ఆకుపచ్చ సింథటిక్ తగ్గిన గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్ మరియు నానో-జీరో ఐరన్ కాంప్లెక్స్‌ల ద్వారా నీటి నుండి డాక్సీసైక్లిన్ యాంటీబయాటిక్‌లను సినర్జిస్టిక్ తొలగింపు.

Nature.com ని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్ పరిమిత CSS మద్దతును కలిగి ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో అనుకూలత మోడ్‌ను నిలిపివేయండి). ఈలోగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను శైలులు మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా రెండర్ చేస్తాము.
ఈ పనిలో, తక్కువ హానికరమైన రసాయన సంశ్లేషణ వంటి "ఆకుపచ్చ" రసాయన శాస్త్ర సూత్రాలకు అనుగుణంగా, సోఫోరా పసుపు రంగు ఆకు సారాన్ని తగ్గించే ఏజెంట్ మరియు స్టెబిలైజర్‌గా ఉపయోగించి సరళమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన విధానాన్ని ఉపయోగించి rGO/nZVI మిశ్రమాలను మొదటిసారిగా సంశ్లేషణ చేశారు. విజయవంతమైన మిశ్రమ తయారీని సూచించే SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR మరియు జీటా పొటెన్షియల్ వంటి మిశ్రమాల విజయవంతమైన సంశ్లేషణను ధృవీకరించడానికి అనేక సాధనాలు ఉపయోగించబడ్డాయి. యాంటీబయాటిక్ డాక్సీసైక్లిన్ యొక్క వివిధ ప్రారంభ సాంద్రతలలో నవల మిశ్రమాలు మరియు స్వచ్ఛమైన nZVI యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యాన్ని rGO మరియు nZVI మధ్య సినర్జిస్టిక్ ప్రభావాన్ని పరిశోధించడానికి పోల్చారు. 25mg L-1, 25°C మరియు 0.05g తొలగింపు పరిస్థితులలో, స్వచ్ఛమైన nZVI యొక్క శోషణ తొలగింపు రేటు 90% కాగా, rGO/nZVI మిశ్రమం ద్వారా డాక్సీసైక్లిన్ యొక్క శోషణ తొలగింపు రేటు 94.6%కి చేరుకుంది, ఇది nZVI మరియు rGO అని నిర్ధారిస్తుంది. ఈ శోషణ ప్రక్రియ ఒక సూడో-సెకండ్ ఆర్డర్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు 25 °C మరియు pH 7 వద్ద 31.61 mg g-1 గరిష్ట శోషణ సామర్థ్యం కలిగిన ఫ్రాయిండ్లిచ్ మోడల్‌తో మంచి ఒప్పందంలో ఉంది. DC తొలగింపుకు ఒక సహేతుకమైన యంత్రాంగం ప్రతిపాదించబడింది. అదనంగా, వరుసగా ఆరు పునరుత్పత్తి చక్రాల తర్వాత rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క పునర్వినియోగ సామర్థ్యం 60% ఉంది.
నీటి కొరత మరియు కాలుష్యం ఇప్పుడు అన్ని దేశాలకు తీవ్రమైన ముప్పుగా ఉన్నాయి. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, COVID-19 మహమ్మారి సమయంలో ఉత్పత్తి మరియు వినియోగం పెరగడం వల్ల నీటి కాలుష్యం, ముఖ్యంగా యాంటీబయాటిక్ కాలుష్యం పెరిగింది1,2,3. అందువల్ల, మురుగునీటిలో యాంటీబయాటిక్స్ నిర్మూలనకు సమర్థవంతమైన సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని అభివృద్ధి చేయడం అత్యవసర పని.
టెట్రాసైక్లిన్ సమూహం నుండి నిరోధక సెమీ-సింథటిక్ యాంటీబయాటిక్స్‌లో ఒకటి డాక్సీసైక్లిన్ (DC)4,5. భూగర్భజలాలు మరియు ఉపరితల జలాల్లోని DC అవశేషాలను జీవక్రియ చేయలేమని, 20-50% మాత్రమే జీవక్రియ చేయబడి, మిగిలినవి పర్యావరణంలోకి విడుదల చేయబడతాయని, దీనివల్ల తీవ్రమైన పర్యావరణ మరియు ఆరోగ్య సమస్యలు తలెత్తుతున్నాయని నివేదించబడింది6.
తక్కువ స్థాయిలో DC కి గురికావడం వల్ల జల కిరణజన్య సంయోగ సూక్ష్మజీవులు చనిపోతాయి, యాంటీమైక్రోబయల్ బ్యాక్టీరియా వ్యాప్తికి ముప్పు కలిగిస్తాయి మరియు యాంటీమైక్రోబయల్ నిరోధకతను పెంచుతాయి, కాబట్టి ఈ కలుషితాన్ని వ్యర్థ జలాల నుండి తొలగించాలి. నీటిలో DC యొక్క సహజ క్షీణత చాలా నెమ్మదిగా జరిగే ప్రక్రియ. ఫోటోలిసిస్, బయోడిగ్రేడేషన్ మరియు అధిశోషణం వంటి భౌతిక-రసాయన ప్రక్రియలు తక్కువ సాంద్రతలలో మరియు చాలా తక్కువ రేటు వద్ద మాత్రమే క్షీణిస్తాయి7,8. అయితే, అత్యంత ఆర్థిక, సరళమైన, పర్యావరణ అనుకూలమైన, నిర్వహించడానికి సులభమైన మరియు సమర్థవంతమైన పద్ధతి అధిశోషణం9,10.
నానో జీరో వాలెంట్ ఐరన్ (nZVI) అనేది చాలా శక్తివంతమైన పదార్థం, ఇది మెట్రోనిడాజోల్, డయాజెపామ్, సిప్రోఫ్లోక్సాసిన్, క్లోరాంఫెనికాల్ మరియు టెట్రాసైక్లిన్ వంటి అనేక యాంటీబయాటిక్‌లను నీటి నుండి తొలగించగలదు. ఈ సామర్థ్యం nZVI కలిగి ఉన్న అద్భుతమైన లక్షణాల కారణంగా ఉంది, అవి అధిక రియాక్టివిటీ, పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం మరియు అనేక బాహ్య బైండింగ్ సైట్‌లు11. అయితే, వాన్ డెర్ వెల్స్ శక్తులు మరియు అధిక అయస్కాంత లక్షణాల కారణంగా nZVI జల మాధ్యమంలో సంగ్రహణకు గురవుతుంది, ఇది nZVI10,12 యొక్క ప్రతిచర్యను నిరోధించే ఆక్సైడ్ పొరలు ఏర్పడటం వలన కలుషితాలను తొలగించడంలో దాని ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది. nZVI కణాల సముదాయాన్ని వాటి ఉపరితలాలను సర్ఫ్యాక్టెంట్లు మరియు పాలిమర్‌లతో సవరించడం ద్వారా లేదా మిశ్రమాల రూపంలో ఇతర నానోమెటీరియల్‌లతో వాటిని కలపడం ద్వారా తగ్గించవచ్చు, ఇది పర్యావరణంలో వాటి స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఆచరణీయమైన విధానంగా నిరూపించబడింది13,14.
గ్రాఫేన్ అనేది తేనెగూడు లాటిస్‌లో అమర్చబడిన sp2-హైబ్రిడైజ్డ్ కార్బన్ అణువులతో కూడిన ద్విమితీయ కార్బన్ నానోమెటీరియల్. ఇది పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం, గణనీయమైన యాంత్రిక బలం, అద్భుతమైన ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ యాక్టివిటీ, అధిక ఉష్ణ వాహకత, వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ మరియు దాని ఉపరితలంపై అకర్బన నానోపార్టికల్స్‌కు మద్దతు ఇవ్వడానికి తగిన క్యారియర్ పదార్థాన్ని కలిగి ఉంటుంది. లోహ నానోపార్టికల్స్ మరియు గ్రాఫేన్ కలయిక ప్రతి పదార్థం యొక్క వ్యక్తిగత ప్రయోజనాలను బాగా అధిగమించగలదు మరియు దాని ఉన్నతమైన భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల కారణంగా, మరింత సమర్థవంతమైన నీటి చికిత్స కోసం నానోపార్టికల్స్ యొక్క సరైన పంపిణీని అందిస్తుంది.
తగ్గిన గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్ (rGO) మరియు nZVI సంశ్లేషణలో సాధారణంగా ఉపయోగించే హానికరమైన రసాయన తగ్గించే ఏజెంట్లకు మొక్కల సారాలు ఉత్తమ ప్రత్యామ్నాయం ఎందుకంటే అవి అందుబాటులో ఉన్నాయి, చవకైనవి, ఒక-దశ, పర్యావరణపరంగా సురక్షితమైనవి మరియు తగ్గించే ఏజెంట్లుగా ఉపయోగించవచ్చు. ఫ్లేవనాయిడ్లు మరియు ఫినోలిక్ సమ్మేళనాలు కూడా స్టెబిలైజర్‌గా పనిచేస్తాయి. అందువల్ల, ఈ అధ్యయనంలో rGO/nZVI మిశ్రమాల సంశ్లేషణ కోసం అట్రిప్లెక్స్ హాలిమస్ L. ఆకు సారం మరమ్మత్తు మరియు ముగింపు ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించబడింది. అమరాంతసీ కుటుంబానికి చెందిన అట్రిప్లెక్స్ హాలిమస్ విస్తృత భౌగోళిక పరిధి కలిగిన నత్రజని-ప్రేమగల శాశ్వత పొద16.
