Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümünde sınırlı CSS desteği vardır. En iyi deneyim için, güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı öneririz (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu devre dışı bırakın). Bu arada, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan oluşturacağız.
Bu çalışmada, RGO/NZVI kompozitleri, daha az zararlı kimyasal sentez gibi “yeşil” kimya prensiplerine uymak için bir indirgeyici ajan ve stabilizatör olarak sophora sarımsı yaprak ekstraktı kullanılarak basit ve çevre dostu bir prosedür kullanılarak sentezlendi. Başarılı kompozit üretimi gösteren SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR ve Zeta potansiyeli gibi kompozitlerin başarılı sentezini doğrulamak için çeşitli araçlar kullanılmıştır. Yeni kompozitlerin ve saf NZVI'nin antibiyotik doksisiklin çeşitli başlangıç konsantrasyonlarında çıkarma kapasitesi, RGO ve NZVI arasındaki sinerjistik etkiyi araştırmak için karşılaştırıldı. 25 mg L-1, 25 ° C ve 0.05g giderme koşulları altında, saf NZVI'nın adsorptif çıkarma oranı%90 iken, RGO/NZVI kompoziti tarafından doksisiklin adsorptif kaldırma oranı%94.6'ya ulaşarak NZVI ve RGO'yu doğruladı. Adsorpsiyon işlemi sahte bir saniyelik bir sıraya karşılık gelir ve 25 ° C'de ve pH 7'de maksimum adsorpsiyon kapasitesine sahip Freundlich modeli ile iyi bir uyum içindedir. DC'nin çıkarılması için makul bir mekanizma önerilmiştir. Ek olarak, altı ardışık rejenerasyon döngüsünden sonra RGO/NZVI kompozitinin yeniden kullanılabilirliği% 60 idi.
Su kıtlığı ve kirliliği artık tüm ülkeler için ciddi bir tehdittir. Son yıllarda, su kirliliği, özellikle antibiyotik kirliliği, COVID-19 pandemisi sırasında artan üretim ve tüketim nedeniyle artmıştır1,2,3. Bu nedenle, atık suda antibiyotiklerin ortadan kaldırılması için etkili bir teknolojinin geliştirilmesi acil bir görevdir.
Tetrasiklin grubundan dirençli yarı sentetik antibiyotiklerden biri doksisiklin (DC) 4,5'tir. Yeraltı suyu ve yüzey sularındaki DC kalıntılarının metabolize edilemeyeceği, sadece% 20-50'si metabolize edildiği ve geri kalanı çevreye salınarak ciddi çevre ve sağlık sorunlarına neden olduğu bildirilmiştir.
Düşük seviyelerde DC'ye maruz kalma, sucul fotosentetik mikroorganizmaları öldürebilir, antimikrobiyal bakterilerin yayılmasını tehdit edebilir ve antimikrobiyal direnci arttırabilir, bu nedenle bu kirletici atık sudan çıkarılmalıdır. DC'nin sudaki doğal bozulması çok yavaş bir işlemdir. Fotoliz, biyodegradasyon ve adsorpsiyon gibi fiziko-kimyasal süreçler sadece düşük konsantrasyonlarda ve çok düşük oranlarda bozulabilir7,8. Bununla birlikte, en ekonomik, basit, çevre dostu, kullanımı kolay ve verimli yöntem adsorpsiyon 9,10'dur.
Nano Zero Valent Iron (NZVI), metronidazol, diazepam, sefrofloksasin, kloramfenikol ve tetrasiklin dahil olmak üzere birçok antibiyotiği sudan uzaklaştırabilen çok güçlü bir malzemedir. Bu yetenek, NZVI'nin yüksek reaktivite, geniş yüzey alanı ve çok sayıda harici bağlanma bölgesi gibi inanılmaz özelliklerden kaynaklanmaktadır11. Bununla birlikte, NZVI, van der kuyu kuvvetleri ve yüksek manyetik özellikler nedeniyle sulu ortamlarda agregasyona eğilimlidir, bu da NZVI10,12'nin reaktivitesini inhibe eden oksit tabakalarının oluşumu nedeniyle kirleticilerin çıkarılmasında etkinliğini azaltır. NZVI partiküllerinin toplanması, yüzeylerini yüzey aktif cisimleri ve polimerlerle değiştirerek veya çevredeki stabilitelerini iyileştirmek için uygun bir yaklaşım olduğu kanıtlanmış kompozitler şeklinde diğer nanomalzemelerle birleştirerek azaltılabilir13,14.
Grafen, bir petek kafesinde düzenlenmiş SP2-hibridize karbon atomlarından oluşan iki boyutlu bir karbon nanomateryalidir. Geniş bir yüzey alanına, önemli mekanik mukavemete, mükemmel elektrokatalitik aktiviteye, yüksek termal iletkenliğe, hızlı elektron hareketliliğine ve yüzeyinde inorganik nanopartikülleri desteklemek için uygun bir taşıyıcı malzemeye sahiptir. Metal nanoparçacıklar ve grafen kombinasyonu, her bir malzemenin bireysel faydalarını büyük ölçüde aşabilir ve üstün fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle, daha verimli su arıtma için nanopartiküllerin optimal dağılımını sağlar15.
Bitki özleri, azaltılmış grafen oksit (RGO) ve NZVI sentezinde yaygın olarak kullanılan zararlı kimyasal indirgeme maddelerine en iyi alternatiftir, çünkü bunlar mevcut, ucuz, tek adımlı, çevresel olarak güvenlidir ve azaltıcı maddeler olarak kullanılabilir. Flavonoidler ve fenolik bileşikler gibi bir dengeleyici görevi görür. Bu nedenle, bu çalışmada RGO/NZVI kompozitlerinin sentezi için bir onarım ve kapanış maddesi olarak atriplex Halimus L. yaprak ekstresi kullanılmıştır. Amaranthaceae ailesinden atriplex halimus, geniş bir coğrafi menzil olan azot seven çok yıllık bir çalıdır16.
Mevcut literatüre göre, atriplex halimus (A. Halimus) ilk olarak RGO/NZVI kompozitlerini ekonomik ve çevre dostu bir sentez yöntemi olarak yapmak için kullanıldı. Böylece, bu çalışmanın amacı dört kısımdan oluşur: (1) A. halimus su yaprak ekstraktı kullanılarak RGO/NZVI ve ebeveyn NZVI kompozitlerinin fitosentezi, (2) başarılı imalatlarını doğrulamak için çoklu yöntemler kullanılarak çoklu yöntemler kullanılarak, fitosentezlenmiş kompozitlerin karakterizasyonu, (3) adsing ve nzvi'nin adsing ve nzVI'ların, rgo ve nzvi'nin düzensiz etkilerini incelemek için, rgo ve nzVI'nin düzenlenmesinde sinergistik etkiyi inceleyin. Doksisiklin antibiyotikler farklı reaksiyon parametreleri altında, adsorpsiyon işleminin koşullarını optimize edin, (3) İşleme döngüsünden sonra çeşitli sürekli tedavilerdeki kompozit malzemeleri araştırın.
