிடத்தக்க உறிஞ்சுதல் ஏற்படுகிறது. 40 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு, 60 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு சமநிலையை அடையும் வரை DC உறிஞ்சுதல் படிப்படியாகவும் மெதுவாகவும் அதிகரித்தது (படம் 7D). முதல் 40 நிமிடங்களுக்குள் ஒரு நியாயமான அளவு உறிஞ்சப்படுவதால், DC மூலக்கூறுகளுடன் குறைவான மோதல்கள் இருக்கும், மேலும் உறிஞ்சப்படாத மூலக்கூறுகளுக்கு குறைவான செயலில் உள்ள தளங்கள் கிடைக்கும். எனவே, உறிஞ்சுதல் விகிதத்தைக் குறைக்கலாம்51.
உறிஞ்சுதல் இயக்கவியலை நன்கு புரிந்துகொள்ள, போலி முதல் வரிசை (படம் 8A), போலி இரண்டாவது வரிசை (படம் 8B) மற்றும் எலோவிச் (படம் 8C) இயக்க மாதிரிகளின் வரி வரைபடங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. இயக்கவியல் ஆய்வுகளிலிருந்து (அட்டவணை S1) பெறப்பட்ட அளவுருக்களிலிருந்து, உறிஞ்சுதல் இயக்கவியலை விவரிக்க போலி இரண்டாவது மாதிரி சிறந்த மாதிரி என்பது தெளிவாகிறது, அங்கு R2 மதிப்பு மற்ற இரண்டு மாதிரிகளை விட அதிகமாக அமைக்கப்பட்டுள்ளது. கணக்கிடப்பட்ட உறிஞ்சுதல் திறன்களுக்கும் (qe, cal) இடையே ஒரு ஒற்றுமை உள்ளது. போலி-இரண்டாவது வரிசை மற்றும் சோதனை மதிப்புகள் (qe, exp.) போலி-இரண்டாவது வரிசை மற்ற மாதிரிகளை விட சிறந்த மாதிரி என்பதற்கு மேலும் சான்றாகும். அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, α (ஆரம்ப உறிஞ்சுதல் விகிதம்) மற்றும் β (உறிஞ்சுதல் மாறிலி) ஆகியவற்றின் மதிப்புகள் உறிஞ்சுதல் விகிதம் உறிஞ்சுதல் விகிதத்தை விட அதிகமாக இருப்பதை உறுதிப்படுத்துகின்றன, இது DC rGO/nZVI52 கலவையில் திறமையாக உறிஞ்ச முனைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
போலி-இரண்டாவது வரிசை (A), போலி-முதல் வரிசை (B) மற்றும் எலோவிச் (C) ஆகியவற்றின் நேரியல் உறிஞ்சுதல் இயக்கவியல் வரைபடங்கள் [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, டோஸ் = 0.05 கிராம்].
உறிஞ்சுதல் சமவெப்பங்களின் ஆய்வுகள், பல்வேறு உறிஞ்சுதல் செறிவுகள் (DC) மற்றும் அமைப்பு வெப்பநிலைகளில் உறிஞ்சியின் (RGO/nRVI கலவை) உறிஞ்சுதல் திறனை தீர்மானிக்க உதவுகின்றன. அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் திறன் லாங்முயர் சமவெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டது, இது உறிஞ்சுதல் ஒரே மாதிரியானது என்பதைக் குறிக்கிறது மற்றும் அவற்றுக்கிடையே தொடர்பு இல்லாமல் உறிஞ்சியின் மேற்பரப்பில் ஒரு உறிஞ்சுதல் ஒற்றை அடுக்கை உருவாக்குவதை உள்ளடக்கியது53. பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு சமவெப்ப மாதிரிகள் ஃப்ரூண்ட்லிச் மற்றும் டெம்கின் மாதிரிகள் ஆகும். உறிஞ்சுதல் திறனைக் கணக்கிட ஃப்ரூண்ட்லிச் மாதிரி பயன்படுத்தப்படவில்லை என்றாலும், இது பன்முகத்தன்மை கொண்ட உறிஞ்சுதல் செயல்முறையைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது மற்றும் உறிஞ்சியில் உள்ள காலியிடங்கள் வெவ்வேறு ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளன, அதே நேரத்தில் டெம்கின் மாதிரி உறிஞ்சுதலின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது54.
