பசுமையான செயற்கை குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடு மற்றும் நானோ-பூஜ்ஜிய இரும்பு கலவைகள் மூலம் நீரிலிருந்து டாக்ஸிசைக்ளின் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை ஒருங்கிணைந்த முறையில் அகற்றுதல்

Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மேம்படுத்தப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை முடக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், நாங்கள் இந்தத் தளத்தை ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் வழங்குவோம்.
இந்த ஆய்வில், குறைந்த தீங்கு விளைவிக்கும் இரசாயனத் தொகுப்பு போன்ற "பசுமை" வேதியியலின் கொள்கைகளுக்கு இணங்க, சோஃபோரா மஞ்சள் இலைச் சாற்றை ஒடுக்கும் காரணியாகவும் நிலைப்படுத்தியாகவும் பயன்படுத்தி, எளிய மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த செயல்முறையில் முதன்முறையாக rGO/nZVI கலவைகள் தொகுக்கப்பட்டன. கலவைகளின் வெற்றிகரமான தொகுப்பைச் சரிபார்க்க SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR மற்றும் ஜீட்டா பொட்டன்ஷியல் போன்ற பல கருவிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன, அவை வெற்றிகரமான கலவை உருவாக்கத்தைக் குறிக்கின்றன. rGO மற்றும் nZVI-க்கு இடையேயான ஒத்திசைவு விளைவை ஆராய்வதற்காக, டாக்ஸிசைக்ளின் என்ற நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பியின் பல்வேறு தொடக்கச் செறிவுகளில், இந்தப் புதிய கலவைகள் மற்றும் தூய nZVI-இன் நீக்கும் திறன் ஒப்பிடப்பட்டது. 25mg L-1, 25°C மற்றும் 0.05g என்ற நீக்கும் நிபந்தனைகளின் கீழ், தூய nZVI-இன் உறிஞ்சி நீக்கும் விகிதம் 90% ஆக இருந்தது, அதேசமயம் rGO/nZVI கலவையால் டாக்ஸிசைக்ளினை உறிஞ்சி நீக்கும் விகிதம் 94.6% ஐ எட்டியது, இது nZVI மற்றும் rGO-வின் செயல்திறனை உறுதிப்படுத்துகிறது. உறிஞ்சுதல் செயல்முறையானது ஒரு போலி-இரண்டாம் வரிசைக்கு ஒத்திருக்கிறது மற்றும் 25 °C மற்றும் pH 7 இல் 31.61 mg g-1 என்ற அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் திறனுடன் ஃபிராயண்ட்லிச் மாதிரியுடன் நன்கு ஒத்துப்போகிறது. DC-ஐ அகற்றுவதற்கான ஒரு பொருத்தமான வழிமுறை முன்மொழியப்பட்டுள்ளது. கூடுதலாக, தொடர்ச்சியான ஆறு மீளுருவாக்க சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு rGO/nZVI கலவையின் மறுபயன்பாட்டுத்திறன் 60% ஆக இருந்தது.
தண்ணீர் பற்றாக்குறையும் மாசுபாடும் தற்போது அனைத்து நாடுகளுக்கும் ஒரு கடுமையான அச்சுறுத்தலாக உள்ளன. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், கோவிட்-19 பெருந்தொற்றின் போது அதிகரித்த உற்பத்தி மற்றும் நுகர்வு காரணமாக, நீர் மாசுபாடு, குறிப்பாக நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு மருந்து மாசுபாடு அதிகரித்துள்ளது¹,²,³. எனவே, கழிவுநீரில் உள்ள நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு மருந்துகளை அகற்றுவதற்கான ஒரு திறமையான தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவது ஒரு அவசரப் பணியாகும்.
டெட்ராசைக்ளின் குழுவைச் சேர்ந்த, எதிர்ப்புத்திறன் கொண்ட பகுதி-செயற்கை நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளில் ஒன்று டாக்ஸிசைக்ளின் (DC)4,5 ஆகும். நிலத்தடி நீர் மற்றும் மேற்பரப்பு நீரில் உள்ள DC எச்சங்கள் வளர்சிதை மாற்றத்திற்கு உட்படுவதில்லை என்றும், 20-50% மட்டுமே வளர்சிதை மாற்றத்திற்கு உட்பட்டு, மீதமுள்ளவை சுற்றுச்சூழலில் வெளியிடப்பட்டு, கடுமையான சுற்றுச்சூழல் மற்றும் சுகாதாரப் பிரச்சனைகளை ஏற்படுத்துகின்றன என்றும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது6.
குறைந்த அளவிலான DC-யின் வெளிப்பாடு, நீர்வாழ் ஒளிச்சேர்க்கை நுண்ணுயிரிகளைக் கொல்லக்கூடும், நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பாக்டீரியாக்களின் பரவலுக்கு அச்சுறுத்தலாக அமையும், மற்றும் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்புத் திறனை அதிகரிக்கும். எனவே, இந்த மாசானது கழிவுநீரிலிருந்து அகற்றப்பட வேண்டும். நீரில் DC-யின் இயற்கையான சிதைவு ஒரு மிக மெதுவான செயல்முறையாகும். ஒளிச்சிதைவு, உயிரிச்சிதைவு மற்றும் உறிஞ்சுதல் போன்ற இயற்பியல்-வேதியியல் செயல்முறைகள் குறைந்த செறிவுகளிலும் மிகக் குறைந்த வேகத்திலும் மட்டுமே சிதைக்க முடியும்7,8. இருப்பினும், மிகவும் சிக்கனமான, எளிமையான, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த, கையாள எளிதான மற்றும் திறமையான முறை உறிஞ்சுதல் ஆகும்9,10.
நானோ பூஜ்ஜிய இணைதிறன் இரும்பு (nZVI) என்பது மெட்ரோனிடசோல், டயஸெபாம், சிப்ரோஃப்ளோராக்சின், குளோராம்பெனிகால் மற்றும் டெட்ராசைக்ளின் உள்ளிட்ட பல நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை நீரிலிருந்து அகற்றக்கூடிய ஒரு மிகவும் சக்திவாய்ந்த பொருளாகும். nZVI கொண்டிருக்கும் உயர் வினைத்திறன், பெரிய மேற்பரப்புப் பரப்பு மற்றும் எண்ணற்ற வெளிப்புறப் பிணைப்புத் தளங்கள்¹¹ போன்ற அற்புதமான பண்புகளே இந்தத் திறனுக்குக் காரணமாகும். இருப்பினும், வான் டெர் வெல்ஸ் விசைகள் மற்றும் உயர் காந்தப் பண்புகள் காரணமாக, nZVI நீர் ஊடகங்களில் திரள்வதற்கு வாய்ப்புள்ளது. இதனால், nZVI-இன் வினைத்திறனைத் தடுக்கும் ஆக்சைடு அடுக்குகள் உருவாகி, அசுத்தங்களை அகற்றும் அதன் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது¹⁰,¹². nZVI துகள்களின் மேற்பரப்புகளை சர்பாக்டான்ட்கள் மற்றும் பாலிமர்களைக் கொண்டு மாற்றுவதன் மூலமோ அல்லது அவற்றை மற்ற நானோபொருட்களுடன் கலவைகளாக இணைப்பதன் மூலமோ அவற்றின் திரட்சியைக் குறைக்கலாம். இது சுற்றுச்சூழலில் அவற்றின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு சாத்தியமான அணுகுமுறையாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது¹³,¹⁴.
கிராஃபீன் என்பது தேன்கூடு போன்ற அமைப்பில் அடுக்கப்பட்ட sp2-கலப்பின கார்பன் அணுக்களைக் கொண்ட ஒரு இரு பரிமாண கார்பன் நானோபொருள் ஆகும். இது ஒரு பெரிய மேற்பரப்புப் பரப்பு, குறிப்பிடத்தக்க இயந்திர வலிமை, சிறந்த மின்வினையூக்கிச் செயல்பாடு, அதிக வெப்பக் கடத்துத்திறன், வேகமான எலக்ட்ரான் நகர்வுத்திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. மேலும், இது தனது மேற்பரப்பில் கனிம நானோ துகள்களைத் தாங்குவதற்கு ஏற்ற ஒரு தாங்கிப் பொருளாகவும் விளங்குகிறது. உலோக நானோ துகள்கள் மற்றும் கிராஃபீனின் கலவையானது, ஒவ்வொரு பொருளின் தனிப்பட்ட நன்மைகளையும் விடப் பெரிதும் மேம்பட்டு, அதன் உயர்ந்த இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளின் காரணமாக, மிகவும் திறமையான நீர் சுத்திகரிப்புக்காக நானோ துகள்களின் உகந்த பரவலை வழங்குகிறது¹⁵.
குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடு (rGO) மற்றும் nZVI ஆகியவற்றின் தொகுப்பில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தீங்கு விளைவிக்கும் இரசாயன ஒடுக்கும் காரணிகளுக்கு தாவரச் சாறுகளே சிறந்த மாற்றாகும். ஏனெனில் அவை எளிதில் கிடைக்கக்கூடியவை, விலை மலிவானவை, ஒரே படிநிலையில் செய்யக்கூடியவை, சுற்றுச்சூழலுக்குப் பாதுகாப்பானவை, மேலும் ஒடுக்கும் காரணிகளாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம். ஃபிளாவனாய்டுகள் மற்றும் ஃபீனாலிக் சேர்மங்களைப் போலவே, தாவரச் சாறுகளும் ஒரு நிலைப்படுத்தியாகச் செயல்படுகின்றன. எனவே, இந்த ஆய்வில் rGO/nZVI கலவைகளின் தொகுப்பிற்காக, அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் எல். இலைச் சாறு ஒரு பழுதுபார்க்கும் மற்றும் மூடும் காரணியாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. அமராந்தேசியே குடும்பத்தைச் சேர்ந்த அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ், பரந்த புவியியல் வரம்பைக் கொண்ட, நைட்ரஜனை விரும்பும் ஒரு பல்லாண்டு கால புதர்ச்செடியாகும்¹⁶.