Doksisiklin hidroklorür (DC, mm = 480.90, kimyasal formül C22H24N2O · HCL,%98), demir klorür hekzahidrat (FECL3.6H2O,%97), Sigma-Aldrich'ten satın alınan grafit tozu. Sodyum hidroksit (NaOH,%97), etanol (C2H5OH,%99.9) ve hidroklorik asit (HC1,%37) ABD, ABD'den satın alındı. NACL, KCL, CACL2, MNCL2 ve MGCL2, Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd'den satın alındı. Tüm reaktifler yüksek analitik saflıktadır. Tüm sulu çözeltileri hazırlamak için çift damıtılmış su kullanıldı.
A. Halimus'un temsili örnekleri Nil Deltası'ndaki doğal yaşam alanlarından ve Mısır'ın Akdeniz kıyısındaki topraklardan toplanmıştır. Bitki materyali geçerli ulusal ve uluslararası kılavuzlara uygun olarak toplanmıştır17. Manal Fawzi, Boulos18'e göre bitki örnekleri tespit etti ve İskenderiye Üniversitesi Çevre Bilimleri Bölümü, incelenen bitki türlerinin bilimsel amaçlar için toplanmasına izin veriyor. Örnek kuponlar Tanta Üniversitesi Herbaryum (TANE), kuponlar no. 14 122–14 127, yatırılan malzemelere erişim sağlayan bir kamu herbaryumu. Ek olarak, tozu veya kiri çıkarmak için, bitkinin yapraklarını küçük parçalar halinde kesin, 3 kez musluk ve damıtılmış su ile durulayın ve daha sonra 50 ° C'de kuruyun. Bitki ezildi, 5 g ince toz 100 mL damıtılmış su içine daldırıldı ve bir özüt elde etmek için 20 dakika boyunca 70 ° C'de karıştırıldı. Elde edilen Bacillus nicotianae özütü, Whatman filtre kağıdından süzüldü ve daha fazla kullanım için 4 ° C'de temiz ve sterilize edilmiş tüplerde saklandı.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, Go, modifiye hummers yöntemi ile grafit tozundan yapılmıştır. 10 mg GO tozu, sonikasyon altında 30 dakika boyunca 50 mL deiyonize su içinde dağıtıldı ve daha sonra 0.9 g FECL3 ve 2.9 g NAAC 60 dakika karıştırıldı. Karıştırılan çözeltiye karıştırma ile 20 mL atripleks yaprak ekstresi ilave edildi ve 8 saat boyunca 80 ° C'de bırakıldı. Ortaya çıkan siyah süspansiyon süzüldü. Hazırlanan nanokompozitler etanol ve bidistile su ile yıkandı ve daha sonra 12 saat boyunca 50 ° C'de bir vakum fırında kurutuldu.
RGO/NZVI ve NZVI komplekslerinin yeşil sentezinin şematik ve dijital fotoğrafları ve atriplex halimus özü kullanılarak kontamine sudan DC antibiyotiklerinin çıkarılması.
Kısaca, Şekil 1'de gösterildiği gibi, 0.05 m Fe3+ iyonu içeren 10 mL'lik bir demir klorür çözeltisi, ılımlı ısıtma ve karıştırma ile 60 dakika boyunca 20 ml'lik bir acı yaprak ekstraktı çözeltisine düştüğü için, daha sonra 15 dakika ile yıkanmış olan ve daha sonra, daha sonra 3 zamanla yıkanan bir şekilde, çözelti, daha sonra, daha sonra 3 zamanla yıkanmış bir şekilde eklendi. Gece boyunca 60 ° C'de vakum fırını.
200-800 nm tarama aralığında Bitki-Sentezli RGO/NZVI ve NZVI kompozitleri UV-görünür spektroskopi (T70/T80 serisi UV/Vis spektrofotometreleri, PG Instruments Ltd, İngiltere) ile karakterize edildi. RGO/NZVI ve NZVI kompozitlerinin topografyasını ve boyut dağılımını analiz etmek için, TEM spektroskopisi (Joel, JEM-2100F, Japonya, hızlandırma 200 kV) kullanıldı. Geri kazanım ve stabilizasyon işleminden sorumlu bitki ekstrelerinde yer alabilecek fonksiyonel grupları değerlendirmek için FT-IR spektroskopisi gerçekleştirildi (4000-600 cm-1 aralığında Jasco spektrometresi). Ek olarak, sentezlenen nanomalzemelerin yüzey yükünü incelemek için bir Zeta potansiyel analizörü (Zetasizer Nano ZS Malvern) kullanıldı. Toz nanomalzemelerinin X-ışını kırınım ölçümleri için, 20 ° ila 80 ° ve CUKA1 radyasyonu (\ (\ (\ lambda) ve CUKA1 radyasyonu (\ (\ lambda) 1.54056 AO) aralığında çalışan bir X-ışını difraktometresi (X'pert Pro, Hollanda) kullanıldı. Enerji dağıtıcı X-ışını spektrometresi (EDX) (Model JEOL JSM-IT100), XPS üzerinde -10 ila 1350 eV arasında Al K-a monokromatik X-ışınlarını toplarken temel bileşimi incelemekten sorumluydu, spot boyutu 400 μm k-alfa (Thermo Fisher Scientific, ABD) tam spektrumun aktarım enerjisi, 200 EV. Toz numunesi, bir vakum odasına yerleştirilen bir numune tutucusuna basılır. C1 S spektrumu, bağlanma enerjisini belirlemek için 284.58 eV'de bir referans olarak kullanıldı.
