Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta sa CSS. Para sa pinakamahusay na karanasan, inirerekumenda namin na gumamit ka ng isang na -update na browser (o huwag paganahin ang mode ng pagiging tugma sa Internet Explorer). Samantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ibibigay namin ang site nang walang mga estilo at JavaScript.
Sa gawaing ito, ang mga composite ng RGO/NZVI ay na -synthesize sa kauna -unahang pagkakataon gamit ang isang simple at friendly na pamamaraan sa kapaligiran gamit ang sophora dilaw na dahon ng katas bilang isang pagbabawas ng ahente at stabilizer upang sumunod sa mga prinsipyo ng "berde" na kimika, tulad ng hindi gaanong nakakapinsalang synthesis ng kemikal. Maraming mga tool ang ginamit upang mapatunayan ang matagumpay na synthesis ng mga composite, tulad ng SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, at Zeta potensyal, na nagpapahiwatig ng matagumpay na composite na katha. Ang kapasidad ng pag -alis ng mga composite ng nobela at purong NZVI sa iba't ibang mga panimulang konsentrasyon ng antibiotic doxycycline ay inihambing sa pagsisiyasat ng synergistic na epekto sa pagitan ng RGO at NZVI. Sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-alis ng 25mg L-1, 25 ° C at 0.05G, ang rate ng pagtanggal ng adsorptive ng purong NZVI ay 90%, habang ang rate ng pag-alis ng adsorptive ng doxycycline ng RGO/NZVI composite ay umabot sa 94.6%, na nagpapatunay na ang NZVI at RGO. Ang proseso ng adsorption ay tumutugma sa isang pseudo-pangalawang order at nasa mabuting kasunduan sa modelo ng Freundlich na may maximum na kapasidad ng adsorption na 31.61 mg g-1 sa 25 ° C at pH 7. Ang isang makatwirang mekanismo para sa pag-alis ng DC ay iminungkahi. Bilang karagdagan, ang muling paggamit ng RGO/NZVI composite ay 60% pagkatapos ng anim na magkakasunod na mga siklo ng pagbabagong -buhay.
Ang kakulangan ng tubig at polusyon ay isang malubhang banta sa lahat ng mga bansa. Sa mga nagdaang taon, ang polusyon ng tubig, lalo na ang polusyon sa antibiotic, ay nadagdagan dahil sa pagtaas ng produksyon at pagkonsumo sa panahon ng Covid-19 Pandemic1,2,3. Samakatuwid, ang pagbuo ng isang epektibong teknolohiya para sa pag -aalis ng mga antibiotics sa wastewater ay isang kagyat na gawain.
Ang isa sa lumalaban na semi-synthetic antibiotics mula sa Tetracycline Group ay ang Doxycycline (DC) 4,5. Naiulat na ang mga nalalabi sa DC sa tubig sa lupa at tubig sa ibabaw ay hindi maaaring ma-metabolize, 20-50% lamang ang na-metabolize at ang natitira ay pinakawalan sa kapaligiran, na nagdudulot ng malubhang problema sa kapaligiran at kalusugan.
Ang pagkakalantad sa DC sa mababang antas ay maaaring pumatay ng aquatic photosynthetic microorganism, nagbabanta sa pagkalat ng antimicrobial bacteria, at dagdagan ang paglaban sa antimicrobial, kaya ang kontaminadong ito ay dapat alisin sa wastewater. Ang natural na pagkasira ng DC sa tubig ay isang napakabagal na proseso. Ang mga proseso ng physico-kemikal tulad ng photolysis, biodegradation at adsorption ay maaari lamang magpabagal sa mababang konsentrasyon at sa napakababang rate7,8. Gayunpaman, ang pinaka -matipid, simple, friendly na kapaligiran, madaling hawakan at mahusay na pamamaraan ay adsorption9,10.
Ang Nano Zero Valent Iron (NZVI) ay isang napakalakas na materyal na maaaring mag -alis ng maraming mga antibiotics mula sa tubig, kabilang ang metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, chloramphenicol, at tetracycline. Ang kakayahang ito ay dahil sa kamangha -manghang mga katangian na mayroon ang NZVI, tulad ng mataas na reaktibo, malaking lugar sa ibabaw, at maraming mga panlabas na nagbubuklod na site11. Gayunpaman, ang NZVI ay madaling kapitan ng pagsasama -sama sa may tubig na media dahil sa mga puwersa ng Van der Wells at mataas na mga katangian ng magnetic, na binabawasan ang pagiging epektibo nito sa pag -alis ng mga kontaminado dahil sa pagbuo ng mga layer ng oxide na pumipigil sa reaktibo ng NZVI10,12. Ang pag -iipon ng mga particle ng NZVI ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang mga ibabaw na may mga surfactant at polymers o sa pamamagitan ng pagsasama ng mga ito sa iba pang mga nanomaterial sa anyo ng mga composite, na napatunayan na isang mabubuhay na diskarte upang mapagbuti ang kanilang katatagan sa kapaligiran13,14.
Ang Graphene ay isang two-dimensional na carbon nanomaterial na binubuo ng SP2-hybridized carbon atoms na nakaayos sa isang honeycomb lattice. Mayroon itong isang malaking lugar sa ibabaw, makabuluhang lakas ng mekanikal, mahusay na aktibidad ng electrocatalytic, mataas na thermal conductivity, mabilis na kadaliang kumilos ng elektron, at isang angkop na materyal ng carrier upang suportahan ang mga hindi organikong nanoparticle sa ibabaw nito. Ang kumbinasyon ng mga metal nanoparticle at graphene ay maaaring lumampas sa mga indibidwal na benepisyo ng bawat materyal at, dahil sa higit na mahusay na pisikal at kemikal na mga katangian, ay nagbibigay ng isang pinakamainam na pamamahagi ng mga nanoparticle para sa mas mahusay na paggamot sa tubig15.
Ang mga extract ng halaman ay ang pinakamahusay na alternatibo sa nakakapinsalang mga ahente ng pagbabawas ng kemikal na karaniwang ginagamit sa synthesis ng nabawasan na graphene oxide (RGO) at NZVI dahil magagamit ito, mura, isang hakbang, ligtas sa kapaligiran, at maaaring magamit bilang pagbabawas ng mga ahente. Tulad ng mga flavonoid at phenolic compound ay kumikilos din bilang isang pampatatag. Samakatuwid, ang atriplex halimus L. leaf extract ay ginamit bilang isang pag -aayos at pagsasara ng ahente para sa synthesis ng RGO/NZVI composite sa pag -aaral na ito. Ang atriplex halimus mula sa pamilya Amaranthaceae ay isang nitrogen na mapagmahal na pangmatagalang palumpong na may malawak na saklaw ng heograpiya16.
Ayon sa magagamit na panitikan, ang atriplex halimus (A. halimus) ay unang ginamit upang gumawa ng mga composite ng RGO/NZVI bilang isang pangkabuhayan at kapaligiran na friendly synthesis na pamamaraan. Sa gayon, ang layunin ng gawaing ito ay binubuo ng apat na bahagi: (1) phytosynthesis ng RGO/NZVI at magulang na NZVI composite gamit ang A. halimus aquatic leaf extract, (2) pagkilala sa phytosynthesized composite gamit ang maraming mga pamamaraan upang kumpirmahin ang kanilang matagumpay na katha, (3) pag -aralan ang synergistic effect ng RGO at NZVI sa adsorption at pag -alis ng organikong kontrobersya. Ang mga antibiotics ng Doxycycline sa ilalim ng iba't ibang mga parameter ng reaksyon, i -optimize ang mga kondisyon ng proseso ng adsorption, (3) sinisiyasat ang mga composite na materyales sa iba't ibang patuloy na paggamot pagkatapos ng pag -ikot ng pagproseso.
