Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasi cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydi. Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying). Shu bilan birga, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublarsiz va JavaScript-ni ishlatmasdan taqdim etamiz.
Ushbu ishda rGO / nZVI kompozitlari birinchi marta "yashil" kimyo tamoyillariga, masalan, kamroq zararli kimyoviy sintezga rioya qilish uchun Sophora sarg'ish barglari ekstraktidan reduktor va stabilizator sifatida oddiy va ekologik toza protsedura yordamida sintez qilindi. SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR va zeta potentsiali kabi kompozitlarning muvaffaqiyatli sintezini tasdiqlash uchun bir nechta vositalar qo'llanilgan, bu kompozitsiyani muvaffaqiyatli ishlab chiqarishni ko'rsatadi. rGO va nZVI o'rtasidagi sinergik ta'sirni o'rganish uchun antibiotik doksisiklinning turli xil boshlang'ich kontsentratsiyasida yangi kompozitsiyalarni va sof nZVI ni olib tashlash qobiliyati taqqoslandi. 25 mg L-1, 25 ° C va 0,05 g olib tashlash sharoitida sof nZVI ning adsorbsion olib tashlash darajasi 90% ni tashkil etdi, rGO / nZVI kompozitsiyasi tomonidan doksisiklinni adsorbsion olib tashlash darajasi 94,6% ga yetdi, bu nZVI va r ni tasdiqlaydi. . Adsorbsiya jarayoni psevdo-ikkinchi tartib bilan mos keladi va 25 °C va pH 7 da maksimal adsorbsiya qobiliyati 31,61 mg g-1 bo'lgan Freundlich modeli bilan yaxshi mos keladi. DCni olib tashlash uchun oqilona mexanizm taklif qilingan. Bundan tashqari, rGO / nZVI kompozitsiyasining qayta ishlatilishi oltita ketma-ket regeneratsiya tsiklidan keyin 60% ni tashkil etdi.
Suv tanqisligi va ifloslanish hozirda barcha mamlakatlar uchun jiddiy tahdiddir. So'nggi yillarda suvning ifloslanishi, ayniqsa antibiotiklar bilan ifloslanishi, COVID-19 pandemiyasi davrida ishlab chiqarish va iste'molning ko'payishi tufayli ortdi1,2,3. Shu bois oqava suvlarda antibiotiklarni yo‘q qilishning samarali texnologiyasini ishlab chiqish dolzarb vazifa hisoblanadi.
Tetratsiklin guruhidan chidamli yarim sintetik antibiotiklardan biri bu doksisiklin (DC) 4,5. Ma’lumotlarga ko‘ra, yer osti va yer usti suvlaridagi doimiy tok qoldiqlari metabolizmga aylanmaydi, atigi 20-50% metabollanadi, qolgan qismi esa atrof-muhitga tarqalib, jiddiy ekologik va salomatlik muammolarini keltirib chiqaradi6.
Past darajadagi DC ta'siri suvda yashovchi fotosintetik mikroorganizmlarni o'ldirishi, mikroblarga qarshi bakteriyalarning tarqalishiga tahdid solishi va antimikrobiyal qarshilikni oshirishi mumkin, shuning uchun bu ifloslantiruvchi chiqindi suvdan olib tashlanishi kerak. Suvdagi doimiy oqimning tabiiy degradatsiyasi juda sekin jarayondir. Fotoliz, biodegradatsiya va adsorbsiya kabi fizik-kimyoviy jarayonlar faqat past konsentratsiyalarda va juda past tezlikda parchalanishi mumkin7,8. Biroq, eng tejamkor, sodda, ekologik toza, ishlov berish oson va samarali usul adsorbsiyadir9,10.
Nano nol valentli temir (nZVI) suvdan ko'plab antibiotiklarni, jumladan metronidazol, diazepam, siprofloksatsin, xloramfenikol va tetratsiklinni olib tashlaydigan juda kuchli materialdir. Bu qobiliyat nZVI ning yuqori reaktivlik, katta sirt maydoni va ko'plab tashqi bog'lanish joylari11 kabi ajoyib xususiyatlari bilan bog'liq. Biroq, nZVI van der Wells kuchlari va yuqori magnit xususiyatlari tufayli suvli muhitda agregatsiyaga moyil bo'lib, nZVI10,12 ning reaktivligini inhibe qiluvchi oksidli qatlamlarning shakllanishi tufayli ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash samaradorligini pasaytiradi. nZVI zarralarining aglomeratsiyasi ularning sirtini sirt faol moddalar va polimerlar bilan o'zgartirish yoki ularni kompozitlar ko'rinishidagi boshqa nanomateriallar bilan birlashtirish orqali kamaytirilishi mumkin, bu ularning atrof-muhitdagi barqarorligini yaxshilash uchun hayotiy yondashuv ekanligi isbotlangan13,14.