Sulu çözeltilerden doksisiklin (DC) çıkarmada sentezlenen RGO/NZVI nanokompozitlerinin etkinliğini test etmek için adsorpsiyon deneyleri gerçekleştirildi. Adsorpsiyon deneyleri, 298 K'da bir yörünge çalkalayıcıda (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) 25 mL Erlenmeyer şişelerinde DC stok çözeltisi (1000 ppm) bidüklenmiş su ile seyreltilerek 200 rpm'lik bir çalkalama hızında gerçekleştirildi. RGO/NSVI dozajının adsorpsiyon verimliliği üzerindeki etkisini değerlendirmek için 20 mL DC çözeltisine farklı ağırlıkların (0.01-0.07 g) nanokompozitler ilave edildi. Kinetik ve adsorpsiyon izotermlerini incelemek için, 0.05 g adsorban, başlangıç konsantrasyonu (25-100 mg L - 1) ile sulu bir CD çözeltisine daldırıldı. PH'ın DC'nin çıkarılması üzerindeki etkisi pH (3-11) ve 25 ° C'de 50 mg L-1 başlangıç konsantrasyonu incelenmiştir. Az miktarda HC1 veya NaOH çözeltisi (CRISON pH metre, pH metre, pH 25) ekleyerek sistemin pH'ını ayarlayın. Ek olarak, reaksiyon sıcaklığının adsorpsiyon deneyleri üzerindeki 25-55 ° C aralığında etkisi araştırıldı. İyonik mukavemetin adsorpsiyon işlemi üzerindeki etkisi, 50 mg L - 1, pH 3 ve 7), 25 ° C'lik bir DC konsantrasyonunda çeşitli NaCl (0.01-4 mol L - 1) ilave edilerek ve 0.05 g adsorban dozu ilave edilerek incelenmiştir. Adsorbe edilmemiş DC'nin adsorpsiyonu, 270 ve 350 nm'lik maksimum dalga boylarında (λmax) 1.0 cm yol uzunluğu kuvars kuvetleri ile donatılmış bir çift ışın UV-vis spektrofotometre (T70/T80 Serisi, PG Instruments Ltd, İngiltere) kullanılarak ölçüldü. DC antibiyotiklerinin (%R; Denk. 1) ve DC, Qt, Denk. 2 (mg/g) aşağıdaki denklem kullanılarak ölçüldü.
burada %R, DC'nin çıkarma kapasitesidir ( %), CO 0 zamanındaki ilk DC konsantrasyonudur ve C sırasıyla T zamanındaki DC konsantrasyonudur (Mg L-1).
QE, adsorbanın (Mg G-1) birim kütlesi başına adsorbe edilen DC miktarıdır, CO ve CE sırasıyla sıfır zaman ve dengedeki konsantrasyonlardır (Mg L-1), V çözelti hacmi (L) ve M adsorpsiyon kütle reaktifi (G) 'dir.
SEM görüntüleri (Şekil 2A - C), RGO/NZVI kompozitinin, yüzeyinde eşit olarak dağılmış küresel demir nanopartikülleri ile lamel morfolojisini gösterir ve NZVI NP'lerin RGO yüzeyine başarılı bir şekilde bağlandığını gösterir. Ek olarak, RGO yaprağında, A. Halimus Go'nun restorasyonu ile aynı anda oksijen içeren grupların çıkarılmasını doğrulayan bazı kırışıklıklar vardır. Bu büyük kırışıklıklar, demir NP'lerin aktif yüklenmesi için yer görevi görür. NZVI görüntüleri (Şekil 2D-F), küresel demir NP'lerin çok dağıldığını ve toplanmadığını gösterdi, bu da bitki ekstraktının botanik bileşenlerinin kaplama doğasından kaynaklandı. Parçacık boyutu 15-26 nm içinde değişiyordu. Bununla birlikte, bazı bölgeler, NZVI'nin yüksek etkili adsorpsiyon kapasitesi sağlayabilen, dc moleküllerini NZVI yüzeyinde hapsetme olasılığını artırabilecek bir şişkinlik ve boşluk yapısına sahip mezoporöz bir morfolojiye sahiptir. NZVI sentezi için Rosa Şam ekstresi kullanıldığında, elde edilen NP'ler homojen olmayan, boşluklar ve farklı şekiller ile CR (VI) adsorpsiyonunda verimliliğini azalttı ve reaksiyon süresini 23 arttırdı. Sonuçlar, esas olarak belirgin bir aglomerasyon olmadan çeşitli nanometre boyutlarına sahip küresel nanopartiküller olan meşe ve dut yapraklarından sentezlenen NZVI ile tutarlıdır.
RGO/NZVI (AC), NZVI (D, E) kompozitlerinin ve NZVI/RGO (G) ve NZVI (H) kompozitlerinin EDX modellerinin SEM görüntüleri.
Bitki sentezlenmiş RGO/NZVI ve NZVI kompozitlerinin temel bileşimi EDX kullanılarak incelenmiştir (Şekil 2G, H). Çalışmalar, NZVI'nin karbon (kütle ile% 38.29), oksijen (kütle ile% 47.41) ve demirden (kütle ile% 11.84) oluştuğunu, ancak bitki ekstraktlarından elde edilebilen fosfor24 gibi diğer elementlerden de oluştuğunu göstermektedir. Ek olarak, yüksek karbon ve oksijen yüzdesi, yüzey altı NZVI örneklerinde bitki özlerinden fitokimyasalların varlığından kaynaklanmaktadır. Bu elemanlar RGO'ya eşit olarak dağıtılır, ancak farklı oranlarda: C (ağırlıkça %39.16), O (ağırlıkça %46.98) ve Fe (ağırlıkça %10.99), EDX RGO/NZVI ayrıca bitki ekstraktları ile ilişkili olabilen AS, AS gibi diğer elemanların varlığını kullanılır. A. halimus kullanılarak RGO/NZVI kompozitindeki mevcut C: O oranı ve demir içeriği, C (ağırlıkça%23.44), O (ağırlıkça%68.29%) ve Fe (ağırlıkça%8.27) bileşimini karakterize ettiği için okaliptüs yaprağı ekstraktını kullanmaktan çok daha iyidir. WT %) 25. Nataša ve ark., 2022, meşe ve dut yapraklarından sentezlenen benzer bir NZVI bileşimini bildirdi ve yaprak ekstraktında bulunan polifenol gruplarının ve diğer moleküllerin azaltma işleminden sorumlu olduğunu doğruladı.
Bitkilerde sentezlenen NZVI morfolojisi (Şekil S2A, B) küresel ve kısmen düzensizdi, ortalama 23.09 ± 3.54 nm partikül büyüklüğü, ancak van der Waals kuvvetleri ve ferromagnetlik nedeniyle zincir agregatları gözlendi. Bu ağırlıklı olarak granüler ve küresel partikül şekli SEM sonuçları ile iyi bir uyum içindedir. Benzer bir gözlem Abdelfatah ve ark. 2021'de NZVI11 sentezinde hint fasulye yaprağı ekstresi kullanıldığında. Ruelas tuberosa yaprağı ekstraktı NZVI'da bir indirgeyici ajan olarak kullanılan NP'ler de 20 ila 40 nm26 çapında küresel bir şekle sahiptir.