படங்கள் 9A-C முறையே லாங்முயர், ஃப்ரீண்ட்லிச் மற்றும் டெம்கின் மாதிரிகளின் வரி வரைபடங்களைக் காட்டுகின்றன. ஃப்ரீண்ட்லிச் (படம் 9A) மற்றும் லாங்முயர் (படம் 9B) வரி வரைபடங்களிலிருந்து கணக்கிடப்பட்டு அட்டவணை 2 இல் வழங்கப்பட்ட R2 மதிப்புகள், rGO/nZVI கலவையில் DC உறிஞ்சுதல் ஃப்ரீண்ட்லிச் (0.996) மற்றும் லாங்முயர் (0.988) ஐசோதெர்ம் மாதிரிகள் மற்றும் டெம்கின் (0.985) ஐப் பின்பற்றுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. லாங்முயர் ஐசோதெர்ம் மாதிரியைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்ட அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் திறன் (qmax) 31.61 mg g-1 ஆகும். கூடுதலாக, பரிமாணமற்ற பிரிப்பு காரணியின் (RL) கணக்கிடப்பட்ட மதிப்பு 0 மற்றும் 1 (0.097) க்கு இடையில் உள்ளது, இது ஒரு சாதகமான உறிஞ்சுதல் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது. இல்லையெனில், கணக்கிடப்பட்ட ஃப்ரீண்ட்லிச் மாறிலி (n = 2.756) இந்த உறிஞ்சுதல் செயல்முறைக்கு ஒரு விருப்பத்தைக் குறிக்கிறது. டெம்கின் சமவெப்பத்தின் நேரியல் மாதிரியின்படி (படம் 9C), rGO/nZVI கலவையில் DC இன் உறிஞ்சுதல் ஒரு இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் செயல்முறையாகும், ஏனெனில் b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55 ஆகும். இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் பொதுவாக பலவீனமான வான் டெர் வால்ஸ் விசைகளால் மத்தியஸ்தம் செய்யப்பட்டாலும், rGO/nZVI கலவைகளில் நேரடி மின்னோட்ட உறிஞ்சுதலுக்கு குறைந்த உறிஞ்சுதல் ஆற்றல்கள் தேவைப்படுகின்றன [56, 57].
ஃப்ராய்ண்ட்லிச் (A), லாங்முயர் (B), மற்றும் டெம்கின் (C) நேரியல் உறிஞ்சுதல் சமவெப்பங்கள் [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, டோஸ் = 0.05 g]. rGO/nZVI கலவைகள் (D) மூலம் DC உறிஞ்சுதலுக்கான வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாட்டின் வரைபடம் [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C மற்றும் டோஸ் = 0.05 g].
rGO/nZVI கலவைகளிலிருந்து DC அகற்றுதலில் எதிர்வினை வெப்பநிலை மாற்றத்தின் விளைவை மதிப்பிடுவதற்கு, என்ட்ரோபி மாற்றம் (ΔS), என்டல்பி மாற்றம் (ΔH) மற்றும் இலவச ஆற்றல் மாற்றம் (ΔG) போன்ற வெப்ப இயக்கவியல் அளவுருக்கள் சமன்பாடுகளிலிருந்து கணக்கிடப்பட்டன. 3 மற்றும் 458.
இங்கு \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை மாறிலி, Ce மற்றும் CAe – கரைசலில் rGO, மேற்பரப்பு சமநிலையில் முறையே /nZVI DC செறிவுகள். R மற்றும் RT ஆகியவை முறையே வாயு மாறிலி மற்றும் உறிஞ்சுதல் வெப்பநிலை ஆகும். ln Ke ஐ 1/T க்கு எதிராக வரைவது ஒரு நேர்கோட்டை அளிக்கிறது (படம் 9D), அதில் இருந்து ∆S மற்றும் ∆H ஐ தீர்மானிக்க முடியும்.