கிடைக்கப்பெற்ற ஆய்வுகளின்படி, சிக்கனமான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த ஒரு தொகுப்பு முறையாக, rGO/nZVI கலவைகளைத் தயாரிக்க அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் (A. ஹாலிமஸ்) முதன்முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டது. எனவே, இந்த ஆய்வின் நோக்கம் நான்கு பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது: (1) A. ஹாலிமஸ் நீர்வாழ் இலைச் சாற்றைப் பயன்படுத்தி rGO/nZVI மற்றும் மூல nZVI கலவைகளின் தாவரவழித் தொகுப்பு, (2) தாவரவழித் தொகுக்கப்பட்ட கலவைகளின் வெற்றிகரமான உருவாக்கத்தை உறுதிப்படுத்த, பல முறைகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் பண்புகளை ஆராய்தல், (3) வெவ்வேறு வினை அளவுருக்களின் கீழ் டாக்ஸிசைக்ளின் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் கரிம அசுத்தங்களை உறிஞ்சுவதிலும் அகற்றுவதிலும் rGO மற்றும் nZVI ஆகியவற்றின் கூட்டு விளைவை ஆய்வு செய்தல், உறிஞ்சுதல் செயல்முறையின் நிலைமைகளை மேம்படுத்துதல், (4) செயலாக்கச் சுழற்சிக்குப் பிறகு பல்வேறு தொடர்ச்சியான சிகிச்சைகளில் கலவைப் பொருட்களை ஆய்வு செய்தல்.
டாக்ஸிசைக்ளின் ஹைட்ரோகுளோரைடு (DC, மூலக்கூறு நிறை = 480.90, வேதியியல் சூத்திரம் C22H24N2O·HCl, 98%), இரும்பு குளோரைடு ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் (FeCl3.6H2O, 97%), கிராஃபைட் தூள் ஆகியவை அமெரிக்காவின் சிக்மா-ஆல்ட்ரிச் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டன. சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH, 97%), எத்தனால் (C2H5OH, 99.9%) மற்றும் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl, 37%) ஆகியவை அமெரிக்காவின் மெர்க் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டன. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 மற்றும் MgCl2 ஆகியவை தியான்ஜின் கோமியோ கெமிக்கல் ரியேஜென்ட் கோ., லிமிடெட் நிறுவனத்திடமிருந்து வாங்கப்பட்டன. அனைத்து வினைப்பொருட்களும் உயர் பகுப்பாய்வுத் தூய்மை கொண்டவை. அனைத்து நீர்க்கரைசல்களையும் தயாரிக்க இருமுறை காய்ச்சி வடித்த நீர் பயன்படுத்தப்பட்டது.
A. ஹாலிமஸின் மாதிரித் தாவரங்கள், நைல் டெல்டா மற்றும் எகிப்தின் மத்திய தரைக்கடல் கடற்கரையோர நிலப்பகுதிகளில் உள்ள அவற்றின் இயற்கை வாழ்விடங்களிலிருந்து சேகரிக்கப்பட்டுள்ளன. பொருந்தக்கூடிய தேசிய மற்றும் சர்வதேச வழிகாட்டுதல்கள்¹⁷-க்கு இணங்க தாவரப் பொருட்கள் சேகரிக்கப்பட்டன. பேராசிரியர் மனால் ஃபாவ்ஸி, பூலோஸ்¹⁸-இன் படி தாவர மாதிரிகளை அடையாளம் கண்டுள்ளார், மேலும் அலெக்சாண்டிரியா பல்கலைக்கழகத்தின் சுற்றுச்சூழல் அறிவியல் துறை, ஆய்வு செய்யப்பட்ட தாவர இனங்களை அறிவியல் நோக்கங்களுக்காக சேகரிக்க அங்கீகாரம் அளித்துள்ளது. மாதிரிச் சான்றுகள், வைக்கப்பட்ட பொருட்களை அணுகுவதற்கான வசதியை வழங்கும் ஒரு பொதுத் தாவரவியல் காப்பகமான டான்டா பல்கலைக்கழக மூலிகைச் சேகரிப்பகத்தில் (TANE) வைக்கப்பட்டுள்ளன; சான்று எண்கள் 14 122–14 127. கூடுதலாக, தூசி அல்லது அழுக்கை அகற்ற, தாவரத்தின் இலைகளைச் சிறு துண்டுகளாக வெட்டி, குழாய் நீர் மற்றும் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் 3 முறை அலசி, பின்னர் 50°C-ல் உலர்த்தவும். தாவரம் நசுக்கப்பட்டு, 5 கிராம் நுண்ணிய தூள் 100 மில்லி காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரில் கரைக்கப்பட்டு, ஒரு சாற்றைப் பெறுவதற்காக 70°C-ல் 20 நிமிடங்கள் கலக்கப்பட்டது. பெறப்பட்ட பேசில்லஸ் நிகோடியானே சாறு, வாட்மேன் வடிகட்டித் தாள் வழியாக வடிகட்டப்பட்டு, மேலதிக பயன்பாட்டிற்காக சுத்தமான மற்றும் கிருமி நீக்கம் செய்யப்பட்ட குழாய்களில் 4°C வெப்பநிலையில் சேமிக்கப்பட்டது.
படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கிராஃபைட் தூளிலிருந்து மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஹம்மர்ஸ் முறையின் மூலம் GO தயாரிக்கப்பட்டது. 10 மி.கி GO தூளானது, 50 மி.லி அயனியகற்றப்பட்ட நீரில் 30 நிமிடங்களுக்கு மீயொலி அதிர்வுடன் சிதறடிக்கப்பட்டது, பின்னர் 0.9 கி FeCl3 மற்றும் 2.9 கி NaAc ஆகியவை 60 நிமிடங்களுக்குக் கலக்கப்பட்டன. கலக்கப்பட்ட கரைசலுடன் 20 மி.லி அட்ரிப்ளெக்ஸ் இலைச் சாறு கலக்கிக்கொண்டே சேர்க்கப்பட்டு, 80°C வெப்பநிலையில் 8 மணி நேரம் விடப்பட்டது. இதன் விளைவாக உருவான கருப்புக் கூழ்மம் வடிகட்டப்பட்டது. தயாரிக்கப்பட்ட நானோகூட்டுப் பொருட்கள் எத்தனால் மற்றும் இருமுறை காய்ச்சி வடித்த நீரால் கழுவப்பட்டு, பின்னர் 50°C வெப்பநிலையில் 12 மணி நேரம் வெற்றிட அடுப்பில் உலர்த்தப்பட்டன.
rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் பசுமைத் தொகுப்பு மற்றும் அட்ரிப்ளெக்ஸ் ஹாலிமஸ் சாற்றைப் பயன்படுத்தி மாசடைந்த நீரிலிருந்து DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை அகற்றுதல் ஆகியவற்றின் திட்ட வரைபடங்கள் மற்றும் எண்ணிமப் புகைப்படங்கள்.
சுருக்கமாக, படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 0.05 M Fe3+ அயனிகளைக் கொண்ட 10 மிலி இரும்பு குளோரைடு கரைசல், 20 மிலி கசப்பு இலைச் சாறு கரைசலுடன் 60 நிமிடங்களுக்கு மிதமான வெப்பமூட்டல் மற்றும் கலக்கலுடன் துளித்துளியாகச் சேர்க்கப்பட்டது. பின்னர், அந்தக் கரைசல் 15 நிமிடங்களுக்கு 14,000 rpm (ஹெர்ம்லே, 15,000 rpm) வேகத்தில் மையவிலக்கு செய்யப்பட்டு கருப்புத் துகள்கள் பெறப்பட்டன. அத்தருணங்கள் பின்னர் எத்தனால் மற்றும் காய்ச்சி வடிகட்டிய நீரால் 3 முறை கழுவப்பட்டு, இரவு முழுவதும் 60° C வெப்பநிலையில் ஒரு வெற்றிட அடுப்பில் உலர்த்தப்பட்டன.