Hibrid RGO/NZVI kompozit TEM görüntüleri (Şekil S2C-D), RGO'nun NZVI NP'ler için çoklu yükleme bölgeleri sağlayan marjinal kıvrımlara ve kırışıklıklara sahip bazal bir düzlem olduğunu gösterdi; Bu lamel morfolojisi aynı zamanda RGO'nun başarılı imalatını da doğrular. Ek olarak, NZVI NP'ler, 5.32 ila 27 nm arasında partikül boyutlarına sahip küresel bir şekle sahiptir ve neredeyse muntazam bir dağılımla RGO tabakasına gömülür. Fe NPS/RGO'yu sentezlemek için okaliptüs yaprağı ekstresi kullanıldı; TEM sonuçları ayrıca RGO tabakasındaki kırışıklıkların Fe NP'lerin dağılımını saf Fe NP'lerden daha fazla geliştirdiğini ve kompozitlerin reaktivitesini arttırdığını doğruladı. Benzer sonuçlar Bagheri ve ark. 28 Kompozit, ortalama demir nanoparçacık boyutu yaklaşık 17.70 nm olan ultrasonik teknikler kullanılarak üretildiğinde.
A. Halimus, NZVI, Go, RGO ve RGO/NZVI kompozitlerinin FTIR spektrumları Şek. 3a. A. halimus'un yapraklarında yüzey fonksiyonel gruplarının varlığı, polifenollere karşılık gelen 3336 cm-1'de ve protein tarafından üretilen karbonil gruplarına karşılık gelen 1244 cm-1'de ortaya çıkar. 2918 cm-1'de alkanlar, 1647 cm-1'de alkenler ve 1030 cm-1'de Co-O-Co uzantıları da gözlenmiştir, bu da sızdırmazlık maddeleri olarak hareket eden ve Fe2+ ila Fe0'dan iyileşmekten sorumlu olan ve RGO29'a gitmekten sorumlu olan bitki bileşenlerinin varlığını düşündürmektedir. Genel olarak, NZVI spektrumları, acı şekerlerle aynı emilim tepe noktalarını gösterir, ancak hafifçe kaymış bir pozisyona sahiptir. OH germe titreşimleri (fenoller) ile ilişkili 3244 cm-1'de yoğun bir bant görünür, 1615'teki bir tepe C = C'ye karşılık gelir ve 1546 ve 1011 cm-1'deki bantlar (polifenoller ve flavonoidler), aromatik aminlerin ve aliphatik aminlerin cn-1 ve alipatik aminlerin de gözlemlenmesi nedeniyle ortaya çıkar. GO'nun FTIR spektrumu, 1291 cm-1, c = o streçte epoksi (CO) germe bandı olan 1041 cm-1'de alkoksi (CO) germe bandı dahil olmak üzere birçok yüksek yoğunluklu oksijen içeren grubun varlığını gösterir. 1619 cm-1'de bir C = C germe titreşimleri, 1708 cm-1'de bir bant ve 3384 cm-1'de geniş bir OH grubu germe titreşimleri ortaya çıktı, bu da grafit işlemini başarıyla oksitleyen geliştirilmiş Hummers yöntemi ile doğrulandı. RGO ve RGO/NZVI kompozitlerini GO spektrumlarıyla karşılaştırırken, 3270 cm-1'de OH gibi bazı oksijen içeren grupların yoğunluğu önemli ölçüde azalırken, 1729 cm-1'de C = O gibi diğerleri tamamen azalır. A. halimus özü tarafından GO'da oksijen içeren fonksiyonel grupların başarılı bir şekilde çıkarıldığını gösteren kayboldu. C = C gerginliğinde RGO'nun yeni keskin karakteristik zirveleri, 1560 ve 1405 cm-1 civarında gözlenir, bu da RGO'ya gitmenin azaldığını doğrular. Muhtemelen bitki materyalinin dahil edilmesinden dolayı 1043 ila 1015 cm-1 ve 982 ila 918 cm-1 arasındaki varyasyonlar gözlenmiştir31,32. Weng ve ark., 2018 ayrıca, azaltılmış demir grafen oksit kompozitlerini sentezlemek için kullanılan okaliptüs yaprak ekstraktları, bitki bileşeni fonksiyonel gruplarının daha yakın FTIR spektrumu gösterdiğinden, BioReduction ile RGO'nun başarılı bir şekilde oluşumunu doğrulayan oksijenlenmiş fonksiyonel grupların önemli bir zayıflamasını gözlemlemiştir. 33.
A. Galyum, NZVI, RGO, GO, Kompozit RGO/NZVI (A) fTIR spektrumu. Roentgenogrammy kompozitler RGO, Go, NZVI ve RGO/NZVI (B).
RGO/NZVI ve NZVI kompozitlerinin oluşumu büyük ölçüde X-ışını kırınım paternleri ile doğrulanmıştır (Şekil 3B). İndeks (110) (JCPDS no. 06-0696) 11'e karşılık gelen 2ɵ 44.5 ° 'de yüksek yoğunluklu bir FE0 pik gözlenmiştir. (311) düzleminin 35.1 ° 'de başka bir tepe, Fe3O4 manyetitine atfedilir, 63.2 °, ϒ-feoOH (JCPDS no. 17-0536) 34 varlığı nedeniyle (440) düzlemin değirmen indeksi ile ilişkili olabilir. GO'nun X-ışını paterni, 2ɵ 10.3 ° 'de keskin bir pik ve 21.1 °' de başka bir tepe piki gösterir, bu da grafitin tamamen pul pul dökülmesini gösterir ve GO35 yüzeyinde oksijen içeren grupların varlığını vurgular. RGO ve RGO/NZVI'nın kompozit modelleri, karakteristik GO zirvelerinin ortadan kaybolmasını ve RGO ve RGO/NZVI kompozitleri için sırasıyla 2ɵ 22.17 ve 24.7 ° 'de geniş RGO zirvelerinin oluşumunu kaydetti, bu da GO bitki ekstraktlarının başarılı bir şekilde geri kazanılmasını doğruladı. Bununla birlikte, kompozit RGO/NZVI paterninde, sırasıyla 44.9 \ (^\ Circ \) ve 65.22 \ (^\ Circ \) 'de Fe0 (110) ve BCC FE0 (200) kafes düzlemi ile ilişkili ilave pikler gözlenmiştir.