Doxycycline Hydrochloride (DC, MM = 480.90, Formula ng Chemical C22H24N2O · HCl, 98%), Iron Chloride Hexahydrate (FECL3.6H2O, 97%), Graphite Powder na binili mula sa Sigma-Aldrich, USA. Ang sodium hydroxide (NaOH, 97%), ethanol (C2H5OH, 99.9%) at hydrochloric acid (HCl, 37%) ay binili mula sa Merck, USA. Ang NACl, KCl, CACL2, MNCL2 at MGCL2 ay binili mula sa Tianjin Comio Chemical Reagent Co, Ltd. Ang lahat ng mga reagents ay may mataas na kadalisayan ng analytical. Ang tubig na dobleng-distilled ay ginamit upang ihanda ang lahat ng mga may tubig na solusyon.
Ang mga kinatawan ng mga specimen ng A. halimus ay nakolekta mula sa kanilang likas na tirahan sa Nile Delta at mga lupain sa baybayin ng Mediterranean ng Egypt. Ang materyal ng halaman ay nakolekta alinsunod sa naaangkop na pambansa at internasyonal na mga alituntunin17. Si Prof. Manal Fawzi ay nakilala ang mga specimen ng halaman ayon sa Boulos18, at ang Kagawaran ng Kalikasan ng Kalikasan ng Alexandria University ay nagpapahintulot sa koleksyon ng mga pinag -aralan na species ng halaman para sa mga layuning pang -agham. Ang mga halimbawang voucher ay gaganapin sa Tanta University Herbarium (Tane), mga voucher nos. 14 122–14 127, isang pampublikong herbarium na nagbibigay ng pag -access sa mga deposito na materyales. Bilang karagdagan, upang alisin ang alikabok o dumi, gupitin ang mga dahon ng halaman sa maliit na piraso, banlawan ng 3 beses na may gripo at distilled water, at pagkatapos ay matuyo sa 50 ° C. Ang halaman ay durog, 5 g ng pinong pulbos ay nalubog sa 100 ml ng distilled water at hinalo sa 70 ° C para sa 20 min upang makakuha ng isang katas. Ang nakuha na katas ng Bacillus Nicotianae ay na -filter sa pamamagitan ng Whatman filter paper at nakaimbak sa malinis at isterilisado na mga tubo sa 4 ° C para sa karagdagang paggamit.
Tulad ng ipinapakita sa Figure 1, ang GO ay ginawa mula sa grapayt na pulbos ng binagong pamamaraan ng hummers. Ang 10 mg ng go powder ay nagkalat sa 50 ML ng deionized na tubig para sa 30 min sa ilalim ng sonication, at pagkatapos ay 0.9 g ng fecl3 at 2.9 g ng NAAC ay halo -halong 60 min. 20 ml ng atriplex leaf extract ay idinagdag sa hinalo na solusyon na may pagpapakilos at naiwan sa 80 ° C sa loob ng 8 oras. Ang nagresultang itim na suspensyon ay na -filter. Ang handa na mga nanocomposite ay hugasan ng ethanol at bidistilled na tubig at pagkatapos ay tuyo sa isang vacuum oven sa 50 ° C sa loob ng 12 oras.
Schematic at digital na mga larawan ng berdeng synthesis ng RGO/NZVI at NZVI complexes at pag -alis ng DC antibiotics mula sa kontaminadong tubig gamit ang ATRiplex Halimus extract.
Sa madaling sabi, tulad ng ipinapakita sa Fig. 1, 10 ml ng isang solusyon na bakal na klorido na naglalaman ng 0.05 m Fe3+ ion ay idinagdag na dropwise hanggang 20 ml ng isang mapait na solusyon ng dahon ng katas sa loob ng 60 minuto na may katamtamang pag -init at pagpapakilos, at pagkatapos ay ang solusyon ay pagkatapos ay sentripuged sa 14,000 rpm (hermle, 15,000 rpm) para sa 15 min upang magbigay ng mga itim na partikulo, na pagkatapos ay hugasan ng 3 beses na may ethanol at distansya at distansya at pinatuyo sa A Vacuum oven sa 60 ° C. magdamag.
Ang mga naka-synthesize na RGO/NZVI at NZVI composite ay nailalarawan sa pamamagitan ng UV-nakikita na spectroscopy (T70/T80 series UV/VIS spectrophotometer, PG Instruments LTD, UK) sa pag-scan ng 200-800 nm. Upang pag-aralan ang topograpiya at laki ng pamamahagi ng mga composite ng RGO/NZVI at NZVI, ang TEM spectroscopy (Joel, JEM-2100F, Japan, ang pabilis na boltahe 200 kV) ay ginamit. Upang masuri ang mga functional na grupo na maaaring kasangkot sa mga extract ng halaman na responsable para sa proseso ng pagbawi at pag-stabilize, isinasagawa ang FT-IR spectroscopy (Jasco spectrometer sa saklaw ng 4000-600 cm-1). Bilang karagdagan, ang isang potensyal na analyzer ng Zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) ay ginamit upang pag -aralan ang singil sa ibabaw ng synthesized nanomaterial. Para sa mga pagsukat ng pagkakaiba-iba ng X-ray ng pulbos na nanomaterial, ginamit ang isang X-ray diffractometer (X'Pert Pro, Netherlands), na nagpapatakbo sa isang kasalukuyang (40 mA), boltahe (45 kV) sa saklaw ng 2θ mula 20 ° hanggang 80 ° at CUKA1 radiation (\ (\ lambda = \) 1.54056 AO). Ang enerhiya na nagkakalat ng X-ray spectrometer (EDX) (Model JEOL JSM-IT100) ay may pananagutan sa pag-aaral ng elemental na komposisyon kapag kinokolekta ang Al K-α monochromatic X-ray mula -10 hanggang 1350 eV sa XPS, laki ng lugar 400 μM K-alpha (Thermo Fisher Scientific, USA) Ang enerhiya ng transmisyon ng buong spectrum ay 200 eV at ang makitid na spectrum ay 50 ev. Ang sample ng pulbos ay pinindot sa isang sample na may hawak, na inilalagay sa isang silid ng vacuum. Ang spectrum ng C 1 S ay ginamit bilang isang sanggunian sa 284.58 eV upang matukoy ang nagbubuklod na enerhiya.