అందుబాటులో ఉన్న సాహిత్యం ప్రకారం, అట్రిప్లెక్స్ హాలిమస్ (ఎ. హాలిమస్) మొదట rGO/nZVI మిశ్రమాలను ఆర్థికంగా మరియు పర్యావరణ అనుకూల సంశ్లేషణ పద్ధతిగా తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడింది. అందువల్ల, ఈ పని యొక్క లక్ష్యం నాలుగు భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: (1) A. హాలిమస్ జల ఆకు సారాన్ని ఉపయోగించి rGO/nZVI మరియు పేరెంటల్ nZVI మిశ్రమాల ఫైటోసింథసిస్, (2) వాటి విజయవంతమైన తయారీని నిర్ధారించడానికి బహుళ పద్ధతులను ఉపయోగించి ఫైటోసింథసైజ్డ్ మిశ్రమాల లక్షణం, (3) వివిధ ప్రతిచర్య పారామితుల క్రింద డాక్సీసైక్లిన్ యాంటీబయాటిక్స్ యొక్క సేంద్రీయ కలుషితాల శోషణ మరియు తొలగింపులో rGO మరియు nZVI యొక్క సినర్జిస్టిక్ ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడం, శోషణ ప్రక్రియ యొక్క పరిస్థితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం, (3) ప్రాసెసింగ్ చక్రం తర్వాత వివిధ నిరంతర చికిత్సలలో మిశ్రమ పదార్థాలను పరిశోధించడం.
డాక్సీసైక్లిన్ హైడ్రోక్లోరైడ్ (DC, MM = 480.90, రసాయన సూత్రం C22H24N2O·HCl, 98%), ఐరన్ క్లోరైడ్ హెక్సాహైడ్రేట్ (FeCl3.6H2O, 97%), గ్రాఫైట్ పౌడర్‌ను సిగ్మా-ఆల్డ్రిచ్, USA నుండి కొనుగోలు చేశారు. సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (NaOH, 97%), ఇథనాల్ (C2H5OH, 99.9%) మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl, 37%) USAలోని మెర్క్ నుండి కొనుగోలు చేయబడ్డాయి. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 మరియు MgCl2లను టియాంజిన్ కోమియో కెమికల్ రీజెంట్ కో., లిమిటెడ్ నుండి కొనుగోలు చేశారు. అన్ని కారకాలు అధిక విశ్లేషణాత్మక స్వచ్ఛతను కలిగి ఉంటాయి. అన్ని జల ద్రావణాలను తయారు చేయడానికి డబుల్-డిస్టిల్డ్ వాటర్ ఉపయోగించబడింది.
A. హాలిమస్ యొక్క ప్రాతినిధ్య నమూనాలను నైలు డెల్టాలోని వాటి సహజ ఆవాసాల నుండి మరియు ఈజిప్ట్‌లోని మధ్యధరా తీరం వెంబడి ఉన్న భూముల నుండి సేకరించారు. వర్తించే జాతీయ మరియు అంతర్జాతీయ మార్గదర్శకాలకు అనుగుణంగా మొక్కల పదార్థాలను సేకరించారు17. ప్రొఫెసర్ మనల్ ఫౌజీ బౌలోస్18 ప్రకారం మొక్కల నమూనాలను గుర్తించారు మరియు అలెగ్జాండ్రియా విశ్వవిద్యాలయం యొక్క పర్యావరణ శాస్త్రాల విభాగం శాస్త్రీయ ప్రయోజనాల కోసం అధ్యయనం చేయబడిన మొక్కల జాతుల సేకరణకు అధికారం ఇస్తుంది. నమూనా వోచర్‌లను టాంటా యూనివర్సిటీ హెర్బేరియం (TANE), వోచర్లు నంబర్లు 14 122–14 127లో ఉంచారు, ఇది డిపాజిట్ చేసిన పదార్థాలకు ప్రాప్యతను అందించే పబ్లిక్ హెర్బేరియం. అదనంగా, దుమ్ము లేదా ధూళిని తొలగించడానికి, మొక్క యొక్క ఆకులను చిన్న ముక్కలుగా కట్ చేసి, కుళాయి మరియు స్వేదనజలంతో 3 సార్లు శుభ్రం చేసి, ఆపై 50°C వద్ద ఆరబెట్టండి. మొక్కను చూర్ణం చేసి, 5 గ్రాముల చక్కటి పొడిని 100 ml స్వేదనజలంలో ముంచి, 70°C వద్ద 20 నిమిషాలు కదిలించి సారం పొందారు. పొందిన బాసిల్లస్ నికోటియానే సారాన్ని వాట్మాన్ ఫిల్టర్ పేపర్ ద్వారా ఫిల్టర్ చేసి, మరింత ఉపయోగం కోసం 4°C వద్ద శుభ్రమైన మరియు క్రిమిరహితం చేసిన గొట్టాలలో నిల్వ చేశారు.
చిత్రం 1 లో చూపిన విధంగా, సవరించిన హమ్మర్స్ పద్ధతి ద్వారా GO గ్రాఫైట్ పౌడర్ నుండి తయారు చేయబడింది. 10 mg GO పౌడర్‌ను 50 ml డీయోనైజ్డ్ నీటిలో 30 నిమిషాలు సోనికేషన్ కింద చెదరగొట్టారు, ఆపై 0.9 గ్రా FeCl3 మరియు 2.9 గ్రా NaAc 60 నిమిషాలు కలిపారు. 20 ml అట్రిప్లెక్స్ ఆకు సారాన్ని కదిలించిన ద్రావణంలో కలిపి 80°C వద్ద 8 గంటలు అలాగే ఉంచారు. ఫలితంగా వచ్చిన నల్లని సస్పెన్షన్‌ను ఫిల్టర్ చేశారు. తయారుచేసిన నానోకంపోజిట్‌లను ఇథనాల్ మరియు బిడిస్టిల్ చేసిన నీటితో కడిగి, ఆపై 50°C వద్ద 12 గంటలు వాక్యూమ్ ఓవెన్‌లో ఆరబెట్టారు.
అట్రిప్లెక్స్ హాలిమస్ సారం ఉపయోగించి కలుషితమైన నీటి నుండి rGO/nZVI మరియు nZVI కాంప్లెక్స్‌ల ఆకుపచ్చ సంశ్లేషణ మరియు DC యాంటీబయాటిక్‌లను తొలగించడం యొక్క స్కీమాటిక్ మరియు డిజిటల్ ఛాయాచిత్రాలు.
క్లుప్తంగా, Fig. 1 లో చూపిన విధంగా, 0.05 M Fe3+ అయాన్లు కలిగిన 10 ml ఐరన్ క్లోరైడ్ ద్రావణాన్ని 20 ml చేదు ఆకు సారం ద్రావణంలో 60 నిమిషాలు మితంగా వేడి చేసి, కదిలిస్తూ డ్రాప్‌వైస్‌గా జోడించారు, ఆపై ద్రావణాన్ని 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) వద్ద 15 నిమిషాలు సెంట్రిఫ్యూజ్ చేసి నల్ల కణాలను ఇచ్చారు, తరువాత వాటిని ఇథనాల్ మరియు స్వేదనజలంతో 3 సార్లు కడిగి, రాత్రిపూట 60° C వద్ద వాక్యూమ్ ఓవెన్‌లో ఆరబెట్టారు.
మొక్కల-సంశ్లేషణ చేయబడిన rGO/nZVI మరియు nZVI మిశ్రమాలను 200-800 nm స్కానింగ్ పరిధిలో UV-దృశ్య స్పెక్ట్రోస్కోపీ (T70/T80 సిరీస్ UV/Vis స్పెక్ట్రోఫోటోమీటర్లు, PG ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ లిమిటెడ్, UK) ద్వారా వర్గీకరించారు. rGO/nZVI మరియు nZVI మిశ్రమాల స్థలాకృతి మరియు పరిమాణ పంపిణీని విశ్లేషించడానికి, TEM స్పెక్ట్రోస్కోపీ (JOEL, JEM-2100F, జపాన్, యాక్సిలరేటింగ్ వోల్టేజ్ 200 kV) ఉపయోగించబడింది. పునరుద్ధరణ మరియు స్థిరీకరణ ప్రక్రియకు బాధ్యత వహించే మొక్కల సారాలలో పాల్గొనగల క్రియాత్మక సమూహాలను అంచనా వేయడానికి, FT-IR స్పెక్ట్రోస్కోపీని నిర్వహించారు (4000-600 cm-1 పరిధిలో JASCO స్పెక్ట్రోమీటర్). అదనంగా, సంశ్లేషణ చేయబడిన నానోమెటీరియల్స్ యొక్క ఉపరితల ఛార్జ్‌ను అధ్యయనం చేయడానికి జీటా పొటెన్షియల్ ఎనలైజర్ (జీటాసైజర్ నానో ZS మాల్వెర్న్) ఉపయోగించబడింది. పొడి నానోమెటీరియల్స్ యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ కొలతల కోసం, ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్టోమీటర్ (X'PERT PRO, నెదర్లాండ్స్) ఉపయోగించబడింది, ఇది 2θ పరిధిలో కరెంట్ (40 mA), వోల్టేజ్ (45 kV) వద్ద పనిచేస్తుంది మరియు 20° నుండి 80° వరకు CuKa1 రేడియేషన్ (\(\lambda =\) 1.54056 Ao). శక్తి చెదరగొట్టే ఎక్స్-రే స్పెక్ట్రోమీటర్ (EDX) (మోడల్ JEOL JSM-IT100) XPSలో -10 నుండి 1350 eV వరకు Al K-α మోనోక్రోమాటిక్ ఎక్స్-కిరణాలను సేకరించేటప్పుడు మూలక కూర్పును అధ్యయనం చేయడానికి బాధ్యత వహిస్తుంది, స్పాట్ సైజు 400 μm K-ALPHA (థర్మో ఫిషర్ సైంటిఫిక్, USA) పూర్తి స్పెక్ట్రం యొక్క ప్రసార శక్తి 200 eV మరియు ఇరుకైన స్పెక్ట్రం 50 eV. పౌడర్ నమూనాను నమూనా హోల్డర్‌పై నొక్కి ఉంచారు, దీనిని వాక్యూమ్ చాంబర్‌లో ఉంచారు. బంధన శక్తిని నిర్ణయించడానికి C 1 s స్పెక్ట్రమ్‌ను 284.58 eV వద్ద సూచనగా ఉపయోగించారు.