Zeta potansiyeli, bir parçacığın yüzeyine bağlı bir iyonik tabaka ile bir malzemenin elektrostatik özelliklerini belirleyen ve stabilitesini ölçen sulu bir çözelti arasındaki potansiyeldir37. Bitki sentezlenmiş NZVI, GO ve RGO/NZVI kompozitlerinin Zeta potansiyel analizi, Şekil S1A -C'de gösterildiği gibi, yüzeylerinde sırasıyla -20.8, -22 ve -27.4 mV negatif yüklerin varlığı nedeniyle stabilitelerini gösterdi. . Bu tür sonuçlar, -25 mV'den küçük zeta potansiyel değerlerine sahip parçacıklar içeren çözeltilerin genellikle bu parçacıklar arasındaki elektrostatik itme nedeniyle yüksek derecede stabilite gösterdiğinden bahseden çeşitli raporlarla tutarlıdır. RGO ve NZVI kombinasyonu, kompozitin daha fazla olumsuz yük elde etmesini sağlar ve bu nedenle yalnızca Go veya NZVI'dan daha yüksek stabiliteye sahiptir. Bu nedenle, elektrostatik itme olgusu, stabil RGO/NZVI39 kompozitlerinin oluşumuna yol açacaktır. GO'nun negatif yüzeyi, NZVI ile etkileşim için uygun koşullar yaratan aglomerasyon olmadan sulu bir ortamda eşit olarak dağılmasını sağlar. Negatif yük, acı kavun ekstraktında farklı fonksiyonel grupların varlığı ile ilişkili olabilir, bu da GO ve demir öncülleri ile RGO ve NZVI oluşturmak için bitki özü ve RGO/NZVI kompleksi oluşturmak için bitki ekstraktı arasındaki etkileşimi de doğrulayabilir. Bu bitki bileşikleri, sonuçta ortaya çıkan nanopartiküllerin birikmesini önledikleri ve böylece stabilitelerini arttırdıkları için kapaklama ajanları olarak da işlev görebilir40.
NZVI ve RGO/NZVI kompozitlerinin temel bileşim ve değerlik durumları XPS ile belirlenmiştir (Şekil 4). Genel XPS çalışması, RGO/NZVI kompozitinin esas olarak EDS eşlemesi ile tutarlı olarak C, O ve Fe elemanlarından oluştuğunu göstermiştir (Şekil 4F - H). C1S spektrumu, sırasıyla CC, CO ve C = O'yu temsil eden 284.59 eV, 286.21 eV ve 288.21 eV'de üç zirveden oluşur. O1S spektrumu, sırasıyla O = CO, CO ve hiçbir gruba atanan 531.17 eV, 532.97 eV ve 535.45 eV dahil olmak üzere üç piklere ayrıldı. Bununla birlikte, 710.43, 714.57 ve 724.79 EV'deki zirveler sırasıyla Fe 2P3/2, Fe+3 ve Fe P1/2'ye başvurur. NZVI'nın XPS spektrumları (Şekil 4C-E), C, O ve Fe elemanları için pikler gösterdi. 284.77, 286.25 ve 287.62 eV'deki zirveler, sırasıyla CC, C-OH ve CO'ya atıfta bulundukları için demir-karbon alaşımlarının varlığını doğrular. O1S spektrumu, C - O/Demir Karbonat (531.19 eV), hidroksil radikal (532.4 eV) ve O - C = O (533.47 eV) pikine karşılık geldi. 719.6'daki zirve Fe0'a atfedilirken, FeoOH 717.3 ve 723.7 eV'de zirveleri gösterir, ek olarak 725.8 eV'deki zirve Fe2O342.43 varlığını gösterir.
NZVI ve RGO/NZVI kompozitlerinin XPS çalışmaları (A, B). NZVI C1S (C), Fe2p (D) ve O1S (E) ve RGO/NZVI C1S (F), Fe2p (g), O1S (H) kompozitinin tam spektrumları.
N2 adsorpsiyon/desorpsiyon izotermi (Şekil 5a, b) NZVI ve RGO/NZVI kompozitlerinin tip II'ye ait olduğunu gösterir. Ek olarak, NZVI'nın spesifik yüzey alanı (Sbet), RGO ile kör olduktan sonra 47.4549'dan 152.52 m2/g'ye yükseldi. Bu sonuç, RGO körleştirilmesinden sonra NZVI'nin manyetik özelliklerindeki azalma ile açıklanabilir, böylece parçacık agregasyonunu azaltır ve kompozitlerin yüzey alanını arttırır. Ek olarak, Şekil 5C'de gösterildiği gibi, RGO/NZVI kompozitinin gözenek hacmi (8.94 nm) orijinal NZVI'dan (2.873 nm) daha yüksektir. Bu sonuç El-Monaem ve ark. 45.
Başlangıç konsantrasyonundaki artışa bağlı olarak RGO/NZVI kompozitleri ile orijinal NZVI arasındaki DC'yi uzaklaştırmak için adsorpsiyon kapasitesini değerlendirmek için, çeşitli başlangıç konsantrasyonlarında her adsorbanın (0.05 g) sabit bir dozu eklenerek bir karşılaştırma yapıldı. Araştırılmış çözüm [25]. –100 mg L - 1] 25 ° C'de. Sonuçlar, RGO/NZVI kompozitinin çıkarma verimliliğinin (%94.6) daha düşük bir konsantrasyonda (25 mg L-1) orijinal NZVI (%90) 'dan daha yüksek olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, başlangıç konsantrasyonu 100 mg L-1'e çıkarıldığında, RGO/NZVI ve ebeveyn NZVI'nın çıkarma etkinliği sırasıyla% 70 ve% 65'e düşmüştür (Şekil 6A), bu daha az aktif bölgeye ve NZVI partiküllerinin bozulmasına bağlı olabilir. Aksine, RGO/NZVI, adsorpsiyon için mevcut stabil aktif bölgelerin çok daha yüksek olduğu ve RGO/NZVI durumunda, daha fazla DC'nin intakt NZVI'dan daha fazla adsorbed olabileceği, RGO ve NZVI arasındaki sinerjistik bir etki nedeniyle daha yüksek bir DC çıkarma etkinliği göstermiştir. Ek olarak, Şek. 6b, RGO/NZVI ve NZVI kompozitlerinin adsorpsiyon kapasitesinin sırasıyla 9.4 mg/g'den 30 mg/g'ye ve 9 mg/g'ye yükseldiğini ve başlangıç konsantrasyonunda 25-100 mg/L artışı olduğunu göstermektedir. -1.1 ila 28.73 mg G-1. Bu nedenle, DC çıkarma oranı, çözeltide DC'nin adsorpsiyonu ve çıkarılması için her adsorban tarafından desteklenen sınırlı sayıda reaksiyon merkezine bağlı olan başlangıç DC konsantrasyonu ile negatif korelasyon gösterdi. Bu nedenle, bu sonuçlardan RGO/NZVI kompozitlerinin adsorpsiyon ve indirgeme etkinliğine sahip olduğu ve RGO/NZVI bileşiminde RGO'nun hem adsorban hem de taşıyıcı malzeme olarak kullanılabilir.