Grafen ikki o'lchovli uglerod nanomateriali bo'lib, ko'plab chuqurchalar panjarasida joylashgan sp2-gibridlangan uglerod atomlaridan iborat. U katta sirt maydoni, sezilarli mexanik kuch, mukammal elektrokatalitik faollik, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, tez elektron harakatchanligi va yuzasida noorganik nanozarrachalarni qo'llab-quvvatlash uchun mos tashuvchi materialga ega. Metall nanozarrachalar va grafenning kombinatsiyasi har bir materialning individual afzalliklaridan sezilarli darajada oshib ketishi mumkin va uning yuqori jismoniy va kimyoviy xossalari tufayli suvni yanada samarali tozalash uchun nanozarrachalarning optimal taqsimlanishini ta'minlaydi15.
O'simlik ekstraktlari kamaytirilgan grafen oksidi (rGO) va nZVI sintezida keng qo'llaniladigan zararli kimyoviy qaytaruvchi moddalarga eng yaxshi alternativ hisoblanadi, chunki ular mavjud, arzon, bir bosqichli, ekologik xavfsiz va qaytaruvchi moddalar sifatida ishlatilishi mumkin. flavonoidlar va fenolik birikmalar kabi stabilizator vazifasini ham bajaradi. Shuning uchun, Atriplex halimus L. barglari ekstrakti ushbu tadqiqotda rGO / nZVI kompozitlarini sintez qilish uchun ta'mirlash va yopish agenti sifatida ishlatilgan. Amaranthaceae oilasiga mansub atriplex halimus - keng geografik diapazonga ega bo'lgan azotni yaxshi ko'radigan ko'p yillik buta16.
Mavjud adabiyotlarga ko'ra, Atriplex halimus (A. halimus) birinchi marta iqtisodiy va ekologik xavfsiz sintez usuli sifatida rGO / nZVI kompozitlarini tayyorlash uchun ishlatilgan. Shunday qilib, ushbu ishning maqsadi to'rt qismdan iborat: (1) A. halimus suv barglari ekstrakti yordamida rGO / nZVI va ota-ona nZVI kompozitlarining fitosintezi, (2) ularning muvaffaqiyatli ishlab chiqarilishini tasdiqlash uchun ko'plab usullar yordamida fitosintezlangan kompozitsiyalarning tavsifi, (3) ) rGO va nZVI ning turli reaktsiya parametrlari ostida doksisiklin antibiotiklarining organik ifloslantiruvchi moddalarini adsorbsiyalash va olib tashlashda sinergik ta'sirini o'rganish, adsorbsiya jarayonining shartlarini optimallashtirish, (3) qayta ishlash siklidan keyin turli xil uzluksiz ishlov berishda kompozit materiallarni o'rganish.
Doksisiklin gidroxloridi (DC, MM = 480,90, kimyoviy formulasi C22H24N2O · HCl, 98%), temir xlorid geksagidrat (FeCl3,6H2O, 97%), grafit kukuni Sigma-Aldrich, AQShdan sotib olingan. Natriy gidroksid (NaOH, 97%), etanol (C2H5OH, 99,9%) va xlorid kislota (HCl, 37%) AQShning Merck kompaniyasidan sotib olindi. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 va MgCl2 Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd kompaniyasidan sotib olingan. Barcha reagentlar yuqori analitik tozalikka ega. Barcha suvli eritmalarni tayyorlash uchun ikki marta distillangan suv ishlatilgan.