సజల ద్రావణాల నుండి డాక్సీసైక్లిన్ (DC) ను తొలగించడంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన rGO/nZVI నానోకంపోజిట్‌ల ప్రభావాన్ని పరీక్షించడానికి అధిశోషణ ప్రయోగాలు జరిగాయి. 298 K వద్ద ఆర్బిటల్ షేకర్ (స్టువర్ట్, ఆర్బిటల్ షేకర్/SSL1) పై 200 rpm షేకింగ్ వేగంతో 25 ml ఎర్లెన్‌మేయర్ ఫ్లాస్క్‌లలో అధిశోషణ ప్రయోగాలు జరిగాయి. DC స్టాక్ ద్రావణాన్ని (1000 ppm) బిడిస్టిల్ చేసిన నీటితో కరిగించడం ద్వారా. అధిశోషణ సామర్థ్యంపై rGO/nSVI మోతాదు ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి, వివిధ బరువులు (0.01–0.07 గ్రా) కలిగిన నానోకంపోజిట్‌లను 20 ml DC ద్రావణానికి జోడించారు. గతిశాస్త్రం మరియు అధిశోషణ ఐసోథర్మ్‌లను అధ్యయనం చేయడానికి, 0.05 గ్రా అధిశోషకాన్ని ప్రారంభ సాంద్రత (25–100 mg L–1) కలిగిన CD యొక్క జల ద్రావణంలో ముంచారు. DC తొలగింపుపై pH ప్రభావాన్ని pH (3–11) వద్ద మరియు 25°C వద్ద 50 mg L-1 ప్రారంభ సాంద్రత వద్ద అధ్యయనం చేశారు. HCl లేదా NaOH ద్రావణాన్ని (క్రిసన్ pH మీటర్, pH మీటర్, pH 25) తక్కువ మొత్తంలో జోడించడం ద్వారా వ్యవస్థ యొక్క pHని సర్దుబాటు చేయండి. అదనంగా, 25-55°C పరిధిలోని అధిశోషణ ప్రయోగాలపై ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత ప్రభావాన్ని పరిశోధించారు. 50 mg L–1, pH 3 మరియు 7), 25°C యొక్క ప్రారంభ సాంద్రత DC వద్ద NaCl (0.01–4 mol L–1) యొక్క వివిధ సాంద్రతలను మరియు 0.05 గ్రా అధిశోషక మోతాదును జోడించడం ద్వారా అధిశోషణ ప్రక్రియపై అయానిక్ బలం ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేశారు. 270 మరియు 350 nm గరిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాల (λmax) వద్ద 1.0 సెం.మీ పాత్ లెంగ్త్ క్వార్ట్జ్ క్యూవెట్‌లతో అమర్చబడిన డ్యూయల్ బీమ్ UV-Vis స్పెక్ట్రోఫోటోమీటర్ (T70/T80 సిరీస్, PG ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ లిమిటెడ్, UK) ఉపయోగించి నాన్-అడ్సార్బ్డ్ DC యొక్క ఎడ్సార్బ్షన్‌ను కొలుస్తారు. DC యాంటీబయాటిక్స్ (R%; Eq. 1) శాతం తొలగింపు మరియు DC, qt, Eq. 2 (mg/g) యొక్క ఎడ్సార్బ్షన్ మొత్తాన్ని ఈ క్రింది సమీకరణాన్ని ఉపయోగించి కొలుస్తారు.
ఇక్కడ %R అనేది DC తొలగింపు సామర్థ్యం (%), Co అనేది 0 సమయంలో ప్రారంభ DC గాఢత, మరియు C అనేది t సమయంలో వరుసగా DC గాఢత (mg L-1).
ఇక్కడ qe అనేది యాడ్సోర్బెంట్ యొక్క యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి శోషించబడిన DC మొత్తం (mg g-1), Co మరియు Ce వరుసగా సున్నా సమయంలో మరియు సమతుల్యత వద్ద సాంద్రతలు (mg l-1), V అనేది ద్రావణ ఘనపరిమాణం (l), మరియు m అనేది అధిశోషణ ద్రవ్యరాశి కారకం (g).
SEM చిత్రాలు (Fig. 2A–C) rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క లామెల్లార్ పదనిర్మాణాన్ని దాని ఉపరితలంపై ఏకరీతిలో చెదరగొట్టబడిన గోళాకార ఇనుప నానోపార్టికల్స్‌తో చూపిస్తాయి, ఇది rGO ఉపరితలంపై nZVI NP లను విజయవంతంగా జతచేయడాన్ని సూచిస్తుంది. అదనంగా, rGO ఆకులో కొన్ని ముడతలు ఉన్నాయి, A. హాలిమస్ GO పునరుద్ధరణతో పాటు ఆక్సిజన్ కలిగిన సమూహాల తొలగింపును నిర్ధారిస్తాయి. ఈ పెద్ద ముడతలు ఇనుము NP లను చురుకుగా లోడ్ చేయడానికి సైట్‌లుగా పనిచేస్తాయి. nZVI చిత్రాలు (Fig. 2D-F) గోళాకార ఇనుప NP లు చాలా చెల్లాచెదురుగా ఉన్నాయని మరియు సమిష్టిగా లేవని చూపించాయి, ఇది మొక్క సారం యొక్క వృక్షశాస్త్ర భాగాల పూత స్వభావం కారణంగా ఉంది. కణ పరిమాణం 15–26 nm లోపల మారుతూ ఉంటుంది. అయితే, కొన్ని ప్రాంతాలు ఉబ్బెత్తులు మరియు కుహరాల నిర్మాణంతో మెసోపోరస్ పదనిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి, ఇవి nZVI యొక్క అధిక ప్రభావవంతమైన శోషణ సామర్థ్యాన్ని అందించగలవు, ఎందుకంటే అవి nZVI ఉపరితలంపై DC అణువులను బంధించే అవకాశాన్ని పెంచుతాయి. nZVI సంశ్లేషణ కోసం రోజా డమాస్కస్ సారం ఉపయోగించినప్పుడు, పొందిన NPలు శూన్యాలు మరియు విభిన్న ఆకారాలతో అసంపూర్ణంగా ఉండేవి, ఇవి Cr(VI) శోషణలో వాటి సామర్థ్యాన్ని తగ్గించాయి మరియు ప్రతిచర్య సమయాన్ని పెంచాయి 23. ఫలితాలు ఓక్ మరియు మల్బరీ ఆకుల నుండి సంశ్లేషణ చేయబడిన nZVIకి అనుగుణంగా ఉంటాయి, ఇవి ప్రధానంగా స్పష్టమైన సముదాయం లేకుండా వివిధ నానోమీటర్ పరిమాణాలతో గోళాకార నానోపార్టికల్స్.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) మిశ్రమాల SEM చిత్రాలు మరియు nZVI/rGO (G) మరియు nZVI (H) మిశ్రమాల EDX నమూనాలు.
మొక్కల సంశ్లేషణ చేయబడిన rGO/nZVI మరియు nZVI మిశ్రమాల మూలక కూర్పును EDX (Fig. 2G, H) ఉపయోగించి అధ్యయనం చేశారు. అధ్యయనాలు nZVI కార్బన్ (38.29% ద్రవ్యరాశి), ఆక్సిజన్ (47.41% ద్రవ్యరాశి) మరియు ఇనుము (11.84% ద్రవ్యరాశి) లతో కూడి ఉంటుందని చూపిస్తున్నాయి, అయితే భాస్వరం24 వంటి ఇతర అంశాలు కూడా ఉన్నాయి, వీటిని మొక్కల సారాల నుండి పొందవచ్చు. అదనంగా, కార్బన్ మరియు ఆక్సిజన్ యొక్క అధిక శాతం భూగర్భ nZVI నమూనాలలో మొక్కల సారాల నుండి ఫైటోకెమికల్స్ ఉండటం వల్ల వస్తుంది. ఈ మూలకాలు rGOలో సమానంగా పంపిణీ చేయబడతాయి కానీ విభిన్న నిష్పత్తులలో: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) మరియు Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI కూడా S వంటి ఇతర మూలకాల ఉనికిని చూపిస్తుంది, వీటిని మొక్కల సారాలతో అనుబంధించవచ్చు, వీటిని ఉపయోగిస్తారు. A. హాలిమస్ ఉపయోగించి rGO/nZVI మిశ్రమంలో ప్రస్తుత C:O నిష్పత్తి మరియు ఇనుము కంటెంట్ యూకలిప్టస్ ఆకు సారాన్ని ఉపయోగించడం కంటే చాలా మెరుగ్గా ఉంది, ఎందుకంటే ఇది C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.% ) మరియు Fe (8.27 wt.%). wt %) 25 యొక్క కూర్పును వర్గీకరిస్తుంది. నటసా మరియు ఇతరులు, 2022 ఓక్ మరియు మల్బరీ ఆకుల నుండి సంశ్లేషణ చేయబడిన nZVI యొక్క సారూప్య మూలక కూర్పును నివేదించారు మరియు ఆకు సారంలో ఉన్న పాలీఫెనాల్ సమూహాలు మరియు ఇతర అణువులు తగ్గింపు ప్రక్రియకు కారణమని నిర్ధారించారు.