Ang mga eksperimento sa adsorption ay isinasagawa upang masubukan ang pagiging epektibo ng synthesized RGO/NZVI nanocomposites sa pag -alis ng doxycycline (DC) mula sa may tubig na solusyon. Ang mga eksperimento sa adsorption ay isinagawa sa 25 ml Erlenmeyer flasks sa isang pag -ilog na bilis ng 200 rpm sa isang orbital shaker (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) sa 298 K. Sa pamamagitan ng pag -dilute ng solusyon sa stock ng DC (1000 ppm) na may bidistored na tubig. Upang masuri ang epekto ng dosis ng RGO/NSVI sa kahusayan ng adsorption, ang mga nanocomposite ng iba't ibang mga timbang (0.01-0.07 g) ay idinagdag sa 20 mL ng solusyon sa DC. Upang pag -aralan ang mga kinetics at adsorption isotherms, 0.05 g ng adsorbent ay nalubog sa isang may tubig na solusyon ng CD na may paunang konsentrasyon (25-100 mg L -1). Ang epekto ng pH sa pag-alis ng DC ay pinag-aralan sa pH (3–11) at isang paunang konsentrasyon ng 50 mg L-1 sa 25 ° C. Ayusin ang pH ng system sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng HCl o NaOH solution (Crison PH meter, pH meter, pH 25). Bilang karagdagan, ang impluwensya ng temperatura ng reaksyon sa mga eksperimento sa adsorption sa saklaw ng 25-55 ° C ay sinisiyasat. Ang epekto ng lakas ng ionic sa proseso ng adsorption ay pinag -aralan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng iba't ibang mga konsentrasyon ng NaCl (0.01–4 mol L -1) sa isang paunang konsentrasyon ng DC ng 50 mg L -1, pH 3 at 7), 25 ° C, at isang adsorbent na dosis na 0.05 g. Ang adsorption ng non-adsorbed DC ay sinusukat gamit ang isang dual beam UV-vis spectrophotometer (T70/T80 series, PG Instruments Ltd, UK) na nilagyan ng 1.0 cm na haba ng quartz cuvettes sa maximum na haba ng haba (λmax) ng 270 at 350 nm. Ang porsyento na pag -alis ng DC antibiotics (R%; Eq. 1) at ang halaga ng adsorption ng DC, QT, Eq. Ang 2 (mg/g) ay sinusukat gamit ang sumusunod na equation.
Kung saan ang %r ay ang DC na kapasidad ng pag-alis ( %), ang CO ay ang paunang konsentrasyon ng DC sa oras 0, at ang C ay ang konsentrasyon ng DC sa oras T, ayon sa pagkakabanggit (MG L-1).
Kung saan ang QE ay ang halaga ng DC adsorbed bawat yunit ng masa ng adsorbent (Mg G-1), CO at CE ay ang mga konsentrasyon sa zero time at sa balanse, ayon sa pagkakabanggit (Mg L-1), V ay ang dami ng solusyon (L), at M ay ang adsorption mass reagent (g).
Ang mga imahe ng SEM (Figs. 2A -C) ay nagpapakita ng lamellar morphology ng RGO/NZVI composite na may spherical iron nanoparticles na pantay na nakakalat sa ibabaw nito, na nagpapahiwatig ng matagumpay na pag -attach ng NZVI NPs sa ibabaw ng RGO. Bilang karagdagan, mayroong ilang mga wrinkles sa dahon ng RGO, na kinukumpirma ang pag-alis ng mga pangkat na naglalaman ng oxygen nang sabay-sabay sa pagpapanumbalik ng A. halimus Go. Ang mga malalaking wrinkles na ito ay kumikilos bilang mga site para sa aktibong paglo -load ng mga Iron NP. Ang mga imahe ng NZVI (Fig. 2D-F) ay nagpakita na ang spherical iron NPs ay nakakalat at hindi pinagsama-sama, na dahil sa patong na katangian ng mga botanikal na sangkap ng katas ng halaman. Ang laki ng butil ay iba -iba sa loob ng 15-26 nm. Gayunpaman, ang ilang mga rehiyon ay may isang mesoporous morphology na may isang istraktura ng mga bulge at mga lukab, na maaaring magbigay ng isang mataas na epektibong kapasidad ng adsorption ng NZVI, dahil maaari nilang dagdagan ang posibilidad ng pag -trap ng mga molekula ng DC sa ibabaw ng NZVI. Kapag ang Rosa Damascus extract ay ginamit para sa synthesis ng NZVI, ang nakuha na mga NP ay hindi nakakapinsala, na may mga voids at iba't ibang mga hugis, na nabawasan ang kanilang kahusayan sa CR (VI) adsorption at nadagdagan ang oras ng reaksyon 23. Ang mga resulta ay naaayon sa NZVI synthesized mula sa mga dahon ng oak at mulberry, na higit sa lahat spherical nanoparticle na may iba't ibang mga laki ng nanometer na walang halatang pag -iipon.
Ang mga imahe ng SEM ng RGO/NZVI (AC), NZVI (D, E) mga composite at mga pattern ng EDX ng mga komposisyon ng NZVI/RGO (G) at NZVI (H).
Ang elemental na komposisyon ng halaman-synthesized RGO/NZVI at NZVI composite ay pinag-aralan gamit ang EDX (Fig. 2G, H). Ipinapakita ng mga pag -aaral na ang NZVI ay binubuo ng carbon (38.29% ng masa), oxygen (47.41% sa pamamagitan ng masa) at iron (11.84% ng masa), ngunit ang iba pang mga elemento tulad ng posporus24 ay naroroon din, na maaaring makuha mula sa mga extract ng halaman. Bilang karagdagan, ang mataas na porsyento ng carbon at oxygen ay dahil sa pagkakaroon ng mga phytochemical mula sa mga extract ng halaman sa mga sample ng subsurface NZVI. Ang mga elementong ito ay pantay na ipinamamahagi sa RGO ngunit sa iba't ibang mga ratios: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) at Fe (10.99 wt %), ang EDX RGO/NZVI ay nagpapakita rin ng pagkakaroon ng iba pang mga elemento tulad ng S, na maaaring maiugnay sa mga extract ng halaman, ay ginagamit. Ang kasalukuyang C: O ratio at bakal na nilalaman sa composite ng RGO/NZVI gamit ang A. halimus ay mas mahusay kaysa sa paggamit ng eucalyptus leaf extract, dahil kinikilala nito ang komposisyon ng C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) At Fe (8.27 wt.%). WT %) 25. Iniulat ng Nataša et al., 2022 ang isang katulad na elemental na komposisyon ng NZVI na synthesized mula sa mga dahon ng oak at mulberry at nakumpirma na ang mga pangkat ng polyphenol at iba pang mga molekula na nilalaman sa katas ng dahon ay may pananagutan sa proseso ng pagbawas.
Ang morpolohiya ng NZVI synthesized sa mga halaman (Fig. S2A, B) ay spherical at bahagyang hindi regular, na may average na laki ng butil na 23.09 ± 3.54 nm, gayunpaman ang mga pinagsama -samang chain ay sinusunod dahil sa mga puwersa ng van der Waals at ferromagnetism. Ang nakararami na butil at spherical na butil ng butil ay nasa mabuting kasunduan sa mga resulta ng SEM. Ang isang katulad na pagmamasid ay natagpuan ni Abdelfatah et al. Noong 2021 nang ginamit ang castor bean leaf extract sa synthesis ng NZVI11. Ang Ruelas Tuberosa Leaf Extract NPs na ginamit bilang isang pagbabawas ng ahente sa NZVI ay mayroon ding isang spherical na hugis na may diameter na 20 hanggang 40 nm26.