A. halimusning vakillik namunalari Nil deltasi va Misrning Oʻrta er dengizi sohilidagi yerlardan tabiiy yashash joylaridan toʻplangan. O'simlik materiallari amaldagi milliy va xalqaro ko'rsatmalarga muvofiq yig'ilgan17. Professor Manal Favzi Boulos18 ga ko'ra o'simlik namunalarini aniqladi va Iskandariya universitetining Atrof-muhit fanlari bo'limi ilmiy maqsadlar uchun o'rganilgan o'simlik turlarini to'plashga ruxsat beradi. Namuna vaucherlari Tanta universiteti gerbariyida (TANE) saqlanadi, vaucherlar №. 14 122–14 127, yotqizilgan materiallarga kirishni ta'minlaydigan ommaviy gerbariy. Bundan tashqari, chang yoki kirni tozalash uchun o'simlikning barglarini mayda bo'laklarga kesib oling, 3 marta musluk va distillangan suv bilan yuvib tashlang va keyin 50 ° C da quriting. O'simlik maydalangan, 5 g mayda kukun 100 ml distillangan suvga botiriladi va ekstrakt olish uchun 70 ° C da 20 daqiqa davomida aralashtiriladi. Olingan Bacillus nicotianae ekstrakti Whatman filtr qog'ozi orqali filtrlanadi va keyingi foydalanish uchun toza va sterillangan naychalarda 4 ° C da saqlanadi.
1-rasmda ko'rsatilganidek, GO o'zgartirilgan Hummers usuli bilan grafit kukunidan tayyorlangan. 10 mg GO kukuni 50 ml deionlangan suvda 30 daqiqa davomida sonikatsiya ostida tarqatildi va keyin 0,9 g FeCl3 va 2,9 g NaAc 60 daqiqa davomida aralashtirildi. Aralashtirilgan eritmaga 20 ml atripleks bargi ekstrakti qo'shildi va 80 ° C da 8 soat davomida qoldiriladi. Olingan qora suspenziya filtrlanadi. Tayyorlangan nanokompozitlar etanol va bidistillangan suv bilan yuvilgan va keyin vakuumli pechda 50 ° C da 12 soat davomida quritilgan.
RGO/nZVI va nZVI komplekslarining yashil sintezi va Atriplex halimus ekstrakti yordamida ifloslangan suvdan DC antibiotiklarini olib tashlashning sxematik va raqamli fotosuratlari.
Qisqacha aytganda, 1-rasmda ko'rsatilganidek, 0,05 M Fe3+ ionini o'z ichiga olgan 10 ml temir xlorid eritmasidan 20 ml achchiq barg ekstrakti eritmasiga 60 daqiqa davomida o'rtacha qizdirish va aralashtirish orqali tomchilab qo'shildi, so'ngra eritma sentrifuga qilindi. 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) 15 daqiqa davomida qora zarrachalar, keyin etanol va distillangan suv bilan 3 marta yuvilgan va keyin bir kechada 60 ° C da vakuumli pechda quritilgan, berish uchun.
O'simliklar tomonidan sintez qilingan rGO/nZVI va nZVI kompozitlari 200-800 nm skanerlash oralig'ida UV-ko'rinadigan spektroskopiya (T70/T80 seriyali UV/Vis spektrofotometrlari, PG Instruments Ltd, Buyuk Britaniya) bilan tavsiflangan. rGO/nZVI va nZVI kompozitlarining topografiyasi va o'lchamlari taqsimotini tahlil qilish uchun TEM spektroskopiyasi (JOEL, JEM-2100F, Yaponiya, tezlashtiruvchi kuchlanish 200 kV) ishlatilgan. Qayta tiklash va barqarorlashtirish jarayoni uchun mas'ul bo'lgan o'simlik ekstraktlarida ishtirok etishi mumkin bo'lgan funktsional guruhlarni baholash uchun FT-IR spektroskopiyasi amalga oshirildi (JASCO spektrometri 4000-600 sm-1 oralig'ida). Bundan tashqari, sintez qilingan nanomateriallarning sirt zaryadini o'rganish uchun zeta potentsial analizatori (Zetasizer Nano ZS Malvern) ishlatilgan. Kukunli nanomateriallarning rentgen nurlanishini o'lchash uchun 2th oralig'ida 20 ° dan 80 gacha bo'lgan oqim (40 mA), kuchlanish (45 kV) da ishlaydigan rentgen difraktometri (X'PERT PRO, Niderlandiya) ishlatilgan. ° va CuKa1 nurlanishi (\(\lambda =\ ) 1,54056 Ao). Energiya dispersli rentgen spektrometri (EDX) (JEOL JSM-IT100 modeli) XPS da -10 dan 1350 eV gacha bo'lgan Al K-a monoxromatik rentgen nurlarini yig'ishda elementar tarkibini o'rganish uchun mas'ul edi, nuqta o'lchami 400 mkm K-ALPHA. (Thermo Fisher Scientific, AQSH) toʻliq spektrning uzatish energiyasi 200 eV, tor spektr esa 50 eV. Kukun namunasi vakuum kamerasiga joylashtirilgan namuna ushlagichiga bosiladi. Bog'lanish energiyasini aniqlash uchun C 1 s spektri 284,58 eV da mos yozuvlar sifatida ishlatilgan.