మొక్కలలో సంశ్లేషణ చేయబడిన nZVI యొక్క స్వరూపం (Fig. S2A,B) గోళాకారంగా మరియు పాక్షికంగా క్రమరహితంగా ఉంది, సగటు కణ పరిమాణం 23.09 ± 3.54 nm, అయితే వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తులు మరియు ఫెర్రో అయస్కాంతత్వం కారణంగా గొలుసు సముదాయాలు గమనించబడ్డాయి. ఈ ప్రధానంగా కణిక మరియు గోళాకార కణ ఆకారం SEM ఫలితాలతో మంచి ఒప్పందంలో ఉంది. 2021లో nZVI11 సంశ్లేషణలో కాస్టర్ బీన్ లీఫ్ సారం ఉపయోగించినప్పుడు అబ్దేల్‌ఫతా మరియు ఇతరులు ఇలాంటి పరిశీలనను కనుగొన్నారు. nZVIలో తగ్గించే ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించే రుయెలాస్ ట్యూబెరోసా లీఫ్ సారం NPలు కూడా 20 నుండి 40 nm26 వ్యాసంతో గోళాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
హైబ్రిడ్ rGO/nZVI కాంపోజిట్ TEM చిత్రాలు (Fig. S2C-D) rGO అనేది nZVI NPల కోసం బహుళ లోడింగ్ సైట్‌లను అందించే మార్జినల్ మడతలు మరియు ముడతలు కలిగిన బేసల్ ప్లేన్ అని చూపించాయి; ఈ లామెల్లార్ పదనిర్మాణం కూడా rGO యొక్క విజయవంతమైన తయారీని నిర్ధారిస్తుంది. అదనంగా, nZVI NPలు 5.32 నుండి 27 nm వరకు కణ పరిమాణాలతో గోళాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు దాదాపు ఏకరీతి వ్యాప్తితో rGO పొరలో పొందుపరచబడ్డాయి. Fe NPలు/rGO సంశ్లేషణ చేయడానికి యూకలిప్టస్ ఆకు సారం ఉపయోగించబడింది; RGO పొరలోని ముడతలు స్వచ్ఛమైన Fe NPల కంటే Fe NPల వ్యాప్తిని మెరుగుపరిచాయని మరియు మిశ్రమాల రియాక్టివిటీని పెంచాయని TEM ఫలితాలు నిర్ధారించాయి. సుమారు 17.70 nm సగటు ఇనుప నానోపార్టికల్ పరిమాణంతో అల్ట్రాసోనిక్ పద్ధతులను ఉపయోగించి మిశ్రమాన్ని తయారు చేసినప్పుడు బాఘేరి మరియు ఇతరులు 28 ఇలాంటి ఫలితాలను పొందారు.
A. హాలిమస్, nZVI, GO, rGO, మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల FTIR స్పెక్ట్రా Figs. 3Aలో చూపబడింది. A. హాలిమస్ ఆకులలో ఉపరితల క్రియాత్మక సమూహాల ఉనికి 3336 cm-1 వద్ద కనిపిస్తుంది, ఇది పాలీఫెనాల్స్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు 1244 cm-1 వద్ద ఉంటుంది, ఇది ప్రోటీన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన కార్బొనిల్ సమూహాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. 2918 cm-1 వద్ద ఆల్కేన్‌లు, 1647 cm-1 వద్ద ఆల్కీన్‌లు మరియు 1030 cm-1 వద్ద CO-O-CO పొడిగింపులు వంటి ఇతర సమూహాలు కూడా గమనించబడ్డాయి, ఇవి సీలింగ్ ఏజెంట్లుగా పనిచేసే మరియు Fe2+ నుండి Fe0కి మరియు GO నుండి rGO29కి కోలుకోవడానికి కారణమయ్యే మొక్కల భాగాల ఉనికిని సూచిస్తున్నాయి. సాధారణంగా, nZVI స్పెక్ట్రా చేదు చక్కెరల మాదిరిగానే శోషణ శిఖరాలను చూపుతుంది, కానీ కొద్దిగా మారిన స్థానంతో. 3244 cm-1 వద్ద OH స్ట్రెచింగ్ వైబ్రేషన్స్ (ఫినాల్స్) తో సంబంధం ఉన్న ఒక తీవ్రమైన బ్యాండ్ కనిపిస్తుంది, 1615 వద్ద శిఖరం C=C కి అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు 1546 మరియు 1011 cm-1 వద్ద బ్యాండ్లు C=O (పాలీఫెనాల్స్ మరియు ఫ్లేవనాయిడ్లు), CN - ఆరోమాటిక్ అమైన్‌ల సమూహాలు మరియు అలిఫాటిక్ అమైన్‌లు వరుసగా 1310 cm-1 మరియు 1190 cm-1 వద్ద సాగడం వల్ల తలెత్తుతాయి. GO యొక్క FTIR స్పెక్ట్రం 1041 cm-1 వద్ద ఆల్కాక్సీ (CO) స్ట్రెచింగ్ బ్యాండ్, 1291 cm-1 వద్ద ఎపాక్సీ (CO) స్ట్రెచింగ్ బ్యాండ్, C=O స్ట్రెచింగ్‌తో సహా అనేక అధిక-తీవ్రత ఆక్సిజన్-కలిగిన సమూహాల ఉనికిని చూపిస్తుంది. 1619 cm-1 వద్ద C=C సాగతీత కంపనాల బ్యాండ్, 1708 cm-1 వద్ద ఒక బ్యాండ్ మరియు 3384 cm-1 వద్ద OH గ్రూప్ సాగతీత కంపనాల విస్తృత బ్యాండ్ కనిపించాయి, ఇది మెరుగైన హమ్మర్స్ పద్ధతి ద్వారా నిర్ధారించబడింది, ఇది గ్రాఫైట్ ప్రక్రియను విజయవంతంగా ఆక్సీకరణం చేస్తుంది. rGO మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాలను GO స్పెక్ట్రాతో పోల్చినప్పుడు, 3270 cm-1 వద్ద OH వంటి కొన్ని ఆక్సిజన్ కలిగిన సమూహాల తీవ్రత గణనీయంగా తగ్గుతుంది, అయితే 1729 cm-1 వద్ద C=O వంటి ఇతరాలు పూర్తిగా తగ్గుతాయి. అదృశ్యమవుతాయి, ఇది A. హాలిమస్ సారం ద్వారా GOలో ఆక్సిజన్ కలిగిన క్రియాత్మక సమూహాల విజయవంతమైన తొలగింపును సూచిస్తుంది. C=C ఉద్రిక్తత వద్ద rGO యొక్క కొత్త పదునైన లక్షణ శిఖరాలు 1560 మరియు 1405 cm-1 చుట్టూ గమనించబడ్డాయి, ఇది GO ను rGO కు తగ్గించడాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. 1043 నుండి 1015 cm-1 వరకు మరియు 982 నుండి 918 cm-1 వరకు వైవిధ్యాలు గమనించబడ్డాయి, బహుశా మొక్కల పదార్థం 31,32 చేర్చడం వల్ల కావచ్చు. Weng et al., 2018 కూడా GO లో ఆక్సిజనేటెడ్ ఫంక్షనల్ గ్రూపుల గణనీయమైన క్షీణతను గమనించింది, బయోరెడక్షన్ ద్వారా rGO విజయవంతంగా ఏర్పడటాన్ని నిర్ధారించింది, ఎందుకంటే తగ్గిన ఇనుప గ్రాఫేన్ ఆక్సైడ్ మిశ్రమాలను సంశ్లేషణ చేయడానికి ఉపయోగించే యూకలిప్టస్ ఆకు సారాలు, మొక్కల భాగాల ఫంక్షనల్ గ్రూపుల యొక్క FTIR స్పెక్ట్రాను దగ్గరగా చూపించాయి. 33.