தாவரத்திலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகள், 200-800 நானோமீட்டர் ஸ்கேனிங் வரம்பில் UV-கண்ணுறு நிறமாலையியல் (T70/T80 தொடர் UV/Vis நிறமாலைமானிகள், PG இன்ஸ்ட்ரூமென்ட்ஸ் லிமிடெட், UK) மூலம் பண்புப்படுத்தப்பட்டன. rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் நிலப்பரப்பு மற்றும் அளவுப் பரவலைப் பகுப்பாய்வு செய்ய, TEM நிறமாலையியல் (JOEL, JEM-2100F, ஜப்பான், முடுக்கும் மின்னழுத்தம் 200 kV) பயன்படுத்தப்பட்டது. மீட்பு மற்றும் நிலைப்படுத்தல் செயல்முறைக்குக் காரணமான தாவரச் சாறுகளில் ஈடுபடக்கூடிய செயல்பாட்டுக் குழுக்களை மதிப்பிடுவதற்கு, FT-IR நிறமாலையியல் (JASCO நிறமாலைமானி, 4000-600 cm-1 வரம்பில்) மேற்கொள்ளப்பட்டது. கூடுதலாக, தொகுக்கப்பட்ட நானோபொருட்களின் மேற்பரப்பு மின்னூட்டத்தை ஆய்வு செய்ய, ஒரு ஜீட்டா மின்னழுத்தப் பகுப்பாய்வி (Zetasizer Nano ZS Malvern) பயன்படுத்தப்பட்டது. தூளாக்கப்பட்ட நானோபொருட்களின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் அளவீடுகளுக்காக, ஒரு எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல்மானி (X'PERT PRO, நெதர்லாந்து) பயன்படுத்தப்பட்டது. இது 2θ வரம்பில் 20° முதல் 80° வரையிலும், CuKa1 கதிர்வீச்சிலும் (λ = 1.54056 Ao) 40 mA மின்னோட்டம் மற்றும் 45 kV மின்னழுத்தத்தில் இயங்கியது. ஆற்றல் சிதறல் எக்ஸ்-கதிர் நிறமாலைமானி (EDX) (மாதிரி JEOL JSM-IT100), தனிமங்களின் கலவையை ஆய்வு செய்யும் பொறுப்பைக் கொண்டிருந்தது. இது XPS கருவியில் -10 முதல் 1350 eV வரையிலான Al K-α ஒற்றைநிற எக்ஸ்-கதிர்களைச் சேகரித்தது. இதன் புள்ளி அளவு 400 μm K-ALPHA (தெர்மோ ஃபிஷர் சயின்டிஃபிக், அமெரிக்கா) ஆகும். முழு நிறமாலையின் கடத்தும் ஆற்றல் 200 eV மற்றும் குறுகிய நிறமாலையின் ஆற்றல் 50 eV ஆகும். தூள் மாதிரியானது ஒரு மாதிரித் தாங்கியில் அழுத்தப்பட்டு, அது ஒரு வெற்றிட அறைக்குள் வைக்கப்பட்டது. பிணைப்பு ஆற்றலைத் தீர்மானிக்க, C 1s நிறமாலை 284.58 eV இல் ஒரு குறிப்பாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
நீர் கரைசல்களில் இருந்து டாக்ஸிசைக்ளினை (DC) அகற்றுவதில், தொகுக்கப்பட்ட rGO/nZVI நானோகூட்டுப் பொருட்களின் செயல்திறனைச் சோதிக்க உறிஞ்சுதல் சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. உறிஞ்சுதல் சோதனைகள் 25 மிலி எர்லன்மேயர் குடுவைகளில், 298 K வெப்பநிலையில், ஒரு சுற்று அசைப்பான் (ஸ்டூவர்ட், ஆர்பிட்டல் ஷேக்கர்/SSL1) மீது 200 rpm குலுக்கும் வேகத்தில் நிகழ்த்தப்பட்டன. DC மூலக் கரைசல் (1000 ppm) இருமுறை காய்ச்சி வடித்த நீரில் நீர்த்தப்பட்டது. உறிஞ்சுதல் செயல்திறன் மீது rGO/nSVI அளவின் விளைவை மதிப்பிடுவதற்கு, வெவ்வேறு எடைகள் (0.01–0.07 கிராம்) கொண்ட நானோகூட்டுப் பொருட்கள் 20 மிலி DC கரைசலில் சேர்க்கப்பட்டன. இயக்கவியல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் ஐசோதெர்ம்களைப் படிப்பதற்காக, 0.05 கிராம் உறிஞ்சி, ஆரம்ப செறிவு (25–100 மி.கி L–1) கொண்ட CD-யின் நீர் கரைசலில் மூழ்கடிக்கப்பட்டது. 25°C வெப்பநிலையில், 50 mg L-1 என்ற ஆரம்பச் செறிவில், pH (3–11) மதிப்புகளில் DC-ஐ அகற்றுவதில் pH-இன் விளைவு ஆய்வு செய்யப்பட்டது. சிறிதளவு HCl அல்லது NaOH கரைசலை (Crison pH மீட்டர், pH 25) சேர்ப்பதன் மூலம் அமைப்பின் pH சரிசெய்யப்பட்டது. மேலும், 25-55°C வரம்பில் உள்ள உறிஞ்சுதல் சோதனைகளில் வினை வெப்பநிலையின் தாக்கம் ஆராயப்பட்டது. 25°C வெப்பநிலையில், 50 mg L-1 என்ற ஆரம்ப DC செறிவில், pH 3 மற்றும் 7 மதிப்புகளில், 0.05 g உறிஞ்சியின் அளவில், பல்வேறு செறிவுகளில் (0.01–4 mol L-1) NaCl-ஐ சேர்ப்பதன் மூலம் உறிஞ்சுதல் செயல்முறையில் அயனி வலிமையின் விளைவு ஆய்வு செய்யப்பட்டது. உறிஞ்சப்படாத DC-யின் உறிஞ்சலானது, 270 மற்றும் 350 nm அதிகபட்ச அலைநீளங்களில் (λmax) 1.0 செ.மீ. பாதை நீள குவார்ட்ஸ் குவெட்டுகளைக் கொண்ட இரட்டைக் கற்றை UV-Vis நிறமாலைமானியை (T70/T80 தொடர், PG இன்ஸ்ட்ரூமென்ட்ஸ் லிமிடெட், UK) பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது. DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் நீக்க சதவீதம் (R%; சமன்பாடு 1) மற்றும் DC-யின் உறிஞ்சப்பட்ட அளவு, qt, சமன்பாடு 2 (mg/g) ஆகியவை பின்வரும் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டன.
இதில் %R என்பது DC நீக்கும் திறன் (%), Co என்பது நேரம் 0-வில் உள்ள ஆரம்ப DC செறிவு, மற்றும் C என்பது நேரம் t-வில் உள்ள DC செறிவு (mg L-1) ஆகும்.
இதில் qe என்பது உறிஞ்சியின் ஓரலகு நிறைக்கு உறிஞ்சப்பட்ட DC-யின் அளவு (mg g-1), Co மற்றும் Ce என்பன முறையே பூஜ்ஜிய நேரத்திலும் சமநிலையிலும் உள்ள செறிவுகள் (mg l-1), V என்பது கரைசலின் கன அளவு (l), மற்றும் m என்பது உறிஞ்சப்பட்ட வினைப்பொருளின் நிறை (g) ஆகும்.
SEM படங்கள் (படம் 2A–C), rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் தகடு போன்ற உருவமைப்பைக் காட்டுகின்றன. அதன் மேற்பரப்பில் கோள வடிவ இரும்பு நானோ துகள்கள் சீராகப் பரவியிருப்பது, nZVI நானோ துகள்கள் rGO மேற்பரப்பில் வெற்றிகரமாகப் பிணைக்கப்பட்டுள்ளதைக் குறிக்கிறது. மேலும், rGO தகட்டில் சில சுருக்கங்கள் உள்ளன. இது, A. ஹாலிமஸ் GO மீண்டும் உருவாக்கப்படுவதோடு, ஆக்சிஜன் கொண்ட தொகுதிகள் ஒரே நேரத்தில் அகற்றப்பட்டதையும் உறுதிப்படுத்துகிறது. இந்த பெரிய சுருக்கங்கள், இரும்பு நானோ துகள்களைத் தீவிரமாக ஏற்றுவதற்கான தளங்களாகச் செயல்படுகின்றன. nZVI படங்கள் (படம் 2D-F), கோள வடிவ இரும்பு நானோ துகள்கள் மிகவும் சிதறிக் காணப்பட்டதையும், அவை ஒன்று சேராமல் இருந்ததையும் காட்டின. இது, தாவரச் சாற்றின் தாவரவியல் கூறுகளின் பூச்சுத் தன்மையால் ஏற்படுகிறது. துகள்களின் அளவு 15–26 நானோமீட்டருக்குள் வேறுபட்டது. இருப்பினும், சில பகுதிகள் புடைப்புகள் மற்றும் குழிகள் கொண்ட ஒரு இடைத்துளை உருவமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. இவை nZVI-இன் மேற்பரப்பில் DC மூலக்கூறுகளைப் பிடிப்பதற்கான வாய்ப்பை அதிகரிப்பதால், nZVI-க்கு அதிக செயல்திறன் மிக்க உறிஞ்சும் திறனை வழங்க முடியும். ரோசா டமாஸ்கஸ் சாற்றை nZVI தொகுப்பிற்குப் பயன்படுத்தியபோது, ​​பெறப்பட்ட நானோ துகள்கள் சீரற்றதாகவும், வெற்றிடங்கள் மற்றும் வெவ்வேறு வடிவங்களைக் கொண்டதாகவும் இருந்தன, இது Cr(VI) உறிஞ்சுதலில் அவற்றின் செயல்திறனைக் குறைத்து, வினை நேரத்தை அதிகரித்தது 23. இந்த முடிவுகள் ஓக் மற்றும் மல்பெரி இலைகளிலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட nZVI உடன் ஒத்துப்போகின்றன, அவை முக்கியமாக பல்வேறு நானோமீட்டர் அளவுகளில் தெளிவான திரட்சி இல்லாமல் கோள வடிவ நானோ துகள்களாகும்.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) கலவைகளின் SEM படங்கள் மற்றும் nZVI/rGO (G) மற்றும் nZVI (H) கலவைகளின் EDX வடிவங்கள்.