எதிர்மறை ΔH மதிப்பு, செயல்முறை வெப்பத்திற்கு அப்பாற்பட்டது என்பதைக் குறிக்கிறது. மறுபுறம், ΔH மதிப்பு இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் செயல்முறைக்குள் உள்ளது. அட்டவணை 3 இல் உள்ள எதிர்மறை ΔG மதிப்புகள், உறிஞ்சுதல் சாத்தியமானது மற்றும் தன்னிச்சையானது என்பதைக் குறிக்கிறது. ΔS இன் எதிர்மறை மதிப்புகள், திரவ இடைமுகத்தில் உறிஞ்சும் மூலக்கூறுகளின் உயர் வரிசையைக் குறிக்கின்றன (அட்டவணை 3).
அட்டவணை 4, rGO/nZVI கலவையை முந்தைய ஆய்வுகளில் தெரிவிக்கப்பட்ட பிற உறிஞ்சிகளுடன் ஒப்பிடுகிறது. VGO/nCVI கலவை அதிக உறிஞ்சுதல் திறனைக் கொண்டுள்ளது என்பதும், நீரிலிருந்து DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை அகற்றுவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பொருளாக இருக்கலாம் என்பதும் தெளிவாகிறது. கூடுதலாக, rGO/nZVI கலவைகளின் உறிஞ்சுதல் 60 நிமிட சமநிலை நேரத்துடன் கூடிய வேகமான செயல்முறையாகும். rGO/nZVI கலவைகளின் சிறந்த உறிஞ்சுதல் பண்புகளை rGO மற்றும் nZVI இன் ஒருங்கிணைந்த விளைவு மூலம் விளக்கலாம்.
rGO/nZVI மற்றும் nZVI வளாகங்களால் DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை அகற்றுவதற்கான பகுத்தறிவு வழிமுறையை படங்கள் 10A, B விளக்குகின்றன. DC உறிஞ்சுதலின் செயல்திறனில் pH இன் விளைவு குறித்த சோதனைகளின் முடிவுகளின்படி, pH 3 இலிருந்து 7 ஆக அதிகரித்ததால், rGO/nZVI கலவையில் DC உறிஞ்சுதல் மின்னியல் தொடர்புகளால் கட்டுப்படுத்தப்படவில்லை, ஏனெனில் அது ஒரு zwitterion ஆக செயல்பட்டது; எனவே, pH மதிப்பில் ஏற்படும் மாற்றம் உறிஞ்சுதல் செயல்முறையை பாதிக்கவில்லை. பின்னர், ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு, ஹைட்ரோபோபிக் விளைவுகள் மற்றும் rGO/nZVI கலவை மற்றும் DC66 இடையேயான π-π அடுக்குதல் இடைவினைகள் போன்ற மின்னியல் அல்லாத இடைவினைகளால் உறிஞ்சுதல் பொறிமுறையைக் கட்டுப்படுத்தலாம். அடுக்கு கிராபெனின் மேற்பரப்புகளில் நறுமண உறிஞ்சிகளின் வழிமுறை π–π அடுக்குதல் இடைவினைகளால் முக்கிய உந்து சக்தியாக விளக்கப்பட்டுள்ளது என்பது அனைவரும் அறிந்ததே. கலவை என்பது π-π* மாற்றம் காரணமாக 233 nm இல் உறிஞ்சுதல் அதிகபட்சம் கொண்ட கிராபெனைப் போன்ற ஒரு அடுக்குப் பொருளாகும். DC உறிஞ்சு பொருளின் மூலக்கூறு அமைப்பில் நான்கு நறுமண வளையங்கள் இருப்பதை அடிப்படையாகக் கொண்டு, நறுமண DC (π-எலக்ட்ரான் ஏற்பி) மற்றும் RGO மேற்பரப்பில் π-எலக்ட்ரான்கள் நிறைந்த பகுதிக்கு இடையே π-π-அடுக்கியிடும் தொடர்புக்கான ஒரு வழிமுறை இருப்பதாக நாங்கள் கருதுகிறோம். /nZVI கலவைகள். கூடுதலாக, படம் 10B இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, DC உடன் rGO/nZVI கலவைகளின் மூலக்கூறு தொடர்புகளை ஆய்வு செய்ய FTIR ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன, மேலும் DC உறிஞ்சுதலுக்குப் பிறகு rGO/nZVI கலவைகளின் FTIR நிறமாலை படம் 10B இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. 