A. గాలియం, nZVI, rGO, GO, కాంపోజిట్ rGO/nZVI (A) యొక్క FTIR స్పెక్ట్రం. రోంట్జెనోగ్రామీ కాంపోజిట్స్ rGO, GO, nZVI మరియు rGO/nZVI (B).
rGO/nZVI మరియు nZVI మిశ్రమాల నిర్మాణం ఎక్కువగా ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనాల ద్వారా నిర్ధారించబడింది (Fig. 3B). ఇండెక్స్ (110) (JCPDS నం. 06–0696)11 కు అనుగుణంగా 2Ɵ 44.5° వద్ద అధిక-తీవ్రత Fe0 శిఖరం గమనించబడింది. (311) ప్లేన్ యొక్క 35.1° వద్ద ఉన్న మరొక శిఖరం మాగ్నెటైట్ Fe3O4 కు ఆపాదించబడింది, ϒ-FeOOH (JCPDS నం. 17-0536)34 ఉండటం వల్ల 63.2° (440) ప్లేన్ యొక్క మిల్లర్ సూచికతో సంబంధం కలిగి ఉండవచ్చు. GO యొక్క ఎక్స్-రే నమూనా 2Ɵ 10.3° వద్ద ఒక పదునైన శిఖరాన్ని మరియు 21.1° వద్ద మరొక శిఖరాన్ని చూపిస్తుంది, ఇది గ్రాఫైట్ యొక్క పూర్తి ఎక్స్‌ఫోలియేషన్‌ను సూచిస్తుంది మరియు GO35 ఉపరితలంపై ఆక్సిజన్-కలిగిన సమూహాల ఉనికిని హైలైట్ చేస్తుంది. rGO మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల కోసం వరుసగా 2Ɵ 22.17 మరియు 24.7° వద్ద లక్షణమైన GO శిఖరాల అదృశ్యం మరియు విస్తృత rGO శిఖరాల ఏర్పాటును rGO మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల కోసం నమోదు చేశాయి, ఇది మొక్కల సారం ద్వారా GO యొక్క విజయవంతమైన పునరుద్ధరణను నిర్ధారించింది. అయితే, మిశ్రమ rGO/nZVI నమూనాలో, Fe0 (110) మరియు bcc Fe0 (200) యొక్క లాటిస్ ప్లేన్‌తో అనుబంధించబడిన అదనపు శిఖరాలు వరుసగా 44.9\(^\circ\) మరియు 65.22\(^\circ\) వద్ద గమనించబడ్డాయి.
జీటా పొటెన్షియల్ అనేది ఒక కణం యొక్క ఉపరితలంపై జతచేయబడిన అయానిక్ పొర మరియు పదార్థం యొక్క ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ లక్షణాలను నిర్ణయించే మరియు దాని స్థిరత్వాన్ని కొలిచే జల ద్రావణం మధ్య పొటెన్షియల్37. మొక్క-సంశ్లేషణ చేయబడిన nZVI, GO, మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల జీటా పొటెన్షియల్ విశ్లేషణ, వాటి ఉపరితలంపై వరుసగా -20.8, -22 మరియు -27.4 mV యొక్క ప్రతికూల చార్జీలు ఉండటం వల్ల వాటి స్థిరత్వాన్ని చూపించింది, ఇది చిత్రం S1A-Cలో చూపబడింది. . ఇటువంటి ఫలితాలు -25 mV కంటే తక్కువ జీటా పొటెన్షియల్ విలువలు కలిగిన కణాలను కలిగి ఉన్న ద్రావణాలు సాధారణంగా ఈ కణాల మధ్య ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ రిపల్షన్ కారణంగా అధిక స్థాయి స్థిరత్వాన్ని చూపుతాయని పేర్కొన్న అనేక నివేదికలతో స్థిరంగా ఉన్నాయి. rGO మరియు nZVI కలయిక మిశ్రమాన్ని ఎక్కువ ప్రతికూల చార్జీలను పొందేందుకు అనుమతిస్తుంది మరియు తద్వారా GO లేదా nZVI కంటే ఎక్కువ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వికర్షణ దృగ్విషయం స్థిరమైన rGO/nZVI39 మిశ్రమాల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుంది. GO యొక్క ప్రతికూల ఉపరితలం దానిని సముదాయం లేకుండా జల మాధ్యమంలో సమానంగా చెదరగొట్టడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది nZVI తో సంకర్షణకు అనుకూలమైన పరిస్థితులను సృష్టిస్తుంది. కాకర పుచ్చకాయ సారంలో వివిధ క్రియాత్మక సమూహాల ఉనికితో ప్రతికూల చార్జ్ సంబంధం కలిగి ఉండవచ్చు, ఇది GO మరియు ఇనుము పూర్వగాములు మరియు మొక్క సారం మధ్య పరస్పర చర్యను వరుసగా rGO మరియు nZVI ను ఏర్పరుస్తుందని మరియు rGO/nZVI కాంప్లెక్స్‌ను కూడా నిర్ధారిస్తుంది. ఈ మొక్కల సమ్మేళనాలు క్యాపింగ్ ఏజెంట్లుగా కూడా పనిచేస్తాయి, ఎందుకంటే అవి ఫలిత నానోపార్టికల్స్ యొక్క సముదాయాన్ని నిరోధిస్తాయి మరియు తద్వారా వాటి స్థిరత్వాన్ని పెంచుతాయి40.
nZVI మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల యొక్క మూలక కూర్పు మరియు వేలెన్స్ స్థితులను XPS నిర్ణయించింది (Fig. 4). మొత్తం XPS అధ్యయనం rGO/nZVI మిశ్రమాన్ని ప్రధానంగా C, O, మరియు Fe మూలకాలతో కూడి ఉందని, EDS మ్యాపింగ్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుందని చూపించింది (Fig. 4F–H). C1s స్పెక్ట్రం వరుసగా CC, CO మరియు C=O లను సూచించే 284.59 eV, 286.21 eV మరియు 288.21 eV వద్ద మూడు శిఖరాలను కలిగి ఉంటుంది. O1s స్పెక్ట్రంను మూడు శిఖరాలుగా విభజించారు, వీటిలో 531.17 eV, 532.97 eV మరియు 535.45 eV ఉన్నాయి, వీటిని వరుసగా O=CO, CO మరియు NO సమూహాలకు కేటాయించారు. అయితే, 710.43, 714.57 మరియు 724.79 eV వద్ద ఉన్న శిఖరాలు వరుసగా Fe 2p3/2, Fe+3 మరియు Fe p1/2 లను సూచిస్తాయి. nZVI యొక్క XPS స్పెక్ట్రా (Fig. 4C-E) C, O, మరియు Fe మూలకాలకు శిఖరాలను చూపించింది. 284.77, 286.25, మరియు 287.62 eV వద్ద ఉన్న శిఖరాలు వరుసగా CC, C-OH మరియు CO లను సూచిస్తున్నందున, ఇనుము-కార్బన్ మిశ్రమాల ఉనికిని నిర్ధారిస్తాయి. O1s స్పెక్ట్రం C–O/ఐరన్ కార్బోనేట్ (531.19 eV), హైడ్రాక్సిల్ రాడికల్ (532.4 eV) మరియు O–C=O (533.47 eV) అనే మూడు శిఖరాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. 719.6 వద్ద ఉన్న శిఖరం Fe0 కి ఆపాదించబడింది, అయితే FeOOH 717.3 మరియు 723.7 eV వద్ద శిఖరాలను చూపిస్తుంది, అదనంగా, 725.8 eV వద్ద ఉన్న శిఖరం Fe2O342.43 ఉనికిని సూచిస్తుంది.
nZVI మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల XPS అధ్యయనాలు వరుసగా (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D), మరియు O1s (E) మరియు rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) మిశ్రమాల పూర్తి స్పెక్ట్రా.
N2 అధిశోషణం/నిర్జలీకరణ ఐసోథెర్మ్ (Fig. 5A, B) nZVI మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాలు రకం II కి చెందినవని చూపిస్తుంది. అదనంగా, rGO తో బ్లైండింగ్ తర్వాత nZVI యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం (SBET) 47.4549 నుండి 152.52 m2/g కి పెరిగింది. rGO బ్లైండింగ్ తర్వాత nZVI యొక్క అయస్కాంత లక్షణాలలో తగ్గుదల ద్వారా ఈ ఫలితాన్ని వివరించవచ్చు, తద్వారా కణ సముదాయాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు మిశ్రమాల ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచుతుంది. అదనంగా, Fig. 5C లో చూపిన విధంగా, rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క రంధ్ర పరిమాణం (8.94 nm) అసలు nZVI (2.873 nm) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ ఫలితం El-Monaem et al. 45 తో ఏకీభవిస్తుంది.