தாவரத்திலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் தனிமக் கலவை EDX-ஐப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்பட்டது (படம் 2G, H). ஆய்வுகளின்படி, nZVI ஆனது கார்பன் (நிறையின் அடிப்படையில் 38.29%), ஆக்ஸிஜன் (நிறையின் அடிப்படையில் 47.41%) மற்றும் இரும்பு (நிறையின் அடிப்படையில் 11.84%) ஆகியவற்றால் ஆனது, ஆனால் பாஸ்பரஸ்²⁴ போன்ற பிற தனிமங்களும் உள்ளன, இவற்றைத் தாவரச் சாறுகளிலிருந்து பெறலாம். மேலும், nZVI மாதிரிகளின் மேற்பரப்பிற்குக் கீழே தாவரச் சாறுகளிலிருந்து பெறப்படும் தாவர வேதிப்பொருட்கள் இருப்பதால், கார்பன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் சதவீதம் அதிகமாக உள்ளது. இந்தத் தனிமங்கள் rGO-வில் சீராகப் பரவியுள்ளன, ஆனால் வெவ்வேறு விகிதங்களில்: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) மற்றும் Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI ஆனது, பயன்படுத்தப்பட்ட தாவரச் சாறுகளுடன் தொடர்புடைய கந்தகம் (S) போன்ற பிற தனிமங்களின் இருப்பையும் காட்டுகிறது. ஏ. ஹாலிமஸைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்ட rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளில் உள்ள தற்போதைய C:O விகிதமும் இரும்புச் சத்தும், யூகலிப்டஸ் இலைச் சாற்றைப் பயன்படுத்துவதை விட மிகவும் சிறப்பாக உள்ளது. ஏனெனில் இது C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) மற்றும் Fe (8.27 wt.%) ஆகியவற்றின் கலவையைக் கொண்டுள்ளது. நடாசா மற்றும் குழுவினர், 2022-ல், ஓக் மற்றும் மல்பெரி இலைகளிலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட nZVI-இன் இதேபோன்ற தனிமக் கலவையைப் பற்றி அறிக்கை அளித்தனர். மேலும், இலைச் சாற்றில் உள்ள பாலிஃபீனால் குழுக்களும் பிற மூலக்கூறுகளுமே ஒடுக்கச் செயல்முறைக்குக் காரணம் என்பதையும் உறுதிப்படுத்தினர்.
தாவரங்களில் தொகுக்கப்பட்ட nZVI-இன் உருவவியல் (படம் S2A,B) கோள வடிவமாகவும், ஓரளவு ஒழுங்கற்றதாகவும் இருந்தது. இதன் சராசரி துகள் அளவு 23.09 ± 3.54 நானோமீட்டர் ஆகும். இருப்பினும், வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள் மற்றும் ஃபெரோகாந்தத்தன்மை காரணமாக சங்கிலித் திரள்கள் காணப்பட்டன. இந்த முக்கியமாக துகள் போன்ற மற்றும் கோள வடிவத் துகள், SEM முடிவுகளுடன் நன்கு ஒத்துப்போகிறது. nZVI11-இன் தொகுப்பில் ஆமணக்கு இலைச் சாறு பயன்படுத்தப்பட்டபோது, ​​2021-இல் அப்தெல்ஃபதா மற்றும் அவரது குழுவினரால் இதேபோன்ற ஒரு அவதானிப்பு கண்டறியப்பட்டது. nZVI-இல் ஒடுக்கும் காரணியாகப் பயன்படுத்தப்படும் ரூலாஸ் டியூபரோசா இலைச் சாறு நானோ துகள்களும் 20 முதல் 40 நானோமீட்டர் விட்டம் கொண்ட கோள வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன26.
கலப்பின rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் TEM படங்கள் (படம் S2C-D), rGO என்பது விளிம்பு மடிப்புகள் மற்றும் சுருக்கங்களைக் கொண்ட ஒரு அடித்தளத் தளம் என்பதையும், இது nZVI நானோ துகள்களுக்கு பல ஏற்றும் தளங்களை வழங்குகிறது என்பதையும் காட்டின; இந்தத் தகடு போன்ற உருவமைப்பு, rGO வெற்றிகரமாக உருவாக்கப்பட்டதையும் உறுதிப்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, nZVI நானோ துகள்கள் 5.32 முதல் 27 நானோமீட்டர் வரையிலான துகள் அளவுகளுடன் கோள வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் rGO அடுக்கில் ஏறக்குறைய சீரான பரவலுடன் பதிக்கப்பட்டுள்ளன. Fe NPs/rGO-வை ஒருங்கிணைக்க யூகலிப்டஸ் இலைச் சாறு பயன்படுத்தப்பட்டது; rGO அடுக்கில் உள்ள சுருக்கங்கள், தூய Fe நானோ துகள்களை விட Fe நானோ துகள்களின் பரவலை மேம்படுத்தி, கூட்டுப்பொருட்களின் வினைத்திறனை அதிகரித்ததையும் TEM முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின. சுமார் 17.70 நானோமீட்டர் சராசரி இரும்பு நானோ துகள் அளவுடன் மீயொலி நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி கூட்டுப்பொருளை உருவாக்கியபோது, ​​பாகேரி மற்றும் குழுவினரால் 28 இதே போன்ற முடிவுகள் பெறப்பட்டன.
A. halimus, nZVI, GO, rGO, மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் FTIR நிறமாலைகள் படம் 3A-வில் காட்டப்பட்டுள்ளன. A. halimus-இன் இலைகளில் உள்ள மேற்பரப்பு செயல்பாட்டுக் குழுக்கள், பாலிஃபீனால்களைக் குறிக்கும் 3336 cm-1-லும், புரதத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படும் கார்பனைல் குழுக்களைக் குறிக்கும் 1244 cm-1-லும் காணப்படுகின்றன. 2918 cm-1-ல் அல்கேன்கள், 1647 cm-1-ல் அல்கீன்கள் மற்றும் 1030 cm-1-ல் CO-O-CO நீட்சிகள் போன்ற பிற குழுக்களும் காணப்பட்டுள்ளன. இவை, Fe2+-ஐ Fe0 ஆகவும், GO-வை rGO29 ஆகவும் மீட்டெடுப்பதற்குப் பொறுப்பான மற்றும் சீல் வைக்கும் முகவர்களாகச் செயல்படும் தாவரக் கூறுகள் இருப்பதைக் குறிக்கின்றன. பொதுவாக, nZVI நிறமாலைகள் கசப்புச் சர்க்கரைகளைப் போன்றே உறிஞ்சுதல் உச்சங்களைக் காட்டுகின்றன, ஆனால் சற்று நகர்த்தப்பட்ட நிலையில். OH நீட்சி அதிர்வுகளுடன் (பீனால்கள்) தொடர்புடைய 3244 cm-1 இல் ஒரு தீவிரமான பட்டை தோன்றுகிறது, 1615 இல் உள்ள ஒரு உச்சம் C=C க்கு ஒத்திருக்கிறது, மேலும் 1546 மற்றும் 1011 cm-1 இல் உள்ள பட்டைகள் C=O நீட்சியின் காரணமாக எழுகின்றன (பாலிபீனால்கள் மற்றும் ஃபிளாவனாய்டுகள்), அரோமாடிக் அமீன்கள் மற்றும் அலிபாடிக் அமீன்களின் CN -குழுக்கள் முறையே 1310 cm-1 மற்றும் 1190 cm-1 இல் காணப்பட்டன¹³. GO இன் FTIR நிறமாலை, 1041 cm-1 இல் உள்ள ஆல்காக்ஸி (CO) நீட்சிப் பட்டை, 1291 cm-1 இல் உள்ள எப்பாக்ஸி (CO) நீட்சிப் பட்டை, C=O நீட்சி உள்ளிட்ட பல அதிக-தீவிர ஆக்ஸிஜன்-கொண்ட குழுக்களின் இருப்பைக் காட்டுகிறது. 1619 cm-1 இல் C=C நீட்சி அதிர்வுகளின் ஒரு பட்டை, 1708 cm-1 இல் ஒரு பட்டை மற்றும் 3384 cm-1 இல் OH குழு நீட்சி அதிர்வுகளின் ஒரு அகன்ற பட்டை ஆகியவை தோன்றின. கிராஃபைட் செயல்முறையை வெற்றிகரமாக ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யும் மேம்படுத்தப்பட்ட ஹம்மர்ஸ் முறையால் இது உறுதி செய்யப்படுகிறது. rGO மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளை GO நிறமாலைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​3270 cm-1 இல் உள்ள OH போன்ற சில ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்களின் செறிவு குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குறைக்கப்படுகிறது, அதேசமயம் 1729 cm-1 இல் உள்ள C=O போன்ற மற்றவை முற்றிலுமாகக் குறைக்கப்பட்டு மறைந்துவிட்டன. இது A. ஹாலிமஸ் சாற்றால் GO-வில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் கொண்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் வெற்றிகரமாக அகற்றப்பட்டதைக் குறிக்கிறது. C=C இழுவிசையில் rGO-வின் புதிய கூர்மையான சிறப்பியல்பு உச்சங்கள் 1560 மற்றும் 1405 cm-1-ஐச் சுற்றி காணப்படுகின்றன, இது GO, rGO-வாகக் குறைக்கப்பட்டதை உறுதிப்படுத்துகிறது. 1043 முதல் 1015 செ.மீ-1 வரையிலும், 982 முதல் 918 செ.மீ-1 வரையிலும் மாறுபாடுகள் காணப்பட்டன, இது தாவரப் பொருள்31,32 சேர்க்கப்பட்டதன் காரணமாக இருக்கலாம். வெங் மற்றும் அவரது குழுவினர், 2018-ல் GO-வில் உள்ள ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் குறிப்பிடத்தக்க தணிவைக் கண்டறிந்தனர், இது உயிரியக்கத்தால் rGO வெற்றிகரமாக உருவானதை உறுதிப்படுத்துகிறது, ஏனெனில் குறைக்கப்பட்ட இரும்பு கிராஃபீன் ஆக்சைடு கலவைகளைத் தொகுக்கப் பயன்படுத்தப்பட்ட யூகலிப்டஸ் இலைச் சாறுகள், தாவரக் கூறு செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் நெருக்கமான FTIR நிறமாலைகளைக் காட்டின. 33.