10b. 2111 செ.மீ-1 இல் ஒரு புதிய உச்சம் காணப்படுகிறது, இது C=C பிணைப்பின் கட்டமைப்பு அதிர்வுக்கு ஒத்திருக்கிறது, இது 67 rGO/nZVI மேற்பரப்பில் தொடர்புடைய கரிம செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் இருப்பைக் குறிக்கிறது. மற்ற சிகரங்கள் 1561 இலிருந்து 1548 செ.மீ-1 ஆகவும், 1399 இலிருந்து 1360 செ.மீ-1 ஆகவும் மாறுகின்றன, இது கிராபீன் மற்றும் கரிம மாசுபடுத்திகளின் உறிஞ்சுதலில் π-π இடைவினைகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன என்பதையும் உறுதிப்படுத்துகிறது68,69. DC உறிஞ்சுதலுக்குப் பிறகு, OH போன்ற சில ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்களின் தீவிரம் 3270 செ.மீ-1 ஆகக் குறைந்தது, இது ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உறிஞ்சுதல் வழிமுறைகளில் ஒன்றாகும் என்பதைக் குறிக்கிறது. எனவே, முடிவுகளின் அடிப்படையில், rGO/nZVI கலவையில் DC உறிஞ்சுதல் முக்கியமாக π-π அடுக்குதல் இடைவினைகள் மற்றும் H-பிணைப்புகள் காரணமாக ஏற்படுகிறது.
rGO/nZVI மற்றும் nZVI வளாகங்களால் DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் உறிஞ்சுதலின் பகுத்தறிவு வழிமுறை (A). rGO/nZVI மற்றும் nZVI (B) இல் DC இன் FTIR உறிஞ்சுதல் நிறமாலை.
3244, 1615, 1546, மற்றும் 1011 செ.மீ–1 இல் உள்ள nZVI இன் உறிஞ்சுதல் பட்டைகளின் தீவிரம் nZVI உடன் ஒப்பிடும்போது nZVI இல் DC உறிஞ்சுதலுக்குப் பிறகு அதிகரித்தது (படம் 10B), இது DC இல் உள்ள கார்பாக்சிலிக் அமில O குழுக்களின் சாத்தியமான செயல்பாட்டுக் குழுக்களுடனான தொடர்புடன் தொடர்புடையதாக இருக்க வேண்டும். இருப்பினும், அனைத்து கவனிக்கப்பட்ட பட்டைகளிலும் இந்த குறைந்த சதவீத பரிமாற்றம், உறிஞ்சுதல் செயல்முறைக்கு முன் nZVI உடன் ஒப்பிடும்போது பைட்டோசிந்தெடிக் அட்ஸார்பென்ட்டின் (nZVI) உறிஞ்சுதல் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது. nZVI71 உடனான சில DC அகற்றுதல் ஆராய்ச்சியின்படி, nZVI H2O உடன் வினைபுரியும் போது, எலக்ட்ரான்கள் வெளியிடப்படுகின்றன, பின்னர் H+ மிகவும் குறைக்கக்கூடிய செயலில் உள்ள ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுகிறது. இறுதியாக, சில கேஷனிக் சேர்மங்கள் செயலில் உள்ள ஹைட்ரஜனில் இருந்து எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்கின்றன, இதன் விளைவாக -C=N மற்றும் -C=C-, இது பென்சீன் வளையத்தின் பிளவுக்குக் காரணம்.