Sintezlangan rGO/nZVI nanokompozitlarining suvli eritmalardan doksisiklin (DC) ni olib tashlash samaradorligini tekshirish uchun adsorbsion tajribalar o‘tkazildi. Adsorbsion tajribalar 25 ml Erlenmeyer kolbalarida 200 rpm chayqatish tezligida orbital chayqatish moslamasida (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) 298 K da amalga oshirildi. Doimiy oqim eritmasini (1000 ppm) bidistillangan suv bilan suyultirish orqali. RGO/nSVI dozasining adsorbsiya samaradorligiga ta'sirini baholash uchun 20 ml doimiy oqim eritmasiga turli og'irlikdagi (0,01-0,07 g) nanokompozitlar qo'shildi. Kinetik va adsorbsion izotermlarni o'rganish uchun 0,05 g adsorbent CD ning dastlabki konsentratsiyasi (25-100 mg L-1) bo'lgan suvli eritmasiga botirildi. PH ning DCni olib tashlashga ta'siri pH (3-11) va 25 ° C da 50 mg L-1 boshlang'ich konsentratsiyasida o'rganildi. Tizimning pH qiymatini oz miqdorda HCl yoki NaOH eritmasi qo'shib sozlang (Crison pH metr, pH metr, pH 25). Bundan tashqari, 25-55 ° S oralig'ida adsorbsion tajribalarga reaktsiya haroratining ta'siri o'rganildi. Ion kuchining adsorbsiya jarayoniga ta'siri har xil konsentratsiyali NaCl (0,01-4 mol L-1) qo'shilishi bilan o'rganildi, DC ning boshlang'ich konsentratsiyasi 50 mg L-1, pH 3 va 7), 25 ° C va adsorbent dozasi 0,05 g. Adsorbsiyalanmagan shaharning adsorbsiyasi 270 va 350 nm maksimal to'lqin uzunliklarida (lmax) 1,0 sm uzunlikdagi kvarts kyuvetalar bilan jihozlangan ikki nurli UV-Vis spektrofotometri (T70/T80 seriyali, PG Instruments Ltd, Buyuk Britaniya) yordamida o'lchandi. Doimiy toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri toʻgʻri taʼminlangan antibiotiklarni (1-eks.) olib tashlash foizi va DC, qt, tenglamaning adsorbsion miqdori. 2 (mg/g) quyidagi tenglama yordamida o'lchandi.
Bu erda %R - doimiy oqimni olib tashlash qobiliyati (%), Co - 0 vaqtidagi boshlang'ich DC konsentratsiyasi va C - mos ravishda t vaqtidagi doimiy kontsentratsiya (mg L-1).
Bu yerda qe - adsorbent massa birligiga adsorbsiyalangan doimiy oqim miqdori (mg g-1), Co va Ce - nol vaqtdagi va muvozanatdagi konsentratsiyalar mos ravishda (mg l-1), V - eritma hajmi (l) , va m - adsorbsion massa reaktivi (g).
SEM tasvirlari (2A-C-rasmlar) rGO/nZVI kompozitining qatlamli morfologiyasini uning yuzasida bir xilda tarqalgan sferik temir nanozarrachalar bilan ko'rsatadi, bu nZVI NP ning rGO yuzasiga muvaffaqiyatli biriktirilishini ko'rsatadi. Bundan tashqari, rGO bargida ba'zi ajinlar mavjud bo'lib, A. halimus GO ni tiklash bilan bir vaqtda kislorod o'z ichiga olgan guruhlarni olib tashlashni tasdiqlaydi. Bu katta ajinlar temir NPlarni faol yuklash uchun joy vazifasini bajaradi. nZVI tasvirlari (2D-F-rasm) sferik temir NPlar juda tarqoq va yig'ilmaganligini ko'rsatdi, bu o'simlik ekstraktining botanika tarkibiy qismlarining qoplama tabiati bilan bog'liq. Zarrachalar hajmi 15-26 nm oralig'ida o'zgarib turardi. Shu bilan birga, ba'zi hududlarda nZVI ning yuqori samarali adsorbsion qobiliyatini ta'minlovchi bo'rtiq va bo'shliqlar tuzilishiga ega bo'lgan mezoporoz morfologiya mavjud, chunki ular nZVI yuzasida doimiy to'g'ri oqim molekulalarini ushlab qolish imkoniyatini oshirishi mumkin. Rosa Damashq ekstrakti nZVI sintezi uchun ishlatilganda, olingan NPlar bir jinsli bo'lmagan, bo'shliqlar va turli shakllarga ega bo'lib, bu ularning Cr (VI) adsorbsiyasidagi samaradorligini pasaytirdi va reaksiya vaqtini oshirdi 23 . Natijalar eman va tut barglaridan sintez qilingan nZVI bilan mos keladi, ular asosan aniq aglomeratsiyasiz turli nanometr o'lchamdagi sferik nanozarralardir.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) kompozitlarining SEM tasvirlari va nZVI/rGO (G) va nZVI (H) kompozitlarining EDX naqshlari.