A. காலியம், nZVI, rGO, GO, மற்றும் rGO/nZVI கலவையின் FTIR நிறமாலை (A). rGO, GO, nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் எக்ஸ்-கதிர் வரைபடம் (B).
rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் உருவாக்கம் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புப் பிரதிபலிப்பு வடிவங்களால் (படம் 3B) பெருமளவில் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. 2Ɵ 44.5° இல் அதிக செறிவுள்ள Fe0 சிகரம் காணப்பட்டது, இது (110) குறியீட்டெண்ணுடன் (JCPDS எண். 06–0696)¹¹ ஒத்துப்போகிறது. (311) தளத்தின் 35.1° இல் உள்ள மற்றொரு சிகரம் மேக்னடைட் Fe3O4 க்கு உரியது, 63.2° என்பது ϒ-FeOOH (JCPDS எண். 17-0536)³⁴ இருப்பதன் காரணமாக (440) தளத்தின் மில்லர் குறியீட்டெண்ணுடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். GO-வின் எக்ஸ்-கதிர் வடிவமானது 2Ɵ 10.3° இல் ஒரு கூர்மையான சிகரத்தையும், 21.1° இல் மற்றொரு சிகரத்தையும் காட்டுகிறது, இது கிராஃபைட்டின் முழுமையான அடுக்கு நீக்கத்தைக் குறிக்கிறது மற்றும் GO-வின் மேற்பரப்பில் ஆக்சிஜன் கொண்ட குழுக்கள் இருப்பதை எடுத்துக்காட்டுகிறது³⁵. rGO மற்றும் rGO/nZVI ஆகியவற்றின் கூட்டு வடிவங்கள், முறையே rGO மற்றும் rGO/nZVI கூட்டுகளில், சிறப்பியல்பு GO சிகரங்கள் மறைந்து, 2Ɵ 22.17 மற்றும் 24.7° இல் அகன்ற rGO சிகரங்கள் உருவாவதைப் பதிவு செய்தன. இது தாவரச் சாறுகளால் GO வெற்றிகரமாக மீட்கப்பட்டதை உறுதி செய்தது. இருப்பினும், கூட்டு rGO/nZVI வடிவத்தில், Fe0 (110) மற்றும் bcc Fe0 (200) ஆகியவற்றின் படிகத்தளத்துடன் தொடர்புடைய கூடுதல் சிகரங்கள் முறையே 44.9° மற்றும் 65.22° இல் காணப்பட்டன.
ஜீட்டா பொட்டன்ஷியல் என்பது ஒரு துகளின் மேற்பரப்பில் இணைக்கப்பட்ட அயனி அடுக்குக்கும் ஒரு நீர்க்கரைசலுக்கும் இடையே உள்ள மின்னழுத்தமாகும். இது ஒரு பொருளின் நிலைமின்னியல் பண்புகளைத் தீர்மானித்து, அதன் நிலைத்தன்மையை அளவிடுகிறது³⁷. தாவரத்திலிருந்து தொகுக்கப்பட்ட nZVI, GO, மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் ஜீட்டா பொட்டன்ஷியல் பகுப்பாய்வு, படம் S1A-C-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அவற்றின் மேற்பரப்பில் முறையே -20.8, -22, மற்றும் -27.4 mV எதிர்மறை மின்னூட்டங்கள் இருப்பதால் அவற்றின் நிலைத்தன்மையைக் காட்டியது. -25 mV-க்கும் குறைவான ஜீட்டா பொட்டன்ஷியல் மதிப்புகளைக் கொண்ட துகள்களை உள்ளடக்கிய கரைசல்கள், பொதுவாக இந்தத் துகள்களுக்கு இடையேயான நிலைமின்னியல் விலக்கத்தின் காரணமாக அதிக நிலைத்தன்மையைக் காட்டுகின்றன என்று குறிப்பிடும் பல அறிக்கைகளுடன் இத்தகைய முடிவுகள் ஒத்துப்போகின்றன. rGO மற்றும் nZVI-இன் கலவையானது, கலவை அதிக எதிர்மறை மின்னூட்டங்களைப் பெற அனுமதிக்கிறது, இதனால் GO அல்லது nZVI-ஐ மட்டும் விட அதிக நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, நிலைமின்னியல் விலக்கத்தின் நிகழ்வானது நிலையான rGO/nZVI³⁹ கலவைகளின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கும். GO-வின் எதிர்மறை மேற்பரப்பு, அது திரள்வு அடையாமல் ஒரு நீர் ஊடகத்தில் சீராகப் பரவ அனுமதிக்கிறது, இது nZVI உடனான இடைவினைக்கு உகந்த நிலைமைகளை உருவாக்குகிறது. இந்த எதிர்மறை மின்னூட்டமானது, பாகற்காய் சாற்றில் உள்ள வெவ்வேறு செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் இருப்புடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம், இது GO மற்றும் இரும்பு முன்னோடிகள் மற்றும் தாவரச் சாறு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான இடைவினையை உறுதிப்படுத்துகிறது, இதன் மூலம் முறையே rGO மற்றும் nZVI, மற்றும் rGO/nZVI கலவை உருவாகின்றன. இந்தத் தாவரச் சேர்மங்கள் மூடும் முகவர்களாகவும் செயல்படலாம், ஏனெனில் அவை உருவாகும் நானோ துகள்கள் ஒன்றுகூடுவதைத் தடுத்து, அவற்றின் நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன⁴⁰.
nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் தனிமக் கலவை மற்றும் இணைதிறன் நிலைகள் XPS மூலம் தீர்மானிக்கப்பட்டன (படம் 4). ஒட்டுமொத்த XPS ஆய்வு, rGO/nZVI கலவையானது முக்கியமாக C, O, மற்றும் Fe ஆகிய தனிமங்களால் ஆனது என்பதைக் காட்டியது, இது EDS மேப்பிங்குடன் (படம் 4F–H) ஒத்துப்போகிறது. C1s நிறமாலையானது 284.59 eV, 286.21 eV மற்றும் 288.21 eV ஆகிய மூன்று சிகரங்களைக் கொண்டுள்ளது, அவை முறையே CC, CO மற்றும் C=O ஆகியவற்றைக் குறிக்கின்றன. O1s நிறமாலையானது 531.17 eV, 532.97 eV, மற்றும் 535.45 eV ஆகிய மூன்று சிகரங்களாகப் பிரிக்கப்பட்டது, அவை முறையே O=CO, CO, மற்றும் NO குழுக்களுக்கு ஒதுக்கப்பட்டன. இருப்பினும், 710.43, 714.57 மற்றும் 724.79 eV இல் உள்ள சிகரங்கள் முறையே Fe 2p3/2, Fe+3 மற்றும் Fe p1/2 ஆகியவற்றைக் 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 இரும்பு-கார்பன் கலப்புலோகங்களின் இருப்பை உறுதிப்படுத்துகின்றன, ஏனெனில் அவை முறையே CC, C-OH, மற்றும் CO-ஐக் குறிக்கின்றன. O1s நிறமாலையானது C–O/இரும்பு கார்பனேட் (531.19 eV), ஹைட்ராக்சில் ரேடிகல் (532.4 eV) மற்றும் O–C=O (533.47 eV) ஆகிய மூன்று உச்சங்களுடன் ஒத்திருந்தது. 719.6-இல் உள்ள உச்சம் Fe0-ஐக் குறிக்கிறது, அதேசமயம் FeOOH 717.3 மற்றும் 723.7 eV-இல் உச்சங்களைக் காட்டுகிறது, மேலும், 725.8 eV-இல் உள்ள உச்சம் Fe2O342.43-இன் இருப்பைக் குறிக்கிறது.
முறையே nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகளின் XPS ஆய்வுகள் (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D), மற்றும் O1s (E) மற்றும் rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) கலவையின் முழு நிறமாலைகள்.
N2 உறிஞ்சுதல்/வெளியேற்ற ஐசோதெர்ம் (படம் 5A, B) nZVI மற்றும் rGO/nZVI கலவைகள் வகை II-ஐச் சேர்ந்தவை என்பதைக் காட்டுகிறது. மேலும், rGO-வால் மூடப்பட்ட பிறகு nZVI-இன் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பரப்பளவு (SBET) 47.4549-இலிருந்து 152.52 m2/g ஆக அதிகரித்தது. rGO-வால் மூடப்பட்ட பிறகு nZVI-இன் காந்தப் பண்புகள் குறைவதால், துகள் திரட்சி குறைந்து, கலவைகளின் மேற்பரப்புப் பரப்பளவு அதிகரிக்கிறது என்பதே இந்த முடிவிற்கான காரணமாகும். மேலும், படம் 5C-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, rGO/nZVI கலவையின் துளைக் கனஅளவு (8.94 nm), அசல் nZVI-இன் (2.873 nm) துளைக் கனஅளவை விட அதிகமாக உள்ளது. இந்த முடிவு எல்-மொனேம் மற்றும் குழுவினரின் 45 முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது.