rGO/nZVI మిశ్రమాలు మరియు అసలు nZVI మధ్య DCని తొలగించడానికి అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి, ప్రారంభ సాంద్రతలో పెరుగుదలను బట్టి, ప్రతి అధిశోషక (0.05 గ్రా) యొక్క స్థిరమైన మోతాదును వివిధ ప్రారంభ సాంద్రతలలో DCకి జోడించడం ద్వారా పోలిక జరిగింది. పరిశోధించబడిన ద్రావణం [25]. –100 mg l–1] 25°C వద్ద. ఫలితాలు rGO/nZVI మిశ్రమ తొలగింపు సామర్థ్యం (94.6%) తక్కువ సాంద్రత (25 mg L-1) వద్ద అసలు nZVI (90%) కంటే ఎక్కువగా ఉందని చూపించాయి. అయితే, ప్రారంభ సాంద్రతను 100 mg L-1కి పెంచినప్పుడు, rGO/nZVI మరియు పేరెంటల్ nZVI యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యం వరుసగా 70% మరియు 65%కి పడిపోయింది (మూర్తి 6A), ఇది తక్కువ క్రియాశీల సైట్‌లు మరియు nZVI కణాల క్షీణత కారణంగా కావచ్చు. దీనికి విరుద్ధంగా, rGO/nZVI DC తొలగింపు యొక్క అధిక సామర్థ్యాన్ని చూపించింది, ఇది rGO మరియు nZVI మధ్య సినర్జిస్టిక్ ప్రభావం వల్ల కావచ్చు, దీనిలో అధిశోషణం కోసం అందుబాటులో ఉన్న స్థిరమైన క్రియాశీల సైట్‌లు చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి మరియు rGO/nZVI విషయంలో, చెక్కుచెదరకుండా ఉన్న nZVI కంటే ఎక్కువ DCని శోషించవచ్చు. అదనంగా, అంజీర్ 6Bలో rGO/nZVI మరియు nZVI మిశ్రమాల అధిశోషణ సామర్థ్యం వరుసగా 9.4 mg/g నుండి 30 mg/g మరియు 9 mg/gకి పెరిగిందని చూపిస్తుంది, ప్రారంభ సాంద్రత 25–100 mg/L నుండి పెరిగింది. -1.1 నుండి 28.73 mg g-1. అందువల్ల, DC తొలగింపు రేటు ప్రారంభ DC సాంద్రతతో ప్రతికూలంగా సంబంధం కలిగి ఉంది, ఇది ద్రావణంలో అధిశోషణం మరియు DC తొలగింపు కోసం ప్రతి అధిశోషకం మద్దతు ఇచ్చే పరిమిత సంఖ్యలో ప్రతిచర్య కేంద్రాల కారణంగా ఉంది. అందువల్ల, ఈ ఫలితాల నుండి rGO/nZVI మిశ్రమాలు అధిక శోషణ మరియు తగ్గింపు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయని మరియు rGO/nZVI కూర్పులో rGOను శోషక పదార్థంగా మరియు వాహక పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చని నిర్ధారించవచ్చు.
rGO/nZVI మరియు nZVI మిశ్రమాల తొలగింపు సామర్థ్యం మరియు DC అధిశోషణ సామర్థ్యం (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, మోతాదు = 0.05 గ్రా], pH. అధిశోషణ సామర్థ్యంపై మరియు rGO/nZVI మిశ్రమాల DC అధిశోషణ సామర్థ్యంపై (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, మోతాదు = 0.05 గ్రా].
ద్రావణం pH అనేది అధిశోషణ ప్రక్రియల అధ్యయనంలో కీలకమైన అంశం, ఎందుకంటే ఇది అధిశోషణం యొక్క అయనీకరణ, స్పెసియేషన్ మరియు అయనీకరణ స్థాయిని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఈ ప్రయోగం 25°C వద్ద స్థిరమైన అధిశోషక మోతాదు (0.05 గ్రా) మరియు pH పరిధిలో 50 mg L-1 ప్రారంభ సాంద్రతతో (3–11) నిర్వహించబడింది. సాహిత్య సమీక్ష ప్రకారం46, DC అనేది వివిధ pH స్థాయిలలో అనేక అయనీకరణ క్రియాత్మక సమూహాలు (ఫినాల్స్, అమైనో సమూహాలు, ఆల్కహాల్‌లు) కలిగిన యాంఫిఫిలిక్ అణువు. ఫలితంగా, rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క ఉపరితలంపై DC యొక్క వివిధ విధులు మరియు సంబంధిత నిర్మాణాలు ఎలెక్ట్రోస్టాటికల్‌గా సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు కాటయాన్‌లు, జ్విటెరియన్‌లు మరియు ఆనయాన్‌లుగా ఉండవచ్చు, DC అణువు pH < 3.3 వద్ద కాటినిక్ (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 మరియు PH 7.7 వద్ద అయానిక్ (DCH− లేదా DC2−)గా ఉంటుంది. ఫలితంగా, rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క ఉపరితలంపై DC యొక్క వివిధ విధులు మరియు సంబంధిత నిర్మాణాలు స్థిరవిద్యుత్పరంగా సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు కాటయాన్‌లు, zwitterions మరియు ఆనయాన్‌లుగా ఉండవచ్చు, DC అణువు pH < 3.3 వద్ద కాటినిక్ (DCH3+), zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 మరియు PH 7.7 వద్ద అనియానిక్ (DCH- లేదా DC2-)గా ఉంటుంది. В результате различные функци ДК మరియు స్వభావి యొక్క నిమి స్ట్రక్చర్ లో పోవర్చ్నోస్టి కామ్పోజిట ఆర్జిఓ/ఎన్. వీడియో కాటినోవ్, ష్విటర్-కోనోవ్ మరియు అనీమోన్‌లలో ఎలెక్ట్రోస్టాటిచెస్కీ మరియు మోగట్ సూషెస్త్వోవట్ వీడియో కాటియోనాలో చూడండి (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. ఫలితంగా, rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క ఉపరితలంపై DC మరియు సంబంధిత నిర్మాణాల యొక్క వివిధ విధులు ఎలెక్ట్రోస్టాటికల్‌గా సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు కాటయాన్‌లు, జ్విటెరియన్‌లు మరియు ఆనయాన్‌ల రూపంలో ఉండవచ్చు; DC అణువు pH < 3.3 వద్ద కేషన్ (DCH3+)గా ఉంటుంది; అయానిక్ (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 మరియు అయానిక్ (DCH- లేదా DC2-) pH 7.7 వద్ద ఉంటుంది.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 复合 材料 表面 的 相关 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 <3.3 时 阳 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。 .) స్లెడోవాటెల్నో, రజ్లిచ్ ఫంకిస్ డాక్ మరియు రోడ్‌స్ట్‌వెన్స్ ఇమ్ స్ట్రక్చర్‌లో పోవర్‌నోస్టి కాంపోజిట ఆర్జిఓ/ఎన్‌జిఓ ఎలెక్ట్రోస్టాటిచెస్కీ విజమోడెయిస్ట్వియా మరియు వీడియో కటియోనోవ్, ష్విటర్-ఇయోనోవ్ మరియు అనియోనోవ్, క్వూమ్ కటియోనిమి (ДЦГ3+) ఉదాహరణకు < 3,3. అందువల్ల, rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క ఉపరితలంపై DC మరియు సంబంధిత నిర్మాణాల యొక్క వివిధ విధులు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ పరస్పర చర్యలలోకి ప్రవేశించి కాటయాన్లు, జ్విటెరియన్లు మరియు అయాన్ల రూపంలో ఉంటాయి, అయితే DC అణువులు pH < 3.3 వద్ద కాటినిక్ (DCH3+)గా ఉంటాయి. ఆన్‌లైన్ వెబ్‌సైట్‌లో స్విట్టెర్-ఇయోనా (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и ANIONA (DCH- లేదా DC2-) при pH 7,7. ఇది 3.3 < pH < 7.7 వద్ద జ్విటెరియన్ (DCH20) గా మరియు pH 7.7 వద్ద ఆనయాన్ (DCH- లేదా DC2-) గా ఉంటుంది.pH 3 నుండి 7 కి పెరగడంతో, DC తొలగింపు యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యం మరియు సామర్థ్యం 11.2 mg/g (56%) నుండి 17 mg/g (85%) కి పెరిగింది (Fig. 6C). అయితే, pH 9 మరియు 11 కి పెరగడంతో, అధిశోషణ సామర్థ్యం మరియు తొలగింపు సామర్థ్యం కొంతవరకు తగ్గాయి, వరుసగా 10.6 mg/g (53%) నుండి 6 mg/g (30%) కి. pH 3 నుండి 7 కి పెరగడంతో, DCలు ప్రధానంగా zwitterions రూపంలో ఉన్నాయి, ఇది వాటిని దాదాపుగా ఎలక్ట్రోస్టాటిక్‌గా ఆకర్షించబడని లేదా rGO/nZVI మిశ్రమాలతో తిప్పికొట్టబడని విధంగా చేసింది, ప్రధానంగా ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇంటరాక్షన్ ద్వారా. pH 8.2 కంటే ఎక్కువ పెరిగినప్పుడు, అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలం ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడింది, అందువలన ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన డాక్సీసైక్లిన్ మరియు అధిశోషకం యొక్క ఉపరితలం మధ్య ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వికర్షణ కారణంగా అధిశోషణ సామర్థ్యం తగ్గింది మరియు తగ్గింది. ఈ ధోరణి rGO/nZVI మిశ్రమాలపై DC అధిశోషణం అధిక pH మీద ఆధారపడి ఉంటుందని సూచిస్తుంది మరియు ఫలితాలు rGO/nZVI మిశ్రమాలు ఆమ్ల మరియు తటస్థ పరిస్థితులలో అధిశోషకాలుగా అనుకూలంగా ఉంటాయని కూడా సూచిస్తున్నాయి.
DC యొక్క జల ద్రావణం యొక్క అధిశోషణంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం (25–55°C) వద్ద నిర్వహించబడింది. RGO/nZVI పై DC యాంటీబయాటిక్స్ తొలగింపు సామర్థ్యంపై ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల ప్రభావాన్ని చిత్రం 7A చూపిస్తుంది, తొలగింపు సామర్థ్యం మరియు అధిశోషణ సామర్థ్యం వరుసగా 83.44% మరియు 13.9 mg/g నుండి 47% మరియు 7.83 mg/gకి పెరిగాయని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. ఈ గణనీయమైన తగ్గుదల DC అయాన్ల ఉష్ణ శక్తి పెరుగుదల వల్ల కావచ్చు, ఇది నిర్జలీకరణానికి దారితీస్తుంది47.
rGO/nZVI మిశ్రమాలపై CD యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యం మరియు అధిశోషణ సామర్థ్యంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, మోతాదు = 0.05 గ్రా], CD యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యం మరియు తొలగింపు సామర్థ్యంపై అధిశోషక మోతాదు rGO/nSVI మిశ్రమ (B) పై DC తొలగింపు యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యం మరియు సమర్థతపై ప్రారంభ సాంద్రత ప్రభావం [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25°C, మోతాదు = 0.05 గ్రా].