Ang mga imahe ng Hybrid RGO/NZVI Composite TEM (Fig. S2C-D) ay nagpakita na ang RGO ay isang basal na eroplano na may mga marginal folds at wrinkles na nagbibigay ng maraming mga site ng paglo-load para sa NZVI NPs; Ang lamellar morphology na ito ay nagpapatunay din sa matagumpay na katha ng RGO. Bilang karagdagan, ang mga NZVI NP ay may isang spherical na hugis na may mga sukat ng butil mula 5.32 hanggang 27 nm at naka -embed sa layer ng RGO na may halos pantay na pagpapakalat. Ang Eucalyptus leaf extract ay ginamit upang synthesize ang Fe NPS/RGO; Kinumpirma din ng mga resulta ng TEM na ang mga wrinkles sa layer ng RGO ay nagpabuti ng pagpapakalat ng mga Fe NP na higit sa purong Fe NPs at nadagdagan ang reaktibo ng mga composite. Ang magkatulad na mga resulta ay nakuha ng Bagheri et al. 28 Kapag ang composite ay gawa -gawa gamit ang mga diskarte sa ultrasonic na may average na laki ng iron nanoparticle na humigit -kumulang na 17.70 nm.
Ang FTIR spectra ng A. halimus, NZVI, GO, RGO, at RGO/NZVI composite ay ipinapakita sa Figs. 3a. Ang pagkakaroon ng mga pangkat na gumagana sa ibabaw sa mga dahon ng A. halimus ay lilitaw sa 3336 cm-1, na tumutugma sa mga polyphenols, at 1244 cm-1, na tumutugma sa mga pangkat ng carbonyl na ginawa ng protina. Ang iba pang mga grupo tulad ng Alkanes sa 2918 cm-1, ang mga alkenes sa 1647 cm-1 at co-o-co extension sa 1030 cm-1 ay na-obserbahan, na nagmumungkahi ng pagkakaroon ng mga sangkap ng halaman na kumikilos bilang mga ahente ng sealing at responsable para sa pagbawi mula sa Fe2+ hanggang Fe0 at pumunta sa RGO29. Sa pangkalahatan, ang spectra ng NZVI ay nagpapakita ng parehong mga pagsipsip ng pagsipsip bilang mapait na asukal, ngunit may isang bahagyang inilipat na posisyon. Ang isang matinding banda ay lilitaw sa 3244 cm-1 na nauugnay sa OH na lumalawak na mga panginginig ng boses (mga phenol), ang isang rurok sa 1615 ay tumutugma sa C = C, at ang mga banda sa 1546 at 1011 cm-1 ay bumangon dahil sa pag-unat ng C = O (polyphenols at flavonoid), ang CN -groups ng aromatic amines at aliphatic aminines ay napansin din sa 1310 CM-1 at 1190 CM-1, na sinusunod sa 1310 CM-1 at 1190 CM-1, na sinusunod sa 1310 CM-1 at 1190 CM-1, na sinusunod sa 1310 CM-1 at 1190 CM-1, na napansin sa 1310 CM-1 at 1190 CM-1, ayon sa pagkakabanggit13. Ang FTIR spectrum ng GO ay nagpapakita ng pagkakaroon ng maraming mga high-intensity na mga grupo na naglalaman ng oxygen, kabilang ang alkoxy (CO) na lumalawak na banda sa 1041 cm-1, ang epoxy (CO) na lumalawak na banda sa 1291 cm-1, c = o kahabaan. Ang isang banda ng C = C na lumalawak na mga panginginig ng boses sa 1619 cm-1, isang banda sa 1708 cm-1 at isang malawak na banda ng OH Group na lumalawak na mga panginginig ng boses sa 3384 cm-1 ay lumitaw, na kinumpirma ng pinabuting pamamaraan ng hummers, na matagumpay na nag-oxidize ang proseso ng grapiko. Kapag inihahambing ang mga composite ng RGO at RGO/NZVI na may GO spectra, ang intensity ng ilang mga pangkat na naglalaman ng oxygen, tulad ng OH sa 3270 cm-1, ay makabuluhang nabawasan, habang ang iba, tulad ng C = O sa 1729 cm-1, ay ganap na nabawasan. Nawala, na nagpapahiwatig ng matagumpay na pag-alis ng mga pangkat na naglalaman ng oxygen sa pamamagitan ng A. halimus extract. Ang mga bagong matalim na katangian ng mga taluktok ng RGO sa C = C na pag-igting ay sinusunod sa paligid ng 1560 at 1405 cm-1, na kinukumpirma ang pagbawas ng GO sa RGO. Ang mga pagkakaiba-iba mula 1043 hanggang 1015 cm-1 at mula 982 hanggang 918 cm-1 ay sinusunod, marahil dahil sa pagsasama ng materyal na halaman31,32. Ang Weng et al., 2018 ay napansin din ang isang makabuluhang pagpapalambing ng mga oxygenated functional groups sa GO, na kinukumpirma ang matagumpay na pagbuo ng RGO sa pamamagitan ng bioreduction, dahil ang mga eucalyptus leaf extract, na ginamit upang synthesize ang nabawasan na mga graphene oxide composite, ay nagpakita ng mas malapit na FTIR spectra ng mga pangkat na sangkap na functional na grupo. 33.
A. FTIR spectrum ng Gallium, NZVI, RGO, GO, Composite RGO/NZVI (A). Roentgenogrammy Composites RGO, GO, NZVI at RGO/NZVI (B).
Ang pagbuo ng RGO/NZVI at NZVI composite ay higit na nakumpirma ng mga pattern ng pagkakaiba-iba ng X-ray (Fig. 3B). Ang isang high-intensity Fe0 rurok ay sinusunod sa 2ɵ 44.5 °, na naaayon sa index (110) (JCPDS no. 06-0696) 11. Ang isa pang rurok sa 35.1 ° ng (311) na eroplano ay maiugnay sa magnetite Fe3O4, 63.2 ° ay maaaring nauugnay sa miller index ng (440) na eroplano dahil sa pagkakaroon ng ϒ-feooh (JCPDS no. 17-0536) 34. Ang x-ray pattern ng GO ay nagpapakita ng isang matalim na rurok sa 2ɵ 10.3 ° at isa pang rurok sa 21.1 °, na nagpapahiwatig ng kumpletong pag-iwas ng grapayt at pag-highlight ng pagkakaroon ng mga pangkat na naglalaman ng oxygen sa ibabaw ng GO35. Ang mga pinagsama -samang mga pattern ng RGO at RGO/NZVI ay naitala ang pagkawala ng mga katangian ng mga peak ng GO at ang pagbuo ng malawak na mga taluktok ng RGO sa 2ɵ 22.17 at 24.7 ° para sa RGO at RGO/NZVI composite, ayon sa pagkakabanggit, na kinumpirma ang matagumpay na pagbawi ng mga extract ng halaman. Gayunpaman, sa pinagsama -samang pattern ng RGO/NZVI, ang mga karagdagang taluktok na nauugnay sa lattice eroplano ng Fe0 (110) at BCC Fe0 (200) ay sinusunod sa 44.9 \ (^\ circ \) at 65.22 \ (^\ circ \), ayon sa pagkakabanggit.