ஆரம்ப செறிவின் அதிகரிப்பைப் பொறுத்து rGO/nZVI கலவைகள் மற்றும் அசல் nZVI ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான DC-ஐ அகற்றும் உறிஞ்சும் திறனை மதிப்பிடுவதற்கு, பல்வேறு ஆரம்ப செறிவுகளில் DC-க்கு ஒவ்வொரு உறிஞ்சியின் நிலையான அளவை (0.05 கி) சேர்ப்பதன் மூலம் ஒரு ஒப்பீடு செய்யப்பட்டது. ஆராயப்பட்ட கரைசல் [25]. –100 மி.கி லி–1] 25°C-ல். குறைந்த செறிவில் (25 மி.கி லி-1), rGO/nZVI கலவையின் அகற்றும் திறன் (94.6%) அசல் nZVI-ஐ விட (90%) அதிகமாக இருந்தது என்று முடிவுகள் காட்டின. இருப்பினும், ஆரம்ப செறிவு 100 மி.கி லி-1 ஆக அதிகரிக்கப்பட்டபோது, ​​rGO/nZVI மற்றும் மூல nZVI ஆகியவற்றின் அகற்றும் திறன் முறையே 70% மற்றும் 65% ஆகக் குறைந்தது (படம் 6A), இது குறைவான செயல்படும் தளங்கள் மற்றும் nZVI துகள்களின் சிதைவு காரணமாக இருக்கலாம். இதற்கு மாறாக, rGO/nZVI, DC-ஐ அகற்றுவதில் அதிக செயல்திறனைக் காட்டியது. இது rGO மற்றும் nZVI-க்கு இடையேயான ஒரு கூட்டு விளைவின் காரணமாக இருக்கலாம். இதில், உறிஞ்சுதலுக்குக் கிடைக்கும் நிலையான வினைத்திறன் தளங்கள் மிக அதிகமாக உள்ளன. மேலும், rGO/nZVI-ஐப் பொறுத்தவரை, தனித்த nZVI-ஐ விட அதிக DC-ஐ உறிஞ்ச முடியும். கூடுதலாக, படம் 6B-இல், ஆரம்பச் செறிவு 25–100 mg/L-இலிருந்து 28.73 mg g-1 ஆக அதிகரித்தபோது, ​​rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளின் உறிஞ்சும் திறன் முறையே 9.4 mg/g-இலிருந்து 30 mg/g மற்றும் 9 mg/g ஆக அதிகரித்தது காட்டப்பட்டுள்ளது. எனவே, DC அகற்றும் வீதமானது ஆரம்ப DC செறிவுடன் எதிர்மறையாகத் தொடர்புடையதாக இருந்தது. இதற்குக் காரணம், கரைசலில் உள்ள DC-ஐ உறிஞ்சுவதற்கும் அகற்றுவதற்கும் ஒவ்வொரு உறிஞ்சியாலும் ஆதரிக்கப்படும் வினை மையங்களின் எண்ணிக்கை குறைவாக இருப்பதே ஆகும். எனவே, இந்த முடிவுகளிலிருந்து, rGO/nZVI கலவைகள் அதிக உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஒடுக்கத் திறனைக் கொண்டுள்ளன என்றும், rGO/nZVI கலவையில் உள்ள rGO-வை உறிஞ்சியாகவும் கடத்திப் பொருளாகவும் பயன்படுத்தலாம் என்றும் முடிவு செய்யலாம்.
rGO/nZVI மற்றும் nZVI கூட்டுப்பொருட்களுக்கான நீக்கும் திறன் மற்றும் DC உறிஞ்சும் கொள்ளளவு (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, அளவு = 0.05 g], pH. rGO/nZVI கூட்டுப்பொருட்களின் உறிஞ்சும் கொள்ளளவு மற்றும் DC நீக்கும் திறன் (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, அளவு = 0.05 g].
கரைசல் pH என்பது உறிஞ்சுதல் செயல்முறைகளின் ஆய்வில் ஒரு முக்கிய காரணியாகும், ஏனெனில் அது அயனியாக்கத்தின் அளவு, இனமாக்கல் மற்றும் உறிஞ்சியின் அயனியாக்கம் ஆகியவற்றைப் பாதிக்கிறது. இந்தச் சோதனை 25°C வெப்பநிலையில், நிலையான உறிஞ்சி அளவு (0.05 கி) மற்றும் 50 மி.கி லி-1 ஆரம்பச் செறிவுடன், pH வரம்பு (3–11) இல் மேற்கொள்ளப்பட்டது. ஒரு இலக்கிய மதிப்பாய்வின்படி46, DC என்பது பல்வேறு pH நிலைகளில் பல அயனியாக்கக்கூடிய செயல்பாட்டுக் குழுக்களை (பீனால்கள், அமினோ குழுக்கள், ஆல்கஹால்கள்) கொண்ட ஒரு இருமுனை மூலக்கூறு ஆகும். இதன் விளைவாக, rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் தொடர்புடைய கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் நிலைமின்னியல் ரீதியாக இடைவினை புரிந்து, நேர்மின் அயனிகள், இருமுனை அயனிகள் மற்றும் எதிர்மின் அயனிகளாக இருக்கக்கூடும். DC மூலக்கூறானது pH < 3.3 இல் நேர்மின் அயனியாகவும் (DCH3+), pH 3.3 < 7.7 இல் இருமுனை அயனியாகவும் (DCH20), மற்றும் pH 7.7 இல் எதிர்மின் அயனியாகவும் (DCH− அல்லது DC2−) காணப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் அது தொடர்பான கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் நிலைமின்னியல் ரீதியாக இடைவினை புரிந்து, நேர்மின் அயனிகள், இருமுனை அயனிகள் மற்றும் எதிர்மின் அயனிகளாக இருக்கக்கூடும். DC மூலக்கூறானது pH < 3.3 இல் நேர்மின் அயனியாகவும் (DCH3+), pH 3.3 < 7.7 இல் இருமுனை அயனியாகவும் (DCH20), மற்றும் pH 7.7 இல் எதிர்மின் அயனியாகவும் (DCH- அல்லது DC2-) காணப்படுகிறது. В результате различные функци ДК மற்றும் ஸ்வயசன்னிக்ஸ் நிமி ஸ்டிரக்டரில் பொவர்க்னோஸ்டி காம்போசிட ஆர்ஜிஓ/ன் взаимодействовать எலெக்ட்ரோஸ்டாடிசெஸ்கி மற்றும் மோகுட் சுஷெஸ்ட்வோட் வாட் கடியோனோவ், ஸ்விட்டர்-யோனோவ் மற்றும் அனியோனோவ், மோலெக்யூலா வாட்ச் கேத்தியோனா (DCH3+) எடுத்துக்காட்டாக < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. இதன் விளைவாக, rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் அது தொடர்பான கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் நிலைமின்னியல் ரீதியாக இடைவினை புரிவதோடு, நேர்மின் அயனிகள், இருமுனை அயனிகள் மற்றும் எதிர்மின் அயனிகள் வடிவிலும் இருக்க முடியும்; DC மூலக்கூறானது pH < 3.3 இல் நேர்மின் அயனியாகவும் (DCH3+); pH 3.3 < 7.7 இல் அயனியாகவும் (DCH20); மற்றும் pH 7.7 இல் எதிர்மின் அயனியாகவும் (DCH- அல்லது DC2-) காணப்படுகிறது.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 взаимодействия и суствовать в виде cationov, savitter-ionov and anionov, а молекули ДК являюкать (ДЦГ3+) при рН < 3,3. எனவே, rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள DC மற்றும் அது தொடர்பான கட்டமைப்புகளின் பல்வேறு செயல்பாடுகள் நிலைமின்னியல் இடைவினைகளில் ஈடுபட்டு, நேர்மின் அயனிகள், இருமுனை அயனிகள் மற்றும் எதிர்மின் அயனிகள் வடிவில் இருக்க முடியும், அதே சமயம் pH < 3.3 இல் DC மூலக்கூறுகள் நேர்மின் அயனிகளாக (DCH3+) உள்ளன. 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 என்ற வரம்பில் இருமுனை அயனியாகவும் (DCH20), pH 7.7 இல் எதிர் அயனியாகவும் (DCH- அல்லது DC2-) காணப்படுகிறது.pH மதிப்பு 3-லிருந்து 7-ஆக அதிகரித்தபோது, ​​DC-ஐ அகற்றும் உறிஞ்சும் திறனும் செயல்திறனும் 11.2 mg/g (56%)-லிருந்து 17 mg/g (85%)-ஆக அதிகரித்தன (படம் 6C). இருப்பினும், pH மதிப்பு 9 மற்றும் 11-ஆக அதிகரித்தபோது, ​​உறிஞ்சும் திறனும் அகற்றும் செயல்திறனும் முறையே 10.6 mg/g (53%)-லிருந்து 6 mg/g (30%)-ஆகச் சற்றுக் குறைந்தன. pH மதிப்பு 3-லிருந்து 7-ஆக அதிகரித்தபோது, ​​DC-கள் முக்கியமாக ஸ்விட்டர்அயன்களின் வடிவத்தில் இருந்தன. இது, அவை rGO/nZVI கலவைகளுடன் பெரும்பாலும் நிலைமின்னியல் இடைவினையின் மூலம், நிலைமின்னியல் அல்லாத முறையில் ஈர்க்கப்படவோ அல்லது விலக்கப்படவோ செய்தது. pH மதிப்பு 8.2-க்கு மேல் அதிகரித்தபோது, ​​உறிஞ்சியின் மேற்பரப்பு எதிர்மின்னூட்டம் பெற்றது. இதனால், எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற டாக்ஸிசைக்ளினுக்கும் உறிஞ்சியின் மேற்பரப்புக்கும் இடையே ஏற்பட்ட நிலைமின்னியல் விலக்கத்தின் காரணமாக, உறிஞ்சும் திறன் குறைந்து கொண்டே வந்தது. இந்தப் போக்கு, rGO/nZVI கலவைகளின் மீது DC உறிஞ்சலானது pH-ஐப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. மேலும், rGO/nZVI கலவைகள் அமில மற்றும் நடுநிலைச் சூழல்களில் உறிஞ்சிகளாகப் பொருத்தமானவை என்பதையும் இந்த முடிவுகள் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.
DC-யின் நீர்க்கரைசலின் உறிஞ்சுதலில் வெப்பநிலையின் விளைவு (25–55°C) வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்பட்டது. படம் 7A, rGO/nZVI-இல் DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் நீக்கும் திறனில் வெப்பநிலை அதிகரிப்பின் விளைவைக் காட்டுகிறது; நீக்கும் திறன் மற்றும் உறிஞ்சும் திறன் முறையே 83.44% மற்றும் 13.9 mg/g-இலிருந்து 47% மற்றும் 7.83 mg/g-ஆக அதிகரித்துள்ளது என்பது தெளிவாகிறது. இந்த குறிப்பிடத்தக்க குறைவானது, DC அயனிகளின் வெப்ப ஆற்றல் அதிகரிப்பால் ஏற்பட்டிருக்கலாம், இது நீக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது47.
rGO/nZVI கலவைகளில் CD-யின் நீக்கும் திறன் மற்றும் உறிஞ்சும் கொள்ளளவு மீதான வெப்பநிலையின் விளைவு (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, அளவு = 0.05 கி], நீக்கும் திறன் மற்றும் CD-யின் நீக்கும் திறன் மீதான உறிஞ்சியின் அளவின் விளைவு, rGO/nSVI கலவையில் DC-யை நீக்கும் உறிஞ்சும் கொள்ளளவு மற்றும் திறன் மீதான 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, அளவு = 0.05 கி].