RGO/NZVI ve NZVI kompoziti için çıkarma verimliliği ve DC adsorpsiyon kapasitesi (a, b) [CO = 25 mg L-1-100 mg L-1, t = 25 ° C, doz = 0.05 g], pH. RGO/NZVI kompozitlerinde (C) [CO = 50 mg L - 1, pH = 3-11, t = 25 ° C, doz = 0.05 g] üzerinde adsorpsiyon kapasitesi ve DC çıkarma verimliliği üzerine.
Çözelti pH, adsorpsiyon süreçlerinin çalışmasında kritik bir faktördür, çünkü adsorbanın iyonizasyonu, türleşmesi ve iyonizasyon derecesini etkiler. Deney, 25 ° C'de sabit bir adsorban dozu (0.05 g) ve pH aralığında (3-11) 50 mg L-1 başlangıç konsantrasyonu ile gerçekleştirildi. Bir literatür taramasına göre46, DC, çeşitli pH seviyelerinde birkaç iyonize edilebilir fonksiyonel grup (fenol, amino grup, alkol) olan amfifilik bir moleküldür. Sonuç olarak, DC'nin çeşitli fonksiyonları ve RGO/NZVI kompozitinin yüzeyindeki ilgili yapılar elektrostatik olarak etkileşime girebilir ve katyonlar, zwitterions ve anyonlar olarak bulunabilir, DC molekülü pH <3.3, zwitterionik (DCH20) 3.3 <77 (DCH20) 'de katyonik (DCH3+) olarak mevcuttur. Sonuç olarak, DC'nin çeşitli fonksiyonları ve RGO/NZVI kompozitinin yüzeyindeki ilgili yapılar elektrostatik olarak etkileşime girebilir ve katyonlar, zwitterions ve anyonlar olarak bulunabilir, DC molekülü pH <3.3, zwitterionik (DCH20) 3.3 <7.7 ve ph 77'de katyonik (DCH3+) olarak mevcuttur. В резльтате различные фнкци дк связаных н н стрetim н пыхыхоку н ыхзedin номи а rgo/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi rgo/nzvi rgo/nzvi/nzvi/nzvi/nzvi/nzVi эектротатаederтествовать Виде катионов, и вионов, и в в55 В, анионов, мекет, д, оеку В, мекет uğu, д, оеке ödeme В, оеке ödeme В, оеке ödeme emesi, д x, оекет, д, оеке ödeme emesi, д x, оекет ¢ д, мекет ¢ д, млеке ödeme emesi, местет, оеке ödeme ¢ д, олеке ödeme д, олеке ödeme д, олеке ödeme д, олetim катиона (dch3+) п р 3,3, цвитер -ионный (DCH20) 3,3 <ph <7,7 и анионый (dch- ии dc2-) п ph 7,7. Sonuç olarak, RGO/NZVI kompozitinin yüzeyinde DC ve ilgili yapıların çeşitli fonksiyonları elektrostatik olarak etkileşime girebilir ve katyonlar, zwitterions ve anyonlar şeklinde var olabilir; DC molekülü, pH <3.3'te bir katyon (DCH3+) olarak bulunur; pH 7.7'de iyonik (DCH20) 3.3 <pH <7.7 ve anyonik (DCH- veya DC2-).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 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 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(DCH20) 3.3 < pH < 7.7和阴离子 (dch- 或 dc2-) 在 pH 7.7。 Следовательно, различные фнкци дк р е родственых пых дхнок fik пове ~ iri rGO мозуноку козухх r iri rgo/nzvi о r r rgo/nzvi ~за rGO/nzvi за rGO/nzvi за rgo/nzvi за rGO/nzvi за rgo/nzvi за rgo/nzvi за rgo/nzvi за rgo эектростатаческие Взаимодействия и µ сер -нать, цвитер-ков, цвитер-мов, цвитер-мо, и к к к к л л а а а а а а а а, аоеы aslında катиооными (дцг3+) при рн <3,3. Bu nedenle, RGO/NZVI kompozitinin yüzeyindeki DC ve ilgili yapıların çeşitli fonksiyonları elektrostatik etkileşimlere girebilir ve katyonlar, zwitterions ve anyonlar şeklinde bulunabilirken, DC molekülleri pH <3.3'te katyonik (DCH3+). Онествtern, 3,3 <ph <7,7 и аниона (DCH- ие dc2-) при pH 7,7. 3.3 <pH <7.7'de bir zwitterion (DCH20) ve pH 7.7'de bir anyon (DCH- veya DC2-) olarak bulunur.PH'da 3'ten 7'ye bir artışla, adsorpsiyon kapasitesi ve DC'nin çıkarılmasının verimliliği 11.2 mg/g (%56) ila 17 mg/g (%85) 'a yükseldi (Şekil 6C). Bununla birlikte, pH 9 ve 11'e yükseldikçe, adsorpsiyon kapasitesi ve çıkarma etkinliği sırasıyla 10.6 mg/g'den (%53) 6 mg/g (%30) bir miktar azalmıştır. PH'da 3'ten 7'ye bir artışla, DC'ler esas olarak zwitterions şeklinde mevcuttu, bu da onları ağırlıklı olarak elektrostatik etkileşimle RGO/NZVI kompozitleri ile neredeyse elektrostatik olarak çekti veya itti. PH 8.2'nin üzerinde arttıkça, adsorbanın yüzeyi negatif yüklendi, bu nedenle negatif yüklü doksisiklin ve adsorbanın yüzeyi arasındaki elektrostatik itme nedeniyle adsorpsiyon kapasitesi azaldı ve azaldı. Bu eğilim, RGO/NZVI kompozitleri üzerindeki DC adsorpsiyonunun oldukça pH'a bağlı olduğunu ve sonuçların ayrıca RGO/NZVI kompozitlerinin asidik ve nötr koşullar altında adsorban olarak uygun olduğunu göstermektedir.
Sıcaklığın sulu bir DC çözeltisinin adsorpsiyonu üzerindeki etkisi (25-55 ° C) gerçekleştirildi. Şekil 7a, sıcaklık artışının DC antibiyotiklerinin RGO/NZVI üzerindeki çıkarma etkinliği üzerindeki etkisini göstermektedir, çıkarma kapasitesi ve adsorpsiyon kapasitesinin% 83.44 ve 13.9 mg/g'den% 47'den% 47'ye ve 7.83 mg/g'ye yükseldiği açıktır. , sırasıyla. Bu önemli azalma, desorpsiyona yol açan DC iyonlarının termal enerjisindeki bir artıştan kaynaklanabilir47.
Effect of Temperature on Removal Efficiency and Adsorption Capacity of CD on rGO/nZVI Composites (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Dose = 0.05 g], Adsorbent Dose on Removal Efficiency and Removal Efficiency of CD Effect of Initial Concentration on the adsorption capacity and efficiency of DC removal on the rGO/nSVI composite (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, t = 25 ° C] (C, D) [CO = 25-100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, doz = 0.05 g].