EDX yordamida o'simlik sintezlangan rGO/nZVI va nZVI kompozitlarining elementar tarkibi o'rganildi (2G, H-rasm). Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, nZVI uglerod (massa bo'yicha 38,29%), kislorod (massa bo'yicha 47,41%) va temir (massa bo'yicha 11,84%), ammo o'simlik ekstraktlaridan olinishi mumkin bo'lgan fosfor24 kabi boshqa elementlar ham mavjud. Bundan tashqari, uglerod va kislorodning yuqori foizi yer osti nZVI namunalarida o'simlik ekstraktlaridan fitokimyoviy moddalar mavjudligi bilan bog'liq. Bu elementlar rGO da bir tekis taqsimlangan, lekin har xil nisbatlarda: C (39,16 %), O (46,98 g %) va Fe (10,99 g %), EDX rGO/nZVI ham S kabi boshqa elementlarning mavjudligini ko'rsatadi. o'simlik ekstraktlari bilan bog'lanishi mumkin, ishlatiladi. A. halimus yordamida rGO/nZVI kompozitsiyasidagi hozirgi C: O nisbati va temir tarkibi evkalipt barglari ekstraktidan foydalanishga qaraganda ancha yaxshi, chunki u C (23,44 og'irlik%), O (68,29 g.%) tarkibini tavsiflaydi. va Fe (8,27 g.%). wt %) 25. Nataša va boshq., 2022 yil eman va tut barglaridan sintez qilingan nZVI ning o'xshash elementar tarkibi haqida xabar berdi va polifenol guruhlari va barg ekstrakti tarkibidagi boshqa molekulalar reduksiya jarayoni uchun javobgar ekanligini tasdiqladi.
O'simliklarda sintez qilingan nZVI morfologiyasi (S2A,B-rasm) sharsimon va qisman tartibsiz bo'lib, o'rtacha zarracha hajmi 23,09 ± 3,54 nm ni tashkil etdi, ammo van der Waals kuchlari va ferromagnetizm tufayli zanjirli agregatlar kuzatildi. Bu asosan donador va sharsimon zarracha shakli SEM natijalariga yaxshi mos keladi. Shunga o'xshash kuzatuvni Abdelfatah va boshqalar topdilar. 2021 yilda nZVI11 sintezida kastor loviya bargi ekstrakti ishlatilganda. Ruelas tuberosa barglari ekstrakti nZVIda qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladigan NPlar ham diametri 20 dan 40 nm26 gacha bo'lgan sharsimon shaklga ega.
Gibrid rGO / nZVI kompozit TEM tasvirlari (S2C-D-rasm) rGO nZVI NP uchun bir nechta yuklash joylarini ta'minlaydigan marginal burmalar va ajinlar bilan bazal tekislik ekanligini ko'rsatdi; bu qatlamli morfologiya ham rGO ning muvaffaqiyatli ishlab chiqarilishini tasdiqlaydi. Bundan tashqari, nZVI NP zarrachalarining o'lchamlari 5,32 dan 27 nm gacha bo'lgan sferik shaklga ega va deyarli bir xil dispersiya bilan rGO qatlamiga kiritilgan. Evkalipt barglari ekstrakti Fe NPs / rGO sintez qilish uchun ishlatilgan; TEM natijalari, shuningdek, rGO qatlamidagi ajinlar sof Fe NPlarga qaraganda Fe NPlarning tarqalishini yaxshilaganini va kompozitlarning reaktivligini oshirganligini tasdiqladi. Shunga o'xshash natijalar Bagheri va boshqalar tomonidan olingan. 28 kompozitsion o'rtacha temir nanozarracha o'lchami taxminan 17,70 nm bo'lgan ultratovush texnikasi yordamida ishlab chiqarilganda.