கூட்டு உறிஞ்சியான rGO/nZVI-இன் அளவை 0.01 கிராமிலிருந்து 0.07 கிராமாக அதிகரிப்பதால், நீக்கும் திறன் மற்றும் உறிஞ்சும் கொள்ளளவில் ஏற்படும் விளைவு படம் 7B-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. உறிஞ்சியின் அளவு அதிகரித்ததால், உறிஞ்சும் கொள்ளளவு 33.43 மி.கி/கிராமிலிருந்து 6.74 மி.கி/கிராமாகக் குறைந்தது. இருப்பினும், உறிஞ்சியின் அளவை 0.01 கிராமிலிருந்து 0.07 கிராமாக அதிகரிக்கும்போது, ​​நீக்கும் திறன் 66.8%-இலிருந்து 96%-ஆக அதிகரிக்கிறது. அதன்படி, இது நானோகூட்டுப் பொருளின் மேற்பரப்பில் உள்ள செயலுறு மையங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்புடன் தொடர்புடையதாக இருக்கலாம்.
உறிஞ்சும் திறன் மற்றும் நீக்கும் செயல்திறன் மீதான ஆரம்ப செறிவின் விளைவு [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, அளவு 0.05 g] ஆய்வு செய்யப்பட்டது. ஆரம்ப செறிவு 25 mg L-1 இலிருந்து 100 mg L-1 ஆக அதிகரிக்கப்பட்டபோது, ​​rGO/nZVI கலவையின் நீக்கும் சதவீதம் 94.6% இலிருந்து 65% ஆகக் குறைந்தது (படம் 7C), இது அநேகமாக விரும்பிய செயல்திறன் தளங்கள் இல்லாததால் இருக்கலாம். இது DC49 இன் அதிக செறிவுகளை உறிஞ்சுகிறது. மறுபுறம், ஆரம்ப செறிவு அதிகரித்தபோது, ​​சமநிலை அடையும் வரை உறிஞ்சும் திறனும் 9.4 mg/g இலிருந்து 30 mg/g ஆக அதிகரித்தது (படம் 7D). rGO/nZVI கலவையின் மேற்பரப்பை அடைய, DC அயனி நிறை பரிமாற்ற எதிர்ப்பை விட ஆரம்ப DC செறிவு அதிகமாக இருப்பதால், உந்து சக்தி அதிகரிப்பதன் காரணமாக இந்த தவிர்க்க முடியாத எதிர்வினை ஏற்படுகிறது 50.
தொடர்பு நேரம் மற்றும் இயக்கவியல் ஆய்வுகள், உறிஞ்சுதலின் சமநிலை நேரத்தைப் புரிந்துகொள்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. முதலில், தொடர்பு நேரத்தின் முதல் 40 நிமிடங்களில் உறிஞ்சப்பட்ட DC-யின் அளவு, முழு நேரத்திலும் (100 நிமிடங்கள்) உறிஞ்சப்பட்ட மொத்த அளவில் ஏறக்குறைய பாதியாக இருந்தது. கரைசலில் உள்ள DC மூலக்கூறுகள் மோதுவதால், அவை rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மேற்பரப்பிற்கு வேகமாக இடம்பெயர்ந்து, குறிப்பிடத்தக்க உறிஞ்சுதலுக்கு வழிவகுக்கின்றன. 40 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு, DC உறிஞ்சுதலானது படிப்படியாகவும் மெதுவாகவும் அதிகரித்து, 60 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு சமநிலையை அடைந்தது (படம் 7D). முதல் 40 நிமிடங்களுக்குள் கணிசமான அளவு உறிஞ்சப்படுவதால், DC மூலக்கூறுகளுடனான மோதல்கள் குறைவாக இருக்கும், மேலும் உறிஞ்சப்படாத மூலக்கூறுகளுக்குக் குறைவான செயல் தளங்களே கிடைக்கும். எனவே, உறிஞ்சுதலின் வீதத்தைக் குறைக்க முடியும்51.
உறிஞ்சுதல் இயக்கவியலை நன்கு புரிந்துகொள்ள, போலி முதல் வரிசை (படம் 8A), போலி இரண்டாம் வரிசை (படம் 8B) மற்றும் எலோவிச் (படம் 8C) இயக்கவியல் மாதிரிகளின் கோட்டு வரைபடங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. இயக்கவியல் ஆய்வுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட அளவுருக்களிலிருந்து (அட்டவணை S1), போலி இரண்டாம் வரிசை மாதிரியே உறிஞ்சுதல் இயக்கவியலை விவரிப்பதற்கான சிறந்த மாதிரி என்பது தெளிவாகிறது, இதில் R2 மதிப்பு மற்ற இரண்டு மாதிரிகளை விட அதிகமாக அமைக்கப்பட்டுள்ளது. கணக்கிடப்பட்ட உறிஞ்சுதல் திறன்களுக்கும் (qe, cal) இடையே ஒரு ஒற்றுமை உள்ளது. போலி இரண்டாம் வரிசை மற்றும் சோதனை மதிப்புகள் (qe, exp.) ஆகியவை, போலி இரண்டாம் வரிசை மற்ற மாதிரிகளை விட ஒரு சிறந்த மாதிரி என்பதற்கு மேலும் சான்றாக அமைகின்றன. அட்டவணை 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, α (ஆரம்ப உறிஞ்சுதல் வீதம்) மற்றும் β (நீக்குதல் மாறிலி) ஆகியவற்றின் மதிப்புகள், உறிஞ்சுதல் வீதம் நீக்குதல் வீதத்தை விட அதிகமாக இருப்பதை உறுதிப்படுத்துகின்றன, இது DC ஆனது rGO/nZVI52 கூட்டுப்பொருளின் மீது திறமையாக உறிஞ்ச முனைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
போலி இரண்டாம் வரிசை (A), போலி முதல் வரிசை (B) மற்றும் எலோவிச் (C) ஆகியவற்றின் நேரியல் உள்ளீர்ப்பு இயக்கவியல் வரைபடங்கள் [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, அளவு = 0.05 கி].
உறிஞ்சுதல் ஐசோதெர்ம் ஆய்வுகள், பல்வேறு உறிஞ்சப்படும் பொருட்களின் செறிவுகள் (DC) மற்றும் அமைப்பு வெப்பநிலைகளில் உறிஞ்சியின் (RGO/nRVI கலவை) உறிஞ்சுதல் திறனைத் தீர்மானிக்க உதவுகின்றன. லாங்முயர் ஐசோதெர்மைப் பயன்படுத்தி அதிகபட்ச உறிஞ்சுதல் திறன் கணக்கிடப்பட்டது. இது, உறிஞ்சுதல் ஒருபடித்தானதாக இருப்பதையும், உறிஞ்சியின் மேற்பரப்பில் அவற்றுக்கிடையேயான தொடர்பு இல்லாமல் ஒரு உறிஞ்சப்படும் பொருளின் ஒற்றை அடுக்கு உருவாவதையும் உள்ளடக்கியது என்பதைக் குறிக்கிறது53. பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்ற இரண்டு ஐசோதெர்ம் மாதிரிகள் ஃபிராய்ட்லிச் மற்றும் டெம்கின் மாதிரிகள் ஆகும். ஃபிராய்ட்லிச் மாதிரி உறிஞ்சுதல் திறனைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படாவிட்டாலும், அது பல்லின உறிஞ்சுதல் செயல்முறையையும், உறிஞ்சியில் உள்ள வெற்றிடங்கள் வெவ்வேறு ஆற்றல்களைக் கொண்டிருப்பதையும் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது. அதே நேரத்தில், டெம்கின் மாதிரி உறிஞ்சுதல் செயல்முறையின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது54.
படம் 9A-C முறையே லாங்முயர், ஃபிரெண்ட்லிச் மற்றும் டெம்கின் மாதிரிகளின் கோட்டு வரைபடங்களைக் காட்டுகின்றன. ஃபிரெண்ட்லிச் (படம் 9A) மற்றும் லாங்முயர் (படம் 9B) கோட்டு வரைபடங்களிலிருந்து கணக்கிடப்பட்டு, அட்டவணை 2-இல் வழங்கப்பட்டுள்ள R² மதிப்புகள், rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மீது DC உறிஞ்சலானது ஃபிரெண்ட்லிச் (0.996), லாங்முயர் (0.988) ஐசோதெர்ம் மாதிரிகள் மற்றும் டெம்கின் (0.985) மாதிரியைப் பின்பற்றுகிறது என்பதைக் காட்டுகின்றன. லாங்முயர் ஐசோதெர்ம் மாதிரியைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்ட அதிகபட்ச உறிஞ்சல் திறன் (qmax) 31.61 mg g⁻¹ ஆக இருந்தது. மேலும், பரிமாணமற்ற பிரிப்புக் காரணியின் (RL) கணக்கிடப்பட்ட மதிப்பு 0 மற்றும் 1-க்கு இடையில் (0.097) உள்ளது, இது ஒரு சாதகமான உறிஞ்சல் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது. மற்றபடி, கணக்கிடப்பட்ட ஃபிரெண்ட்லிச் மாறிலி (n = 2.756) இந்த உறிஞ்சல் செயல்முறைக்கான விருப்பத்தைக் குறிக்கிறது. டெம்கின் ஐசோதெர்மின் நேரியல் மாதிரியின்படி (படம் 9C), rGO/nZVI கலவையின் மீது DC-யின் உறிஞ்சுதல் ஒரு இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் செயல்முறையாகும், ஏனெனில் b என்பது ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55 ஆகும். இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் பொதுவாக பலவீனமான வான் டெர் வால்ஸ் விசைகளால் மத்தியஸ்தம் செய்யப்பட்டாலும், rGO/nZVI கலவைகளில் நேரடி மின்னோட்ட உறிஞ்சுதல் குறைந்த உறிஞ்சுதல் ஆற்றல்களைக் கோருகிறது [56, 57].