Ang potensyal ng zeta ay ang potensyal sa pagitan ng isang ionic layer na nakakabit sa ibabaw ng isang maliit na butil at isang may tubig na solusyon na tumutukoy sa mga katangian ng electrostatic ng isang materyal at sinusukat ang katatagan nito37. Ang potensyal na pagtatasa ng Zeta ng halaman -synthesized NZVI, GO, at RGO/NZVI composite ay nagpakita ng kanilang katatagan dahil sa pagkakaroon ng mga negatibong singil ng -20.8, -22, at -27.4 mV, ayon sa pagkakabanggit, sa kanilang ibabaw, tulad ng ipinapakita sa Figure S1A -C. . Ang nasabing mga resulta ay naaayon sa ilang mga ulat na binabanggit na ang mga solusyon na naglalaman ng mga particle na may mga potensyal na halaga ng zeta na mas mababa sa -25 mV sa pangkalahatan ay nagpapakita ng isang mataas na antas ng katatagan dahil sa pagtanggi ng electrostatic sa pagitan ng mga particle na ito. Ang kumbinasyon ng RGO at NZVI ay nagbibigay -daan sa composite upang makakuha ng mas negatibong singil at sa gayon ay may mas mataas na katatagan kaysa sa alinman sa Go o NZVI lamang. Samakatuwid, ang kababalaghan ng electrostatic repulsion ay hahantong sa pagbuo ng matatag na mga composite ng RGO/NZVI39. Ang negatibong ibabaw ng GO ay nagbibigay -daan sa pantay na pagkalat sa isang may tubig na daluyan nang walang pag -iipon, na lumilikha ng kanais -nais na mga kondisyon para sa pakikipag -ugnay sa NZVI. Ang negatibong singil ay maaaring nauugnay sa pagkakaroon ng iba't ibang mga functional na grupo sa mapait na katas ng melon, na kinukumpirma din ang pakikipag -ugnayan sa pagitan ng GO at iron precursors at ang katas ng halaman upang mabuo ang RGO at NZVI, ayon sa pagkakabanggit, at ang RGO/NZVI complex. Ang mga compound ng halaman na ito ay maaari ring kumilos bilang mga ahente ng capping, dahil pinipigilan nila ang pagsasama -sama ng mga nagresultang nanoparticle at sa gayon ay madaragdagan ang kanilang katatagan40.
Ang elemental na komposisyon at mga estado ng valence ng mga composite ng NZVI at RGO/NZVI ay tinutukoy ng XPS (Fig. 4). Ang pangkalahatang pag -aaral ng XPS ay nagpakita na ang RGO/NZVI composite ay pangunahing binubuo ng mga elemento C, O, at FE, na naaayon sa pagma -map ng EDS (Fig. 4F -H). Ang C1S spectrum ay binubuo ng tatlong mga taluktok sa 284.59 eV, 286.21 eV at 288.21 eV na kumakatawan sa CC, CO at C = O, ayon sa pagkakabanggit. Ang O1S spectrum ay nahahati sa tatlong mga taluktok, kabilang ang 531.17 eV, 532.97 eV, at 535.45 eV, na itinalaga sa O = CO, CO, at walang mga grupo, ayon sa pagkakabanggit. Gayunpaman, ang mga taluktok sa 710.43, 714.57 at 724.79 eV ay tumutukoy sa Fe 2P3/2, Fe+3 at Fe P1/2, ayon sa pagkakabanggit. Ang XPS spectra ng NZVI (Fig. 4C-E) ay nagpakita ng mga taluktok para sa mga elemento C, O, at Fe. Ang mga taluktok sa 284.77, 286.25, at 287.62 eV ay kumpirmahin ang pagkakaroon ng mga haluang metal na bakal, habang tinutukoy nila ang CC, C-OH, at CO, ayon sa pagkakabanggit. Ang O1S spectrum ay tumutugma sa tatlong mga taluktok na C -O/iron carbonate (531.19 eV), hydroxyl radical (532.4 eV) at O -C = O (533.47 eV). Ang rurok sa 719.6 ay naiugnay sa Fe0, habang ang Feooh ay nagpapakita ng mga taluktok sa 717.3 at 723.7 eV, bilang karagdagan, ang rurok sa 725.8 EV ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng Fe2O342.43.
Ang mga pag -aaral ng XPS ng mga composite ng NZVI at RGO/NZVI, ayon sa pagkakabanggit (A, B). Buong spectra ng NZVI C1S (C), Fe2P (D), at O1S (E) at RGO/NZVI C1S (F), Fe2P (G), O1S (H) composite.
Ang N2 adsorption/desorption isotherm (Fig. 5A, B) ay nagpapakita na ang mga komposisyon ng NZVI at RGO/NZVI ay kabilang sa uri II. Bilang karagdagan, ang tukoy na lugar ng ibabaw (SBET) ng NZVI ay nadagdagan mula 47.4549 hanggang 152.52 m2/g pagkatapos ng pagbulag sa RGO. Ang resulta na ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagbaba ng mga magnetic na katangian ng NZVI pagkatapos ng pagbulag ng RGO, sa gayon binabawasan ang pagsasama -sama ng butil at pagtaas ng lugar ng ibabaw ng mga composite. Bilang karagdagan, tulad ng ipinapakita sa Fig. 5C, ang dami ng pore (8.94 nm) ng composite ng RGO/NZVI ay mas mataas kaysa sa orihinal na NZVI (2.873 nm). Ang resulta na ito ay sumasang-ayon sa El-Monaem et al. 45.
Upang masuri ang kapasidad ng adsorption upang alisin ang DC sa pagitan ng mga composite ng RGO/NZVI at ang orihinal na NZVI depende sa pagtaas ng paunang konsentrasyon, ang isang paghahambing ay ginawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang palaging dosis ng bawat adsorbent (0.05 g) sa DC sa iba't ibang mga paunang konsentrasyon. Sinisiyasat na solusyon [25]. –100 mg L -1] sa 25 ° C. Ang mga resulta ay nagpakita na ang kahusayan sa pag-alis (94.6%) ng composite ng RGO/NZVI ay mas mataas kaysa sa orihinal na NZVI (90%) sa isang mas mababang konsentrasyon (25 mg L-1). Gayunpaman, kapag ang panimulang konsentrasyon ay nadagdagan sa 100 mg L-1, ang kahusayan sa pag-alis ng RGO/NZVI at magulang NZVI ay bumaba sa 70% at 65%, ayon sa pagkakabanggit (Larawan 6A), na maaaring dahil sa mas kaunting mga aktibong site at pagkasira ng mga particle ng NZVI. Sa kabaligtaran, ang RGO/NZVI ay nagpakita ng isang mas mataas na kahusayan ng pag -alis ng DC, na maaaring sanhi ng isang synergistic na epekto sa pagitan ng RGO at NZVI, kung saan ang mga matatag na aktibong site na magagamit para sa adsorption ay mas mataas, at sa kaso ng RGO/NZVI, mas maraming DC ang maaaring i -adsorbed kaysa sa buo na NZVI. Bilang karagdagan, sa fig. Ipinapakita ng 6b na ang kapasidad ng adsorption ng RGO/NZVI at NZVI composite ay nadagdagan mula 9.4 mg/g hanggang 30 mg/g at 9 mg/g, ayon sa pagkakabanggit, na may pagtaas sa paunang konsentrasyon mula 25-100 mg/L. -1.1 hanggang 28.73 mg g-1. Samakatuwid, ang rate ng pag -alis ng DC ay negatibong nakakaugnay sa paunang konsentrasyon ng DC, na dahil sa limitadong bilang ng mga sentro ng reaksyon na suportado ng bawat adsorbent para sa adsorption at pag -alis ng DC sa solusyon. Kaya, maaari itong tapusin mula sa mga resulta na ang mga composite ng RGO/NZVI ay may mas mataas na kahusayan ng adsorption at pagbawas, at ang RGO sa komposisyon ng RGO/NZVI ay maaaring magamit pareho bilang isang adsorbent at bilang isang materyal na carrier.