A. halimus, nZVI, GO, rGO va rGO/nZVI kompozitlarining FTIR spektrlari shaklda ko'rsatilgan. 3A. A. halimus barglarida sirt funksional guruhlarning mavjudligi polifenollarga mos keladigan 3336 sm-1 va oqsil tomonidan ishlab chiqarilgan karbonil guruhlarga mos keladigan 1244 sm-1 da paydo bo'ladi. 2918 sm-1 da alkanlar, 1647 sm-1 da alkenlar va 1030 sm-1 da CO-O-CO kengaytmalari kabi boshqa guruhlar ham kuzatilgan bo'lib, ular muhrlash vositasi sifatida ishlaydigan va tiklanish uchun mas'ul bo'lgan o'simlik tarkibiy qismlari mavjudligini ko'rsatadi. Fe2+ dan Fe0 gacha va rGO29 ga o'ting. Umuman olganda, nZVI spektrlari achchiq shakar bilan bir xil yutilish cho'qqilarini ko'rsatadi, lekin biroz o'zgargan pozitsiyaga ega. OH cho'zish tebranishlari (fenollar) bilan bog'liq bo'lgan 3244 sm-1 da intensiv chiziq paydo bo'ladi, 1615 da cho'qqisi C = C ga to'g'ri keladi va 1546 va 1011 sm-1 chiziqlari C = O (polifenollar va flavonoidlar) cho'zilishi tufayli paydo bo'ladi. , CN -aromatik aminlar va alifatik aminlarning guruhlari ham mos ravishda 1310 sm-1 va 1190 sm-1 da kuzatilgan13. GO ning FTIR spektri ko'plab yuqori zichlikdagi kislorod o'z ichiga olgan guruhlarning mavjudligini ko'rsatadi, jumladan alkoksi (CO) 1041 sm-1 da cho'zish tasmasi, epoksi (CO) 1291 sm-1, C=O cho'zish. 1619 sm-1 da C=C cho‘zuvchi tebranishlar tasmasi, 1708 sm-1 diapazoni va 3384 sm-1 da OH guruhini cho‘zuvchi tebranishlarning keng polosasi paydo bo‘ldi, bu takomillashtirilgan Hummers usuli bilan tasdiqlanadi, bu tebranishlarni muvaffaqiyatli oksidlaydi. grafit jarayoni. rGO va rGO/nZVI kompozitlarini GO spektrlari bilan solishtirganda, ba'zi kislorod o'z ichiga olgan guruhlarning intensivligi, masalan, OH 3270 sm-1 da sezilarli darajada kamayadi, boshqalari, masalan, 1729 sm-1 da C=O, butunlay kamayadi. kamayadi. g'oyib bo'ldi, bu A. halimus ekstrakti tomonidan GOda kislorod o'z ichiga olgan funktsional guruhlarning muvaffaqiyatli olib tashlanishini ko'rsatadi. 1560 va 1405 sm-1 atrofida C=C kuchlanishida rGO ning yangi keskin xarakterli cho'qqilari kuzatiladi, bu esa GO ning rGO ga qisqarishini tasdiqlaydi. 1043 dan 1015 sm-1 gacha va 982 dan 918 sm-1 gacha bo'lgan o'zgarishlar kuzatilgan, ehtimol o'simlik materiali kiritilganligi sababli31,32. Weng va boshqalar, 2018 yilda GOdagi kislorodli funktsional guruhlarning sezilarli darajada pasayishi kuzatildi, bu bioreduksiya orqali rGO muvaffaqiyatli shakllanishini tasdiqlaydi, chunki pasaytirilgan temir grafen oksidi kompozitlarini sintez qilish uchun ishlatiladigan evkalipt barglari ekstraktlari o'simlik komponentining FTIR spektrlarini yaqinroq ko'rsatdi. funktsional guruhlar. 33 .
A. Galliy, nZVI, rGO, GO, kompozit rGO/nZVI (A) ning FTIR spektri. RGO, GO, nZVI va rGO/nZVI (B) rentgenogramma kompozitlari.