Kompozit adsorban RGO/NZVI dozunun 0.01 g'den 0.07 g'ye çıkarılmasının, çıkarma etkinliği ve adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkisi, Şekil. 7b. Adsorbanın dozundaki bir artış, adsorpsiyon kapasitesinde 33.43 mg/g'den 6.74 mg/g'ye bir azalmaya yol açtı. Bununla birlikte, adsorban dozunda 0.01 g'den 0.07 g'a bir artışla, çıkarma etkinliği% 66.8'den% 96'ya yükselir, bu da buna göre nanokompozit yüzeydeki aktif merkez sayısında bir artış ile ilişkili olabilir.
Başlangıç konsantrasyonunun adsorpsiyon kapasitesi ve çıkarma etkinliği [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, doz 0.05 g] üzerindeki etkisi incelenmiştir. Başlangıç konsantrasyonu 25 mg L-1'den 100 mg L-1'den arttırıldığında, muhtemelen istenen aktif bölgelerin olmaması nedeniyle RGO/NZVI kompozitinin çıkarma yüzdesi% 94.6'dan% 65'e (Şekil 7C) azalmıştır. . DC49'un büyük konsantrasyonlarını adsorbe eder. Öte yandan, başlangıç konsantrasyonu arttıkça, adsorpsiyon kapasitesi de dengeye ulaşılana kadar 9.4 mg/g'den 30 mg/g'ye yükseldi (Şekil 7D). Bu kaçınılmaz reaksiyon, başlangıç DC konsantrasyonu ile, RGO/NZVI kompozitinin 50 yüzeyine ulaşmak için DC iyonu kütle transfer direncinden daha büyük bir itici güç artışından kaynaklanmaktadır.
Temas süresi ve kinetik çalışmalar, adsorpsiyonun denge süresini anlamayı amaçlamaktadır. İlk olarak, temas süresinin ilk 40 dakikası boyunca adsorbe edilen DC miktarı, tüm süre boyunca adsorbe edilen toplam miktarın yaklaşık yarısı (100 dakika) idi. Çözeltideki DC molekülleri çarpışırken, RGO/NZVI kompozitinin yüzeyine hızla göç etmesine neden olur, bu da önemli adsorpsiyona neden olur. 40 dakika sonra DC adsorpsiyonu 60 dakika sonra denge ulaşılana kadar kademeli ve yavaşça arttı (Şekil 7D). İlk 40 dakika içinde makul bir miktar adsorbe edildiğinden, DC molekülleri ile daha az çarpışma olacak ve adsorbe edilmemiş moleküller için daha az aktif bölge mevcut olacak. Bu nedenle, adsorpsiyon oranı azaltılabilir51.
Adsorpsiyon kinetiğini daha iyi anlamak için birinci dereceden (Şekil 8a), sahte ikinci dereceden (Şekil 8b) ve Elovich (Şekil 8C) kinetik modellerin çizgi grafiklerini daha iyi anlamak için kullanıldı. Kinetik çalışmalardan elde edilen parametrelerden (Tablo S1), psödosaniye modelinin, R2 değerinin diğer iki modelden daha yüksek ayarlandığı adsorpsiyon kinetiğini tanımlamak için en iyi model olduğu açıktır. Hesaplanan adsorpsiyon kapasiteleri (QE, CAL) arasında bir benzerlik de vardır. Sözde saniyelik düzen ve deneysel değerler (qe, exp.), Sözde saniyelik düzenin diğer modellerden daha iyi bir model olduğuna dair bir kanıttır. Tablo 1'de gösterildiği gibi, α (başlangıç adsorpsiyon oranı) ve β (desorpsiyon sabiti) değerleri, adsorpsiyon oranının desorpsiyon oranından daha yüksek olduğunu doğrulamaktadır, bu da DC'nin RGO/NZVI52 kompozitinde etkili bir şekilde adsorbe etme eğiliminde olduğunu gösterir. .
Psödo-saniyelik sipariş (A), sözde ilk sipariş (B) ve Elovich (C) [CO = 25-100 mg L-1, pH = 7, t = 25 ° C, doz = 0.05 g] 'nin doğrusal adsorpsiyon kinetik grafikleri.
Adsorpsiyon izotermleri çalışmaları, çeşitli adsorbat konsantrasyonlarında (DC) ve sistem sıcaklıklarında adsorbanın (RGO/NRVI kompozit) adsorpsiyon kapasitesinin belirlenmesine yardımcı olur. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi, adsorpsiyonun homojen olduğunu ve adsorbanın yüzeyinde bir adsorbat tek tabakası oluşumunu, bunlar arasında etkileşim olmadan bir adsorbat tek tabakası oluşumunu içerdiğini gösteren Langmuir izotermi kullanılarak hesaplandı. Yaygın olarak kullanılan diğer iki izoterm modeli Freundlich ve Temkin modelleridir. Freundlich modeli adsorpsiyon kapasitesini hesaplamak için kullanılmasa da, heterojen adsorpsiyon sürecini anlamaya yardımcı olur ve adsorban üzerindeki boş pozisyonların farklı enerjilere sahip olması, TEMIN modeli adsorpsiyonun fiziksel ve kimyasal özelliklerini anlamaya yardımcı olur.
Şekil 9A-C, sırasıyla Langmuir, Freindlich ve Temkin modellerinin çizgisi grafiklerini gösterir. Freundlich (Şekil 9A) ve Langmuir (Şekil 9b) hat grafiklerinden hesaplanan ve Tablo 2'de sunulan R2 değerleri, RGO/NZVI kompozitinde DC adsorpsiyonunun Freundlich (0.996) ve Langmuir (0.988) izoterm modellerini ve temkinini (0.985) takip ettiğini göstermektedir. Langmuir izoterm modeli kullanılarak hesaplanan maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) 31.61 mg g-1 idi. Ek olarak, boyutsuz ayırma faktörünün (RL) hesaplanan değeri 0 ila 1 (0.097) arasındadır, bu da uygun bir adsorpsiyon işlemini gösterir. Aksi takdirde, hesaplanan Freundlich sabiti (n = 2.756), bu absorpsiyon işlemi için bir tercihi gösterir. Temkin izoterminin doğrusal modeline göre (Şekil 9C), DC'nin RGO/NZVI kompoziti üzerindeki adsorpsiyonu fiziksel bir adsorpsiyon işlemidir, çünkü B ˂ 82 kj mol-1 (0.408) 55. Fiziksel adsorpsiyonda genellikle zayıf van der Waals kuvvetleri aracılık etse de, RGO/NZVI kompozitlerinde doğrudan akım adsorpsiyonu düşük adsorpsiyon enerjileri gerektirir [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B) ve Temkin (C) doğrusal adsorpsiyon izotermleri [CO = 25-100 mg L - 1, pH = 7, t = 25 ° C, doz = 0.05 g]. RGO/NZVI kompozitleri (D) tarafından DC adsorpsiyonu için Van't Hoff denkleminin grafiği [CO = 25-100 mg L-1, pH = 7, t = 25-55 ° C ve doz = 0.05 g].