Ang kahusayan sa pag-alis at kapasidad ng adsorption ng DC para sa RGO/NZVI at NZVI composite ay (A, B) [CO = 25 mg L-1-100 mg L-1, t = 25 ° C, dosis = 0.05 g], pH. sa kapasidad ng adsorption at kahusayan sa pag -alis ng DC sa mga composite ng RGO/NZVI (C) [CO = 50 mg L -1, pH = 3-111, t = 25 ° C, dosis = 0.05 g].
Ang solusyon ng pH ay isang kritikal na kadahilanan sa pag -aaral ng mga proseso ng adsorption, dahil nakakaapekto ito sa antas ng ionization, speciation, at ionization ng adsorbent. Ang eksperimento ay isinasagawa sa 25 ° C na may palaging dosis ng adsorbent (0.05 g) at isang paunang konsentrasyon ng 50 mg L-1 sa saklaw ng pH (3-111). Ayon sa isang pagsusuri sa panitikan46, ang DC ay isang molekulang amphiphilic na may maraming mga ionizable functional group (phenols, amino groups, alcohols) sa iba't ibang antas ng pH. Bilang isang resulta, ang iba't ibang mga pag -andar ng DC at ang mga kaugnay na istruktura sa ibabaw ng RGO/NZVI composite ay maaaring makipag -ugnay sa electrostatically at maaaring umiiral bilang mga cation, zwitterions, at anion, ang molekula ng DC ay umiiral bilang cationic (DCH3+) sa pH <3.3, Zwitterionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 at anionic (DCH− o DC2−) sa PH 7.7. Bilang isang resulta, ang iba't ibang mga pag-andar ng DC at ang mga kaugnay na istruktura sa ibabaw ng RGO/NZVI composite ay maaaring makipag-ugnay sa electrostatically at maaaring umiiral bilang mga cation, zwitterions, at anion, ang molekula ng DC ay umiiral bilang cationic (DCH3+) sa pH <3.3, Zwitterionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 at anionic (DCH- o DC2-) sa pH 7.7. В ф ф ф ф ф? электростатически и могут существовать В Виде катионов, цВиттер -ионов и анион, молеemp катиона (dch3+) при рн <3,3, цвиттер-network Bilang isang resulta, ang iba't ibang mga pag -andar ng DC at mga kaugnay na istruktura sa ibabaw ng RGO/NZVI composite ay maaaring makipag -ugnay sa electrostatically at maaaring umiiral sa anyo ng mga cations, zwitterions, at anion; Ang molekula ng DC ay umiiral bilang isang cation (DCH3+) sa pH <3.3; Ionic (dch20) 3.3 <pH <7.7 at anionic (DCH- o DC2-) sa pH 7.7.因此 ， DC 的各种功能和 RGO/NZVI 复合材料表面的相关结构可能会发生静电相互作用 ， 并可能以阳离子、两性离子和阴离子的形式存在 ， DC 分子在 PH <3.3 时以阳离子 (DCH3+) 的形式存在 ， 两性离子 (DCH20) 3.3 <pH <7.7 和阴离子 (DCH- 或 DC2-) 在 PH 7.7。因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可能 会 发生 静电 相互 并 并 可能 以 阳离子 两 性 阴离子 形式 ， ， 并 分子 在 在 阳离子 两 性 阴离子 形式 ， ， ， 分子 在 pH <3.3 时 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 (dch3+) 形式存在 ， 两性离子 两性离子 两性离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子和阴离子 (dch- 或 DC2-) 在 pH 7.7。 С ф ф ф р р с ф с д и нодственных им стрugin электростатические Взаимодействия и существовать В Виде катионов, цвитер -ионов и аниоuring, катионныии (ццц3+) при рн <3,3. Samakatuwid, ang iba't ibang mga pag -andar ng DC at mga kaugnay na istruktura sa ibabaw ng RGO/NZVI composite ay maaaring makapasok sa mga pakikipag -ugnay sa electrostatic at umiiral sa anyo ng mga cations, zwitterions, at anion, habang ang mga molekula ng DC ay cationic (DCH3+) sa pH <3.3. Он существует В Виде цВитер-иона (dch20) при 3,3 <pH <7,7 и аниона (dch- или DC2-) при pH 7,7. Ito ay umiiral bilang isang Zwitterion (DCH20) sa 3.3 <pH <7.7 at isang anion (DCH- o DC2-) sa pH 7.7.Sa pagtaas ng pH mula 3 hanggang 7, ang kapasidad ng adsorption at kahusayan ng pag -alis ng DC ay nadagdagan mula sa 11.2 mg/g (56%) hanggang 17 mg/g (85%) (Fig. 6C). Gayunpaman, habang tumaas ang pH sa 9 at 11, ang kapasidad ng adsorption at kahusayan sa pag -alis ay nabawasan, mula sa 10.6 mg/g (53%) hanggang 6 mg/g (30%), ayon sa pagkakabanggit. Sa pagtaas ng pH mula 3 hanggang 7, ang mga DC ay pangunahing umiiral sa anyo ng mga zwitterion, na ginawa silang halos hindi electrostatically na naakit o tinanggihan ng mga composite ng RGO/NZVI, na nakararami sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa electrostatic. Habang tumaas ang pH sa itaas ng 8.2, ang ibabaw ng adsorbent ay negatibong sisingilin, sa gayon ang kapasidad ng adsorption ay nabawasan at nabawasan dahil sa pagtanggi ng electrostatic sa pagitan ng negatibong sisingilin na doxycycline at ang ibabaw ng adsorbent. Ang kalakaran na ito ay nagmumungkahi na ang DC adsorption sa RGO/NZVI composite ay lubos na nakasalalay sa pH, at ang mga resulta ay nagpapahiwatig din na ang mga composite ng RGO/NZVI ay angkop bilang mga adsorbents sa ilalim ng acidic at neutral na mga kondisyon.
Ang epekto ng temperatura sa adsorption ng isang may tubig na solusyon ng DC ay isinasagawa sa (25-55 ° C). Ipinapakita ng Figure 7A ang epekto ng pagtaas ng temperatura sa kahusayan ng pag -alis ng DC antibiotics sa RGO/NZVI, malinaw na ang kapasidad ng pag -alis at kapasidad ng adsorption ay nadagdagan mula sa 83.44% at 13.9 mg/g hanggang 47% at 7.83 mg/g. , ayon sa pagkakabanggit. Ang makabuluhang pagbaba na ito ay maaaring dahil sa isang pagtaas sa thermal energy ng mga DC ion, na humahantong sa desorption47.
Epekto ng temperatura sa kahusayan sa pag -alis at kapasidad ng adsorption ng CD sa mga composite ng RGO/NZVI (a) [CO = 50 mg L -1, pH = 7, dosis = 0.05 g], ang adsorbent na dosis sa kahusayan ng pag -alis at kahusayan ng pag -alis ng CD na epekto ng paunang konsentrasyon sa kapasidad ng adsorption at kahusayan ng pag -alis ng DC sa RGO/NSVI composite (B) 7, t = 25 ° C] (C, D) [CO = 25-100 mg L -1, pH = 7, t = 25 ° C, dosis = 0.05 g].