rGO / nZVI va nZVI kompozitlarining shakllanishi asosan rentgen nurlarining diffraktsiya naqshlari bilan tasdiqlangan (3B-rasm). Yuqori intensivlikdagi Fe0 cho'qqisi 2Ɵ 44,5° da kuzatildi, bu indeks (110) (JCPDS № 06–0696)11 ga mos keladi. (311) tekislikning 35,1° dagi yana bir cho'qqisi Fe3O4 magnetitiga bog'liq, 63,2° p-FeOOH (JCPDS № 17-0536) mavjudligi sababli (440) tekislikning Miller indeksi bilan bog'liq bo'lishi mumkin34. GO rentgenogrammasi 2Ɵ 10,3° da keskin cho'qqini va 21,1° da yana bir cho'qqini ko'rsatadi, bu grafitning to'liq eksfoliatsiyasini ko'rsatadi va GO35 yuzasida kislorod o'z ichiga olgan guruhlar mavjudligini ta'kidlaydi. rGO va rGO/nZVI ning kompozit namunalari rGO va rGO/nZVI kompozitlari uchun mos ravishda 2Ɵ 22,17 va 24,7° da xarakterli GO cho'qqilarining yo'qolishini va keng rGO cho'qqilarining shakllanishini qayd etdi, bu esa GO ning o'simlik ekstraktlari bilan muvaffaqiyatli tiklanishini tasdiqladi. Biroq, kompozitsion rGO/nZVI naqshida Fe0 (110) va bcc Fe0 (200) panjara tekisligi bilan bog'liq qo'shimcha cho'qqilar mos ravishda 44,9 \ (^ \ circ \) va 65,22 \ (^ \ circ \) da kuzatildi. .
Zeta potentsial - zarracha yuzasiga biriktirilgan ion qatlami va suvli eritma orasidagi materialning elektrostatik xususiyatlarini aniqlaydigan va uning barqarorligini o'lchaydigan potensialdir37. O'simliklarda sintez qilingan nZVI, GO va rGO/nZVI kompozitlarining zeta potentsial tahlili S1A- rasmda ko'rsatilganidek, ularning yuzasida mos ravishda -20,8, -22 va -27,4 mV manfiy zaryadlar mavjudligi sababli ularning barqarorligini ko'rsatdi. C. . Bunday natijalar zeta potentsial qiymatlari -25 mV dan kam bo'lgan zarrachalarni o'z ichiga olgan eritmalar odatda bu zarralar orasidagi elektrostatik itarilish tufayli yuqori darajadagi barqarorlikni ko'rsatadigan bir nechta hisobotlarga mos keladi. rGO va nZVI kombinatsiyasi kompozitga ko'proq manfiy zaryad olish imkonini beradi va shuning uchun faqat GO yoki nZVI ga qaraganda yuqori barqarorlikka ega. Shuning uchun elektrostatik repulsiya hodisasi barqaror rGO/nZVI39 kompozitlarining hosil bo'lishiga olib keladi. GO ning salbiy yuzasi uni suvli muhitda aglomeratsiyasiz bir tekis taqsimlanishiga imkon beradi, bu esa nZVI bilan o'zaro ta'sir qilish uchun qulay sharoit yaratadi. Salbiy zaryad achchiq qovun ekstraktida turli funktsional guruhlar mavjudligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin, bu ham GO va temir kashshoflari va o'simlik ekstrakti o'rtasidagi o'zaro ta'sirni, mos ravishda rGO va nZVI va rGO / nZVI kompleksini hosil qilish uchun tasdiqlaydi. Bu o'simlik birikmalari, shuningdek, qoplovchi vosita sifatida ham harakat qilishi mumkin, chunki ular hosil bo'lgan nanozarrachalarning agregatsiyasini oldini oladi va shu bilan ularning barqarorligini oshiradi40.
nZVI va rGO/nZVI kompozitlarining elementar tarkibi va valentlik holatlari XPS tomonidan aniqlangan (4-rasm). Umumiy XPS tadqiqoti shuni ko'rsatdiki, rGO / nZVI kompozitsiyasi asosan EDS xaritasiga mos keladigan C, O va Fe elementlaridan iborat (4F-H-rasm). C1s spektri mos ravishda CC, CO va C=O ni ifodalovchi 284,59 eV, 286,21 eV va 288,21 eVdagi uchta cho'qqidan iborat. O1s spektri uchta cho'qqiga bo'lingan, jumladan, 531,17 eV, 532,97 eV va 535,45 eV, ular mos ravishda O = CO, CO va NO guruhlariga tayinlangan. Biroq, 710,43, 714,57 va 724,79 eVdagi cho'qqilar mos ravishda Fe 2p3/2, Fe+3 va Fe p1/2 ga tegishli. nZVI ning XPS spektrlari (4C-E-rasm) C, O va Fe elementlari uchun cho'qqilarni ko'rsatdi. 284,77, 286,25 va 287,62 eVdagi tepaliklar temir-uglerod qotishmalarining mavjudligini tasdiqlaydi, chunki ular mos ravishda CC, C-OH va CO ga tegishli. O1s spektri C–O/temir karbonat (531,19 eV), gidroksil radikal (532,4 eV) va O–C=O (533,47 eV) uch cho‘qqisiga to‘g‘ri keldi. 719,6 cho'qqisi Fe0 ga tegishli, FeOOH esa 717,3 va 723,7 eVda cho'qqilarni ko'rsatadi, bundan tashqari, 725,8 eVdagi tepalik Fe2O342,43 mavjudligini ko'rsatadi.