ஃப்ராயண்ட்லிச் (A), லாங்முயர் (B), மற்றும் டெம்கின் (C) நேரியல் உள்ளீர்ப்பு ஐசோதெர்ம்கள் [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, டோஸ் = 0.05 கி]. rGO/nZVI கலவைகளால் DC உள்ளீர்ப்புக்கான வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாட்டின் வரைபடம் (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C மற்றும் டோஸ் = 0.05 கி].
rGO/nZVI கலவைகளிலிருந்து DC நீக்கத்தில் வினை வெப்பநிலை மாற்றத்தின் விளைவை மதிப்பிடுவதற்கு, என்ட்ரோபி மாற்றம் (ΔS), என்டால்பி மாற்றம் (ΔH) மற்றும் கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம் (ΔG) போன்ற வெப்ப இயக்கவியல் அளவுருக்கள் சமன்பாடுகள் 3 மற்றும் 458 இலிருந்து கணக்கிடப்பட்டன.
இங்கு \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை மாறிலி, Ce மற்றும் CAe – முறையே கரைசலில் உள்ள rGO / மேற்பரப்பு சமநிலையில் உள்ள nZVI DC செறிவுகள். R மற்றும் RT ஆகியவை முறையே வாயு மாறிலி மற்றும் உள்ளீர்ப்பு வெப்பநிலை ஆகும். ln Ke-ஐ 1/T-க்கு எதிராக வரைபடம் வரைந்தால் ஒரு நேர்கோடு கிடைக்கும் (படம் 9D), இதிலிருந்து ∆S மற்றும் ∆H-ஐக் கண்டறியலாம்.
எதிர்மறை ΔH மதிப்பு, அந்த செயல்முறை வெப்ப உமிழ்வு கொண்டது என்பதைக் குறிக்கிறது. மறுபுறம், ΔH மதிப்பு இயற்பியல் உறிஞ்சுதல் செயல்முறைக்குள் உள்ளது. அட்டவணை 3-இல் உள்ள எதிர்மறை ΔG மதிப்புகள், உறிஞ்சுதல் சாத்தியமானது மற்றும் தன்னிச்சையானது என்பதைக் குறிக்கின்றன. ΔS-இன் எதிர்மறை மதிப்புகள், திரவ இடைமுகத்தில் உறிஞ்சும் மூலக்கூறுகளின் உயர் ஒழுங்கமைப்பைக் குறிக்கின்றன (அட்டவணை 3).
அட்டவணை 4, rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளை முந்தைய ஆய்வுகளில் தெரிவிக்கப்பட்ட மற்ற உறிஞ்சிகளுடன் ஒப்பிடுகிறது. VGO/nCVI கூட்டுப்பொருள் அதிக உறிஞ்சும் திறனைக் கொண்டுள்ளது என்பதும், நீரிலிருந்து DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை அகற்றுவதற்கு இது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பொருளாக இருக்கலாம் என்பதும் தெளிவாகிறது. மேலும், rGO/nZVI கூட்டுப்பொருட்களின் உறிஞ்சுதல் செயல்முறை 60 நிமிட சமநிலை நேரத்துடன் ஒரு வேகமான செயல்முறையாகும். rGO மற்றும் nZVI ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த விளைவின் மூலம் rGO/nZVI கூட்டுப்பொருட்களின் சிறந்த உறிஞ்சும் பண்புகளை விளக்க முடியும்.
படம் 10A, B ஆகியவை rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளால் DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளை அகற்றுவதற்கான பகுத்தறிவு வழிமுறையை விளக்குகின்றன. DC உறிஞ்சுதலின் செயல்திறன் மீது pH-இன் விளைவு குறித்த சோதனைகளின் முடிவுகளின்படி, pH 3-இலிருந்து 7-ஆக அதிகரிக்கும்போது, ​​rGO/nZVI கலவையின் மீதான DC உறிஞ்சுதலானது நிலைமின்னியல் இடைவினைகளால் கட்டுப்படுத்தப்படவில்லை, ஏனெனில் அது ஒரு இருமுனை அயனியாகச் செயல்பட்டது; எனவே, pH மதிப்பில் ஏற்பட்ட மாற்றம் உறிஞ்சும் செயல்முறையைப் பாதிக்கவில்லை. அதைத் தொடர்ந்து, rGO/nZVI கலவைக்கும் DC66-க்கும் இடையே உள்ள ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு, நீர் விலக்கு விளைவுகள் மற்றும் π-π அடுக்கல் இடைவினைகள் போன்ற நிலைமின்னியல் அல்லாத இடைவினைகளால் உறிஞ்சும் வழிமுறையைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். அடுக்கு கிராஃபீனின் மேற்பரப்புகளில் நறுமண உறிஞ்சிகளின் வழிமுறையானது, π–π அடுக்கல் இடைவினைகளை முக்கிய உந்து சக்தியாகக் கொண்டு விளக்கப்பட்டுள்ளது என்பது நன்கு அறியப்பட்டதாகும். இந்தக் கலவையானது, π-π* நிலைமாற்றத்தின் காரணமாக 233 nm-இல் அதிகபட்ச உறிஞ்சுதலைக் கொண்ட, கிராஃபீனைப் போன்ற ஒரு அடுக்கு பொருளாகும். DC உறிஞ்சியின் மூலக்கூறு அமைப்பில் நான்கு அரோமேட்டிக் வளையங்கள் இருப்பதன் அடிப்படையில், அரோமேட்டிக் DC (π-எலக்ட்ரான் ஏற்பி) மற்றும் RGO ​​மேற்பரப்பில் உள்ள π-எலக்ட்ரான்கள் செறிந்த பகுதிக்கும் இடையே π-π-அடுக்குதல் இடைவினைக்கான ஒரு பொறிமுறை இருப்பதாக நாங்கள் கருதுகோள் கொண்டோம். கூடுதலாக, படம் 10B-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, rGO/nZVI கலவைகளின் DC உடனான மூலக்கூறு இடைவினையை ஆய்வு செய்ய FTIR ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன, மேலும் DC உறிஞ்சப்பட்ட பிறகு rGO/nZVI கலவைகளின் FTIR நிறமாலைகள் படம் 10B-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. 2111 cm-1-இல் ஒரு புதிய உச்சம் காணப்படுகிறது, இது C=C பிணைப்பின் கட்டமைப்பு அதிர்வுக்கு ஒத்திருக்கிறது, இது rGO/nZVI-இன் மேற்பரப்பில் தொடர்புடைய கரிம செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. மற்ற உச்சங்கள் 1561 முதல் 1548 செ.மீ-1 வரையிலும், 1399 முதல் 1360 செ.மீ-1 வரையிலும் மாறுகின்றன, இது கிராஃபீன் மற்றும் கரிம மாசுபடுத்திகளின் உறிஞ்சுதலில் π-π இடைவினைகள் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது68,69. DC உறிஞ்சுதலுக்குப் பிறகு, OH போன்ற சில ஆக்ஸிஜன் கொண்ட குழுக்களின் செறிவு 3270 செ.மீ-1 ஆகக் குறைந்தது, இது ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உறிஞ்சுதலின் வழிமுறைகளில் ஒன்றாகும் என்பதைக் காட்டுகிறது. எனவே, முடிவுகளின் அடிப்படையில், rGO/nZVI கூட்டுப்பொருளின் மீது DC உறிஞ்சுதலானது முக்கியமாக π-π அடுக்கல் இடைவினைகள் மற்றும் H-பிணைப்புகளால் ஏற்படுகிறது.
rGO/nZVI மற்றும் nZVI கலவைகளால் DC நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் உறிஞ்சுதலுக்கான பகுத்தறிவு வழிமுறை (A). rGO/nZVI மற்றும் nZVI மீது DC-யின் FTIR உறிஞ்சுதலின் நிறமாலைகள் (B).
nZVI-இன் மீது DC உறிஞ்சப்பட்ட பிறகு, 3244, 1615, 1546, மற்றும் 1011 cm–1 இல் உள்ள nZVI-இன் உறிஞ்சுதல் பட்டைகளின் செறிவு nZVI உடன் ஒப்பிடும்போது அதிகரித்தது (படம் 10B). இது DC-இல் உள்ள கார்பாக்சிலிக் அமில O குழுக்களின் சாத்தியமான செயல்பாட்டுக் குழுக்களுடனான இடைவினையுடன் தொடர்புடையதாக இருக்க வேண்டும். இருப்பினும், கவனிக்கப்பட்ட அனைத்து பட்டைகளிலும் இந்த குறைந்த சதவீதக் கடத்துத்திறன், உறிஞ்சுதல் செயல்முறைக்கு முந்தைய nZVI உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​தாவர செயற்கை உறிஞ்சியின் (nZVI) உறிஞ்சுதல் திறனில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது. nZVI71 உடனான சில DC நீக்கல் ஆராய்ச்சியின்படி, nZVI ஆனது H2O உடன் வினைபுரியும்போது, ​​எலக்ட்ரான்கள் வெளியிடப்படுகின்றன, பின்னர் H+ ஆனது அதிக ஒடுக்கக்கூடிய செயலுறு ஹைட்ரஜனை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இறுதியாக, சில நேர்மின் அயனிச் சேர்மங்கள் செயலுறு ஹைட்ரஜனிலிருந்து எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொள்கின்றன, இதன் விளைவாக -C=N மற்றும் -C=C- உருவாகின்றன, இது பென்சீன் வளையத்தின் பிளவுக்குக் காரணமாகும்.