Ang epekto ng pagtaas ng dosis ng pinagsama -samang adsorbent RGO/NZVI mula sa 0.01 g hanggang 0.07 g sa kahusayan ng pag -alis at kapasidad ng adsorption ay ipinapakita sa Fig. 7b. Ang isang pagtaas sa dosis ng adsorbent na humantong sa pagbawas sa kapasidad ng adsorption mula sa 33.43 mg/g hanggang 6.74 mg/g. Gayunpaman, sa pagtaas ng dosis ng adsorbent mula sa 0.01 g hanggang 0.07 g, ang pagtaas ng kahusayan sa pag -alis mula sa 66.8% hanggang 96%, na, nang naaayon, ay maaaring nauugnay sa isang pagtaas sa bilang ng mga aktibong sentro sa nanocomposite na ibabaw.
Ang epekto ng paunang konsentrasyon sa kapasidad ng adsorption at kahusayan sa pag-alis [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, dosis 0.05 g] ay pinag-aralan. Kapag ang paunang konsentrasyon ay nadagdagan mula sa 25 mg L-1 hanggang 100 mg L-1, ang porsyento ng pag-alis ng RGO/NZVI composite ay nabawasan mula sa 94.6% hanggang 65% (Fig. 7C), marahil dahil sa kawalan ng nais na mga aktibong site. . Ang mga adsorbs malaking konsentrasyon ng DC49. Sa kabilang banda, habang tumaas ang paunang konsentrasyon, ang kapasidad ng adsorption ay nadagdagan din mula 9.4 mg/g hanggang 30 mg/g hanggang maabot ang balanse (Fig. 7D). Ang hindi maiiwasang reaksyon na ito ay dahil sa isang pagtaas ng puwersa sa pagmamaneho na may paunang konsentrasyon ng DC na mas malaki kaysa sa paglaban sa paglipat ng mass ng DC ion upang maabot ang ibabaw ng 50 ng composite ng RGO/NZVI.
Ang oras ng pakikipag -ugnay at pag -aaral ng kinetic ay naglalayong maunawaan ang oras ng balanse ng adsorption. Una, ang halaga ng DC na na -adsorbed sa unang 40 minuto ng oras ng contact ay humigit -kumulang kalahati ng kabuuang halaga na na -adsorbed sa buong oras (100 minuto). Habang ang mga molekula ng DC sa solusyon ay bumangga na nagiging sanhi ng mga ito na mabilis na lumipat sa ibabaw ng composite ng RGO/NZVI na nagreresulta sa makabuluhang adsorption. Matapos ang 40 min, ang DC adsorption ay tumaas nang paunti -unti at dahan -dahan hanggang sa naabot ang balanse pagkatapos ng 60 min (Fig. 7D). Dahil ang isang makatwirang halaga ay na-adsorbed sa loob ng unang 40 minuto, magkakaroon ng mas kaunting mga banggaan na may mga molekula ng DC at mas kaunting mga aktibong site ang magagamit para sa mga molekula na hindi inayos. Samakatuwid, ang rate ng adsorption ay maaaring mabawasan51.
Upang mas maunawaan ang mga kinetics ng adsorption, ang mga linya ng linya ng pseudo unang pagkakasunud -sunod (Fig. 8a), pseudo pangalawang pagkakasunud -sunod (Fig. 8B), at Elovich (Fig. 8C) kinetic models ay ginamit. Mula sa mga parameter na nakuha mula sa mga pag -aaral ng kinetic (Table S1), malinaw na ang modelo ng pseudosecond ay ang pinakamahusay na modelo para sa paglalarawan ng mga kinetikong adsorption, kung saan ang halaga ng R2 ay nakatakda nang mas mataas kaysa sa iba pang dalawang modelo. Mayroon ding pagkakapareho sa pagitan ng kinakalkula na mga kapasidad ng adsorption (QE, CAL). Ang pseudo-pangalawang pagkakasunud-sunod at ang mga pang-eksperimentong halaga (QE, exp.) Ay karagdagang katibayan na ang pseudo-pangalawang order ay isang mas mahusay na modelo kaysa sa iba pang mga modelo. Tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 1, ang mga halaga ng α (paunang rate ng adsorption) at β (pare -pareho ang pagsipsip) ay nagpapatunay na ang rate ng adsorption ay mas mataas kaysa sa rate ng pagsipsip, na nagpapahiwatig na ang DC ay may posibilidad na mag -adsorb nang mahusay sa composite ng RGO/NZVI52. .
Linear adsorption kinetic plots ng pseudo-segundo order (a), pseudo-first order (b) at elovich (c) [Co = 25-100 mg l-1, pH = 7, t = 25 ° C, dosis = 0.05 g].
Ang mga pag -aaral ng mga isotherms ng adsorption ay tumutulong upang matukoy ang kapasidad ng adsorption ng adsorbent (RGO/NRVI composite) sa iba't ibang mga adsorbate concentrations (DC) at temperatura ng system. Ang maximum na kapasidad ng adsorption ay kinakalkula gamit ang Langmuir isotherm, na nagpapahiwatig na ang adsorption ay homogenous at kasama ang pagbuo ng isang adsorbate monolayer sa ibabaw ng adsorbent nang walang pakikipag -ugnayan sa pagitan ng mga ito53. Dalawang iba pang malawak na ginagamit na mga modelo ng isotherm ay ang mga modelo ng Freundlich at Temkin. Bagaman ang modelo ng Freundlich ay hindi ginagamit upang makalkula ang kapasidad ng adsorption, nakakatulong itong maunawaan ang heterogenous na proseso ng adsorption at ang mga bakante sa adsorbent ay may iba't ibang energies, habang ang modelo ng Temkin ay tumutulong upang maunawaan ang mga pisikal at kemikal na katangian ng adsorption54.
Ang mga figure 9A-C ay nagpapakita ng mga linya ng linya ng mga modelo ng Langmuir, Freindlich, at Temkin, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga halaga ng R2 na kinakalkula mula sa mga linya ng linya ng Freundlich (Fig. 9a) at Langmuir (Fig. 9B) at ipinakita sa Talahanayan 2 ay nagpapakita na ang DC adsorption sa composite ng RGO/NZVI ay sumusunod sa freundlich (0.996) at langmuir (0.988) isotherm models at temkin (0.985). Ang maximum na kapasidad ng adsorption (QMAX), na kinakalkula gamit ang modelo ng isotherm ng Langmuir, ay 31.61 mg g-1. Bilang karagdagan, ang kinakalkula na halaga ng dimensionless separation factor (RL) ay nasa pagitan ng 0 at 1 (0.097), na nagpapahiwatig ng isang kanais -nais na proseso ng adsorption. Kung hindi man, ang kinakalkula na freundlich na pare -pareho (n = 2.756) ay nagpapahiwatig ng isang kagustuhan para sa proseso ng pagsipsip na ito. Ayon sa linear na modelo ng temkin isotherm (Fig. 9C), ang adsorption ng DC sa RGO/NZVI composite ay isang pisikal na proseso ng adsorption, dahil ang B ay ˂ 82 kJ mol-1 (0.408) 55. Bagaman ang pisikal na adsorption ay karaniwang pinagsama ng mahina na pwersa ng van der Waals, ang direktang kasalukuyang adsorption sa RGO/NZVI composite ay nangangailangan ng mababang energies ng adsorption [56, 57].