మిశ్రమ యాడ్సోర్బెంట్ rGO/nZVI మోతాదును 0.01 గ్రా నుండి 0.07 గ్రాకి పెంచడం వల్ల తొలగింపు సామర్థ్యం మరియు అధిశోషణ సామర్థ్యంపై ప్రభావం Fig. 7Bలో చూపబడింది. అధిశోషకం మోతాదులో పెరుగుదల 33.43 mg/g నుండి 6.74 mg/gకి అధిశోషణ సామర్థ్యం తగ్గడానికి దారితీసింది. అయితే, అధిశోషక మోతాదు 0.01 గ్రా నుండి 0.07 గ్రాకి పెరగడంతో, తొలగింపు సామర్థ్యం 66.8% నుండి 96%కి పెరుగుతుంది, దీని ప్రకారం, నానోకంపోజిట్ ఉపరితలంపై క్రియాశీల కేంద్రాల సంఖ్యలో పెరుగుదలతో సంబంధం కలిగి ఉండవచ్చు.
శోషణ సామర్థ్యం మరియు తొలగింపు సామర్థ్యంపై ప్రారంభ సాంద్రత యొక్క ప్రభావం [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, మోతాదు 0.05 g] అధ్యయనం చేయబడింది. ప్రారంభ సాంద్రతను 25 mg L-1 నుండి 100 mg L-1 కు పెంచినప్పుడు, rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క తొలగింపు శాతం 94.6% నుండి 65% కి తగ్గింది (Fig. 7C), బహుశా కావలసిన క్రియాశీల సైట్లు లేకపోవడం వల్ల కావచ్చు. . DC49 యొక్క పెద్ద సాంద్రతలను శోషిస్తుంది. మరోవైపు, ప్రారంభ సాంద్రత పెరిగినప్పుడు, సమతుల్యత చేరుకునే వరకు అధిశోషణ సామర్థ్యం కూడా 9.4 mg/g నుండి 30 mg/g కి పెరిగింది (Fig. 7D). ఈ అనివార్య ప్రతిచర్య rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క ఉపరితలం 50 ని చేరుకోవడానికి DC అయాన్ ద్రవ్యరాశి బదిలీ నిరోధకత కంటే ఎక్కువ ప్రారంభ DC సాంద్రతతో చోదక శక్తిలో పెరుగుదల కారణంగా ఉంది.
సంపర్క సమయం మరియు గతి అధ్యయనాలు అధిశోషణం యొక్క సమతౌల్య సమయాన్ని అర్థం చేసుకోవడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. మొదట, సంపర్క సమయం యొక్క మొదటి 40 నిమిషాలలో శోషించబడిన DC మొత్తం మొత్తం సమయంలో (100 నిమిషాలు) శోషించబడిన మొత్తం మొత్తంలో దాదాపు సగం ఉంటుంది. ద్రావణంలోని DC అణువులు ఢీకొన్నప్పుడు అవి rGO/nZVI మిశ్రమం యొక్క ఉపరితలంపైకి వేగంగా వలసపోతాయి, ఫలితంగా గణనీయమైన అధిశోషణం జరుగుతుంది. 40 నిమిషాల తర్వాత, 60 నిమిషాల తర్వాత సమతౌల్యం చేరుకునే వరకు DC అధిశోషణం క్రమంగా మరియు నెమ్మదిగా పెరిగింది (Fig. 7D). మొదటి 40 నిమిషాలలో సహేతుకమైన మొత్తం అధిశోషణం చేయబడినందున, DC అణువులతో తక్కువ ఘర్షణలు ఉంటాయి మరియు అధిశోషణం కాని అణువులకు తక్కువ క్రియాశీల సైట్లు అందుబాటులో ఉంటాయి. అందువల్ల, అధిశోషణ రేటును తగ్గించవచ్చు51.
అధిశోషణ గతిశాస్త్రాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, సూడో ఫస్ట్ ఆర్డర్ (Fig. 8A), సూడో సెకండ్ ఆర్డర్ (Fig. 8B), మరియు ఎలోవిచ్ (Fig. 8C) గతి నమూనాల లైన్ ప్లాట్‌లను ఉపయోగించారు. గతి అధ్యయనాల నుండి (టేబుల్ S1) పొందిన పారామితుల నుండి, అధిశోషణ గతిశాస్త్రాన్ని వివరించడానికి సూడోసెకండ్ మోడల్ ఉత్తమ నమూనా అని స్పష్టమవుతుంది, ఇక్కడ R2 విలువ ఇతర రెండు నమూనాల కంటే ఎక్కువగా సెట్ చేయబడింది. లెక్కించిన అధిశోషణ సామర్థ్యాల మధ్య సారూప్యత కూడా ఉంది (qe, cal). సూడో-సెకండ్ ఆర్డర్ మరియు ప్రయోగాత్మక విలువలు (qe, exp.) సూడో-సెకండ్ ఆర్డర్ ఇతర నమూనాల కంటే మెరుగైన నమూనా అని మరింత రుజువు. టేబుల్ 1లో చూపినట్లుగా, α (ప్రారంభ అధిశోషణ రేటు) మరియు β (నిర్శోషణ స్థిరాంకం) విలువలు అధిశోషణ రేటు నిర్జలీకరణ రేటు కంటే ఎక్కువగా ఉందని నిర్ధారిస్తాయి, DC rGO/nZVI52 మిశ్రమంపై సమర్థవంతంగా అధిశోషణకు మొగ్గు చూపుతుందని సూచిస్తుంది.
సూడో-సెకండ్ ఆర్డర్ (A), సూడో-ఫస్ట్ ఆర్డర్ (B) మరియు ఎలోవిచ్ (C) యొక్క లీనియర్ ఎడ్సార్ప్షన్ కైనెటిక్ ప్లాట్లు [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, మోతాదు = 0.05 గ్రా].
వివిధ అధిశోషక సాంద్రతలు (DC) మరియు వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అధిశోషక (RGO/nRVI కాంపోజిట్) యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించడానికి అధిశోషణ ఐసోథర్మ్‌ల అధ్యయనాలు సహాయపడతాయి. గరిష్ట అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని లాంగ్‌ముయిర్ సమఉజ్జీవి ఉపయోగించి లెక్కించారు, ఇది అధిశోషణం సజాతీయంగా ఉందని మరియు వాటి మధ్య పరస్పర చర్య లేకుండా అధిశోషక ఉపరితలంపై ఒక అధిశోషక మోనోలేయర్ ఏర్పడటాన్ని కలిగి ఉందని సూచించింది53. విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరో రెండు ఐసోథర్మ్ నమూనాలు ఫ్రాయిండ్లిచ్ మరియు టెంకిన్ నమూనాలు. అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని లెక్కించడానికి ఫ్రాయిండ్లిచ్ మోడల్ ఉపయోగించబడనప్పటికీ, ఇది వైవిధ్య అధిశోషణ ప్రక్రియను అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది మరియు అధిశోషకంపై ఖాళీలు వేర్వేరు శక్తులను కలిగి ఉంటాయి, అయితే టెంకిన్ మోడల్ అధిశోషణం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది54.
9A-C గణాంకాలు వరుసగా లాంగ్‌ముయిర్, ఫ్రీండ్లిచ్ మరియు టెంకిన్ నమూనాల లైన్ ప్లాట్‌లను చూపుతాయి. ఫ్రాయిండ్లిచ్ (Fig. 9A) మరియు లాంగ్‌ముయిర్ (Fig. 9B) లైన్ ప్లాట్‌ల నుండి లెక్కించబడిన మరియు టేబుల్ 2లో ప్రదర్శించబడిన R2 విలువలు rGO/nZVI కాంపోజిట్‌పై DC అధిశోషణం ఫ్రాయిండ్లిచ్ (0.996) మరియు లాంగ్‌ముయిర్ (0.988) ఐసోథెర్మ్ నమూనాలు మరియు టెంకిన్ (0.985)లను అనుసరిస్తుందని చూపిస్తుంది. లాంగ్‌ముయిర్ ఐసోథెర్మ్ నమూనాను ఉపయోగించి లెక్కించిన గరిష్ట అధిశోషణ సామర్థ్యం (qmax) 31.61 mg g-1. అదనంగా, డైమెన్షన్‌లెస్ సెపరేషన్ ఫ్యాక్టర్ (RL) యొక్క లెక్కించిన విలువ 0 మరియు 1 (0.097) మధ్య ఉంటుంది, ఇది అనుకూలమైన అధిశోషణ ప్రక్రియను సూచిస్తుంది. లేకపోతే, లెక్కించిన ఫ్రాయిండ్లిచ్ స్థిరాంకం (n = 2.756) ఈ శోషణ ప్రక్రియకు ప్రాధాన్యతను సూచిస్తుంది. టెంకిన్ ఐసోథెర్మ్ యొక్క లీనియర్ మోడల్ (Fig. 9C) ప్రకారం, rGO/nZVI కాంపోజిట్‌పై DC యొక్క అధిశోషణం ఒక భౌతిక అధిశోషణ ప్రక్రియ, ఎందుకంటే b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. భౌతిక అధిశోషణం సాధారణంగా బలహీనమైన వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తుల ద్వారా మధ్యవర్తిత్వం వహించినప్పటికీ, rGO/nZVI మిశ్రమాలపై ప్రత్యక్ష విద్యుత్ అధిశోషణకు తక్కువ అధిశోషణ శక్తులు అవసరం [56, 57].