Reaksiyon sıcaklığı değişiminin RGO/NZVI kompozitlerinden DC'nin çıkarılması üzerindeki etkisini değerlendirmek için, entropi değişikliği (ΔS), entalpi değişimi (ΔH) ve serbest enerji değişikliği (ΔG) gibi termodinamik parametreler denklemlerden hesaplanmıştır. 3 ve 458.
Nerede \ ({k} _ {e} \) = \ (\ frac {{c} _ {ae}} {{c} _ {e}} \) - Termodinamik denge sabiti, Ce ve CAE - çözeltide sırasıyla /nzvi dc konsantrasyonlarında konsantrasyonlarda. R ve RT sırasıyla gaz sabiti ve adsorpsiyon sıcaklığıdır. 1/T'ye karşı çizmek, ∆s ve ∆H'nin belirlenebileceği düz bir çizgi (Şekil 9D) verir.
Negatif ΔH değeri, işlemin ekzotermik olduğunu gösterir. Öte yandan, ΔH değeri fiziksel adsorpsiyon işlemi içindedir. Tablo 3'teki negatif ΔG değerleri adsorpsiyonun mümkün ve spontan olduğunu göstermektedir. ΔS'nin negatif değerleri, sıvı arayüzünde adsorban moleküllerinin yüksek bir sırasını gösterir (Tablo 3).
Tablo 4, RGO/NZVI kompozitini önceki çalışmalarda bildirilen diğer adsorbanlarla karşılaştırılmaktadır. VGO/NCVI kompozitinin yüksek bir adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğu ve DC antibiyotiklerinin sudan çıkarılması için umut verici bir malzeme olabileceği açıktır. Ek olarak, RGO/NZVI kompozitlerinin adsorpsiyonu, 60 dakikalık denge süresi olan hızlı bir işlemdir. RGO/NZVI kompozitlerinin mükemmel adsorpsiyon özellikleri, RGO ve NZVI'nın sinerjistik etkisi ile açıklanabilir.
Şekil 10a, B, DC antibiyotiklerinin RGO/NZVI ve NZVI kompleksleri tarafından çıkarılması için rasyonel mekanizmayı göstermektedir. PH'ın DC adsorpsiyonunun etkinliği üzerindeki etkisi üzerindeki deneylerin sonuçlarına göre, pH'da 3'ten 7'ye bir artışla, RGO/NZVI kompoziti üzerindeki DC adsorpsiyonu, bir zwitter olarak hareket ettiği için elektrostatik etkileşimler tarafından kontrol edilmedi; Bu nedenle, pH değerindeki bir değişiklik adsorpsiyon işlemini etkilemedi. Daha sonra, adsorpsiyon mekanizması, RGO/NZVI kompoziti ve DC66 arasındaki hidrojen bağı, hidrofobik etkiler ve π-π istifleme etkileşimleri gibi elektrostatik olmayan etkileşimlerle kontrol edilebilir. Katmanlı grafenin yüzeyleri üzerindeki aromatik adsorbatların mekanizmasının, ana itici güç olarak π - π istifleme etkileşimleri ile açıklandığı iyi bilinmektedir. Kompoz, π-π* geçişi nedeniyle 233 nm'de emilim maksimum bir emme ile grafene benzer katmanlı bir malzemedir. DC adsorbatının moleküler yapısında dört aromatik halkanın varlığına dayanarak, aromatik DC (π-elektron alıcısı) arasında π-π istifleme etkileşimi mekanizması olduğunu ve π-elektronlar açısından RGO yüzeyine zengin bölge olduğunu varsaydık. /nzvi kompozitler. Ek olarak, Şekil 2'de gösterildiği gibi 10b, FTIR çalışmaları, RGO/NZVI kompozitlerinin DC ile moleküler etkileşimini incelemek için yapıldı ve DC adsorpsiyonundan sonra RGO/NZVI kompozitlerinin FTIR spektrumları Şekil 10b'de gösterilmiştir. 10b. 2111 cm-1'de, 67 RGO/NZVI yüzeyinde karşılık gelen organik fonksiyonel grupların varlığını gösteren C = C bağının çerçeve titreşimine karşılık gelen yeni bir pik gözlenir. Diğer pikler 1561'den 1548 cm-1'e ve 1399'dan 1360 cm-1'e kayar, bu da π-π etkileşimlerinin grafen ve organik kirleticilerin adsorpsiyonunda önemli bir rol oynadığını doğrular68,69. DC adsorpsiyonundan sonra, OH gibi bazı oksijen içeren grupların yoğunluğu 3270 cm-1'e düştü, bu da hidrojen bağının adsorpsiyon mekanizmalarından biri olduğunu düşündürmektedir. Bu nedenle, sonuçlara dayanarak, RGO/NZVI kompoziti üzerindeki DC adsorpsiyonu esas olarak π-π istifleme etkileşimleri ve H-bağları nedeniyle meydana gelir.
RGO/NZVI ve NZVI kompleksleri (A) tarafından DC antibiyotiklerin adsorpsiyonunun rasyonel mekanizması. RGO/NZVI ve NZVI (B) üzerinde DC'nin FTIR adsorpsiyon spektrumları.
3244, 1615, 1546 ve 1011 cm - 1'de NZVI'nin absorpsiyon bantlarının yoğunluğu, NZVI üzerinde DC adsorpsiyonundan sonra (Şekil 10b) artmıştır (Şekil 10b) NZVI ile karşılaştırıldığında, DC içindeki karboksilik asit gruplarının olası fonksiyonel grupları ile etkileşim ile ilişkili olmalıdır. Bununla birlikte, gözlenen tüm bantlardaki bu daha düşük iletim yüzdesi, fitosentetik adsorbanın (NZVI) adsorpsiyon etkinliğinde, adsorpsiyon işleminden önce NZVI'ya kıyasla anlamlı bir değişiklik olmadığını göstermez. NZVI ile reaksiyona girdiğinde NZVI71 ile bazı DC çıkarma araştırmalarına göre, elektronlar salınır ve daha sonra yüksek oranda indirgenebilir aktif hidrojen üretmek için H+ kullanılır. Son olarak, bazı katyonik bileşikler aktif hidrojenden elektronları kabul eder, bu da benzen halkasının bölünmesine atfedilen -c = n ve -c = c- ile sonuçlanır.
Gönderme Zamanı: Kasım-14-2022