Freundlich (a), langmuir (b), at temkin (c) linear adsorption isotherms [CO = 25-100 mg l -1, pH = 7, t = 25 ° C, dosis = 0.05 g]. Plot ng equation ng Van't Hoff para sa DC adsorption ng RGO/NZVI composite (D) [CO = 25-100 mg L-1, pH = 7, t = 25-55 ° C at dosis = 0.05 g].
Upang masuri ang epekto ng pagbabago ng temperatura ng reaksyon sa pag -alis ng DC mula sa mga composite ng RGO/NZVI, mga thermodynamic na mga parameter tulad ng pagbabago ng entropy (ΔS), pagbabago ng enthalpy (ΔH), at libreng pagbabago ng enerhiya (ΔG) ay kinakalkula mula sa mga equation. 3 at 458.
kung saan \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{c} _ {e}} \) - thermodynamic equilibrium pare -pareho, ceil at cae - rgo sa solusyon, ayon sa pagkakabanggit /nzvi dc concentrations sa ibabaw equilibrium. Ang R at RT ay ang gas pare -pareho at temperatura ng adsorption, ayon sa pagkakabanggit. Ang pag -plot ng ln ke laban sa 1/t ay nagbibigay ng isang tuwid na linya (Fig. 9d) mula sa kung saan maaaring matukoy ang ∆s at ∆H.
Ang isang negatibong halaga ng ΔH ay nagpapahiwatig na ang proseso ay exothermic. Sa kabilang banda, ang halaga ng ΔH ay nasa loob ng proseso ng pisikal na adsorption. Ang mga negatibong halaga ng ΔG sa Talahanayan 3 ay nagpapahiwatig na ang adsorption ay posible at kusang. Ang mga negatibong halaga ng Δs ay nagpapahiwatig ng isang mataas na pag -order ng mga molekula ng adsorbent sa likidong interface (Talahanayan 3).
Inihahambing ng talahanayan 4 ang composite ng RGO/NZVI sa iba pang mga adsorbents na iniulat sa mga nakaraang pag -aaral. Malinaw na ang VGO/NCVI composite ay may mataas na kapasidad ng adsorption at maaaring maging isang promising material para sa pag -alis ng DC antibiotics mula sa tubig. Bilang karagdagan, ang adsorption ng RGO/NZVI composite ay isang mabilis na proseso na may isang oras ng pagkakapantay -pantay na 60 min. Ang mahusay na mga katangian ng adsorption ng mga composite ng RGO/NZVI ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng synergistic na epekto ng RGO at NZVI.
Ang mga figure 10a, b ay naglalarawan ng mekanismo ng makatuwiran para sa pag -alis ng mga DC antibiotics ng RGO/NZVI at NZVI complex. Ayon sa mga resulta ng mga eksperimento sa epekto ng pH sa kahusayan ng adsorption ng DC, na may pagtaas sa pH mula 3 hanggang 7, ang DC adsorption sa composite ng RGO/NZVI ay hindi kinokontrol ng mga pakikipag -ugnay sa electrostatic, dahil ito ay kumilos bilang isang zwitterion; Samakatuwid, ang isang pagbabago sa halaga ng pH ay hindi nakakaapekto sa proseso ng adsorption. Kasunod nito, ang mekanismo ng adsorption ay maaaring kontrolado ng mga pakikipag-ugnay na hindi electrostatic tulad ng hydrogen bonding, hydrophobic effects, at π-π stacking na pakikipag-ugnay sa pagitan ng RGO/NZVI composite at DC66. Kilalang -kilala na ang mekanismo ng aromatic adsorbates sa mga ibabaw ng layered graphene ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga pakikipag -ugnay sa π -π bilang pangunahing puwersa sa pagmamaneho. Ang composite ay isang layered na materyal na katulad ng graphene na may maximum na pagsipsip sa 233 nm dahil sa paglipat ng π-π*. Batay sa pagkakaroon ng apat na aromatic singsing sa molekular na istraktura ng DC adsorbate, na-hypothesize namin na mayroong isang mekanismo ng π-π-stacking na pakikipag-ugnay sa pagitan ng aromatic DC (π-electron acceptor) at ang rehiyon na mayaman sa π-electrons papunta sa ibabaw ng RGO. /NZVI Composites. Bilang karagdagan, tulad ng ipinapakita sa FIG. 10B, ang mga pag -aaral ng FTIR ay isinagawa upang pag -aralan ang pakikipag -ugnay ng molekular ng mga composite ng RGO/NZVI na may DC, at ang FTIR spectra ng RGO/NZVI composite pagkatapos ng DC adsorption ay ipinapakita sa Figure 10B. 10b. Ang isang bagong rurok ay sinusunod sa 2111 cm-1, na tumutugma sa pag-vibrate ng balangkas ng C = C bond, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng kaukulang mga organikong functional na grupo sa ibabaw ng 67 RGO/NZVI. Ang iba pang mga peaks ay lumipat mula 1561 hanggang 1548 cm-1 at mula 1399 hanggang 1360 cm-1, na kinukumpirma din na ang mga pakikipag-ugnay sa π-π ay may mahalagang papel sa adsorption ng graphene at organikong pollutants68,69. Matapos ang adsorption ng DC, ang intensity ng ilang mga pangkat na naglalaman ng oxygen, tulad ng OH, ay nabawasan sa 3270 cm-1, na nagmumungkahi na ang bonding ng hydrogen ay isa sa mga mekanismo ng adsorption. Kaya, batay sa mga resulta, ang DC adsorption sa RGO/NZVI composite ay nangyayari higit sa lahat dahil sa π-π stacking interaction at H-bond.
Ang makatwirang mekanismo ng adsorption ng DC antibiotics ng RGO/NZVI at NZVI complexes (A). FTIR adsorption spectra ng DC sa RGO/NZVI at NZVI (B).
Ang intensity ng mga bandang pagsipsip ng NZVI sa 3244, 1615, 1546, at 1011 cm - 1 ay nadagdagan pagkatapos ng adsorption ng DC sa NZVI (Fig. 10B) kumpara sa NZVI, na dapat na nauugnay sa pakikipag -ugnay sa mga posibleng pag -andar ng mga pangkat ng carboxylic acid o mga grupo sa DC. Gayunpaman, ang mas mababang porsyento ng paghahatid sa lahat ng mga sinusunod na banda ay nagpapahiwatig ng walang makabuluhang pagbabago sa kahusayan ng adsorption ng phytosynthetic adsorbent (NZVI) kumpara sa NZVI bago ang proseso ng adsorption. Ayon sa ilang pananaliksik sa pag -alis ng DC na may NZVI71, kapag ang reaksyon ng NZVI sa H2O, ang mga electron ay pinakawalan at pagkatapos ay ginagamit ang H+ upang makagawa ng lubos na mababawas na aktibong hydrogen. Sa wakas, ang ilang mga cationic compound ay tumatanggap ng mga electron mula sa aktibong hydrogen, na nagreresulta sa -C = N at -C = C-, na kung saan ay naiugnay sa paghahati ng singsing ng benzene.
Oras ng Mag-post: Nob-14-2022