ఫ్రాయిండ్లిచ్ (A), లాంగ్ముయిర్ (B), మరియు టెంకిన్ (C) లీనియర్ ఎడ్జార్ప్షన్ ఐసోథర్మ్‌లు [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, మోతాదు = 0.05 గ్రా]. rGO/nZVI మిశ్రమాల ద్వారా DC ఎడ్జార్ప్షన్ కోసం వాంట్ హాఫ్ సమీకరణం యొక్క ప్లాట్ (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C మరియు మోతాదు = 0.05 గ్రా].
rGO/nZVI మిశ్రమాల నుండి DC తొలగింపుపై ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత మార్పు ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి, ఎంట్రోపీ మార్పు (ΔS), ఎంథాల్పీ మార్పు (ΔH), మరియు స్వేచ్ఛా శక్తి మార్పు (ΔG) వంటి థర్మోడైనమిక్ పారామితులను సమీకరణాల నుండి లెక్కించారు. 3 మరియు 458.
ఇక్కడ \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – థర్మోడైనమిక్ సమతౌల్య స్థిరాంకం, Ce మరియు CAe – ద్రావణంలో rGO, వరుసగా ఉపరితల సమతుల్యత వద్ద /nZVI DC సాంద్రతలు. R మరియు RT వరుసగా వాయు స్థిరాంకం మరియు అధిశోషణ ఉష్ణోగ్రత. 1/T కి వ్యతిరేకంగా ln Ke ని ప్లాట్ చేయడం వలన ఒక సరళ రేఖ లభిస్తుంది (Fig. 9D), దీని నుండి ∆S మరియు ∆H ని నిర్ణయించవచ్చు.
ప్రతికూల ΔH విలువ ప్రక్రియ ఉష్ణప్రసరణ ప్రక్రియ అని సూచిస్తుంది. మరోవైపు, ΔH విలువ భౌతిక అధిశోషణ ప్రక్రియలో ఉంటుంది. పట్టిక 3 లోని ప్రతికూల ΔG విలువలు అధిశోషణం సాధ్యమని మరియు ఆకస్మికమని సూచిస్తున్నాయి. ΔS యొక్క ప్రతికూల విలువలు ద్రవ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద అధిశోషక అణువుల అధిక క్రమాన్ని సూచిస్తాయి (టేబుల్ 3).
మునుపటి అధ్యయనాలలో నివేదించబడిన ఇతర యాడ్సోర్బెంట్లతో rGO/nZVI మిశ్రమాన్ని పట్టిక 4 పోలుస్తుంది. VGO/nCVI మిశ్రమానికి అధిక శోషణ సామర్థ్యం ఉందని మరియు నీటి నుండి DC యాంటీబయాటిక్స్ తొలగింపుకు ఆశాజనకమైన పదార్థం కావచ్చునని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. అదనంగా, rGO/nZVI మిశ్రమాల శోషణ 60 నిమిషాల సమతౌల్య సమయంతో వేగవంతమైన ప్రక్రియ. rGO/nZVI మిశ్రమాల యొక్క అద్భుతమైన శోషణ లక్షణాలను rGO మరియు nZVI యొక్క సినర్జిస్టిక్ ప్రభావం ద్వారా వివరించవచ్చు.
rGO/nZVI మరియు nZVI కాంప్లెక్స్‌ల ద్వారా DC యాంటీబయాటిక్స్ తొలగింపుకు హేతుబద్ధమైన యంత్రాంగాన్ని 10A, B గణాంకాలు వివరిస్తాయి. DC అధిశోషణం సామర్థ్యంపై pH ప్రభావంపై ప్రయోగాల ఫలితాల ప్రకారం, pH 3 నుండి 7 కి పెరగడంతో, rGO/nZVI మిశ్రమంపై DC అధిశోషణం ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ పరస్పర చర్యల ద్వారా నియంత్రించబడలేదు, ఎందుకంటే ఇది zwitterion గా పనిచేస్తుంది; అందువల్ల, pH విలువలో మార్పు అధిశోషణ ప్రక్రియను ప్రభావితం చేయలేదు. తదనంతరం, హైడ్రోజన్ బంధం, హైడ్రోఫోబిక్ ప్రభావాలు మరియు rGO/nZVI మిశ్రమ మరియు DC66 మధ్య π-π స్టాకింగ్ పరస్పర చర్యల వంటి ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ కాని పరస్పర చర్యల ద్వారా అధిశోషణ యంత్రాంగాన్ని నియంత్రించవచ్చు. పొరలుగా ఉన్న గ్రాఫేన్ ఉపరితలాలపై సుగంధ అధిశోషణాల యంత్రాంగాన్ని ప్రధాన చోదక శక్తిగా π–π స్టాకింగ్ పరస్పర చర్యల ద్వారా వివరించబడిందని అందరికీ తెలుసు. π-π పరివర్తన కారణంగా 233 nm వద్ద శోషణ గరిష్టంతో గ్రాఫేన్‌తో సమానమైన పొరలుగా ఉన్న పదార్థం ఈ మిశ్రమ పదార్థం. DC అడ్సోర్బేట్ యొక్క పరమాణు నిర్మాణంలో నాలుగు ఆరోమాటిక్ రింగులు ఉండటం ఆధారంగా, ఆరోమాటిక్ DC (π-ఎలక్ట్రాన్ అంగీకారకం) మరియు RGO ఉపరితలంపై π-ఎలక్ట్రాన్లు అధికంగా ఉన్న ప్రాంతం మధ్య π-π-స్టాకింగ్ ఇంటరాక్షన్ యొక్క యంత్రాంగం ఉందని మేము పరికల్పన చేసాము. /nZVI మిశ్రమాలు. అదనంగా, అంజీర్ 10Bలో చూపిన విధంగా, DCతో rGO/nZVI మిశ్రమాల పరమాణు పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేయడానికి FTIR అధ్యయనాలు నిర్వహించబడ్డాయి మరియు DC అధిశోషణం తర్వాత rGO/nZVI మిశ్రమాల FTIR స్పెక్ట్రాను చిత్రం 10Bలో చూపారు. 10b. 2111 cm-1 వద్ద ఒక కొత్త శిఖరం గమనించబడింది, ఇది C=C బంధం యొక్క ఫ్రేమ్‌వర్క్ వైబ్రేషన్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది 67 rGO/nZVI ఉపరితలంపై సంబంధిత ఆర్గానిక్ ఫంక్షనల్ గ్రూపుల ఉనికిని సూచిస్తుంది. ఇతర శిఖరాలు 1561 నుండి 1548 cm-1 కు మరియు 1399 నుండి 1360 cm-1 కు మారుతాయి, ఇది π-π సంకర్షణలు గ్రాఫేన్ మరియు సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాల శోషణలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయని కూడా నిర్ధారిస్తుంది68,69. DC శోషణ తర్వాత, OH వంటి కొన్ని ఆక్సిజన్ కలిగిన సమూహాల తీవ్రత 3270 cm-1 కు తగ్గింది, ఇది హైడ్రోజన్ బంధం శోషణ విధానాలలో ఒకటి అని సూచిస్తుంది. అందువల్ల, ఫలితాల ఆధారంగా, rGO/nZVI మిశ్రమంపై DC శోషణ ప్రధానంగా π-π స్టాకింగ్ పరస్పర చర్యలు మరియు H-బంధాల కారణంగా సంభవిస్తుంది.
rGO/nZVI మరియు nZVI కాంప్లెక్స్‌ల ద్వారా DC యాంటీబయాటిక్స్ యొక్క శోషణ యొక్క హేతుబద్ధమైన విధానం (A). rGO/nZVI మరియు nZVI (B) పై DC యొక్క FTIR శోషణ స్పెక్ట్రా.
3244, 1615, 1546, మరియు 1011 cm–1 వద్ద nZVI పై DC అధిశోషణం తర్వాత nZVI తో పోలిస్తే nZVI (Fig. 10B) పై శోషణ బ్యాండ్ల తీవ్రత పెరిగింది, ఇది DC లోని కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం O సమూహాల యొక్క సాధ్యమైన క్రియాత్మక సమూహాలతో పరస్పర చర్యకు సంబంధించినది. అయితే, అన్ని పరిశీలించిన బ్యాండ్లలో ఈ తక్కువ ప్రసార శాతం, అధిశోషణ ప్రక్రియకు ముందు nZVI తో పోలిస్తే ఫైటోసింథటిక్ అధిశోషకం (nZVI) యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యంలో గణనీయమైన మార్పు లేదని సూచిస్తుంది. nZVI71 తో చేసిన కొన్ని DC తొలగింపు పరిశోధన ప్రకారం, nZVI H2O తో చర్య జరిపినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు విడుదల చేయబడతాయి మరియు తరువాత H+ ను అధిక తగ్గించగల క్రియాశీల హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. చివరగా, కొన్ని కాటినిక్ సమ్మేళనాలు క్రియాశీల హైడ్రోజన్ నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లను అంగీకరిస్తాయి, ఫలితంగా -C=N మరియు -C=C-, ఇది బెంజీన్ రింగ్ యొక్క విభజనకు కారణమని చెప్పవచ్చు.