Mos ravishda nZVI va rGO/nZVI kompozitlarining XPS tadqiqotlari (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) va O1s (E) va rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompozitsiyasining to'liq spektrlari.
N2 adsorbsion/desorbsiya izotermasi (5A, B-rasm) nZVI va rGO/nZVI kompozitlarining II turga tegishli ekanligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, rGO bilan ko'r bo'lgandan keyin nZVI ning o'ziga xos sirt maydoni (SBET) 47,4549 dan 152,52 m2 / g gacha oshdi. Ushbu natijani rGO ko'r-ko'rona qilinganidan keyin nZVI magnit xususiyatlarining pasayishi, shu bilan zarrachalar agregatsiyasini kamaytirish va kompozitlarning sirt maydonini oshirish bilan izohlash mumkin. Bundan tashqari, 5C-rasmda ko'rsatilganidek, rGO/nZVI kompozitsiyasining g'ovak hajmi (8,94 nm) asl nZVI (2,873 nm) dan yuqori. Bu natija El-Monaem va boshqalar bilan kelishilgan. 45 .
rGO/nZVI kompozitlari va asl nZVI o'rtasida DCni olib tashlash uchun adsorbsion quvvatni baholash uchun boshlang'ich konsentratsiyaning oshishiga qarab, har bir adsorbentning doimiy dozasini (0,05 g) har xil boshlang'ich konsentratsiyalarda DC ga qo'shish orqali taqqoslash amalga oshirildi. Tekshirilgan yechim [25]. –100 mg l–1] 25°C da. Natijalar shuni ko'rsatdiki, rGO / nZVI kompozitsiyasini olib tashlash samaradorligi (94,6%) pastroq konsentratsiyada (25 mg L-1) asl nZVI (90%) dan yuqori edi. Biroq, boshlang'ich kontsentratsiyasi 100 mg L-1 ga oshirilganda, rGO / nZVI va ota-ona nZVI ni olib tashlash samaradorligi mos ravishda 70% va 65% ga kamaydi (6A-rasm), bu kamroq faol joylar va tanazzulga bog'liq bo'lishi mumkin. nZVI zarralari. Aksincha, rGO/nZVI DCni olib tashlashning yuqori samaradorligini ko'rsatdi, bu rGO va nZVI o'rtasidagi sinergik ta'sirga bog'liq bo'lishi mumkin, unda adsorbsiya uchun mavjud bo'lgan barqaror faol joylar ancha yuqori va rGO/nZVI bo'lsa, ko'proq. DC buzilmagan nZVI ga qaraganda adsorbsiyalanishi mumkin. Bundan tashqari, rasmda. 6B shuni ko'rsatadiki, rGO / nZVI va nZVI kompozitlarining adsorbsion quvvati 9,4 mg / g dan 30 mg / g va 9 mg / g gacha, boshlang'ich kontsentratsiyasining 25-100 mg / L dan oshishi bilan ortdi. -1,1 dan 28,73 mg g-1 gacha. Shu sababli, DCni olib tashlash tezligi boshlang'ich DC kontsentratsiyasi bilan salbiy bog'liq edi, bu eritmadagi DC ning adsorbsiyasi va olib tashlanishi uchun har bir adsorbent tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan reaktsiya markazlarining cheklangan soni bilan bog'liq edi. Shunday qilib, bu natijalardan xulosa qilish mumkinki, rGO/nZVI kompozitlari yuqori adsorbsiya va qaytarilish samaradorligiga ega va rGO/nZVI tarkibidagi rGO ham adsorbent, ham tashuvchi material sifatida ishlatilishi mumkin.
rGO / nZVI va nZVI kompozitsiyasi uchun olib tashlash samaradorligi va DC adsorbsion quvvati (A, B) [Co = 25 mg l-1-100 mg l-1, T = 25 °C, doz = 0,05 g], pH edi. rGO / nZVI kompozitlarida (C) adsorbsiya qobiliyati va DCni olib tashlash samaradorligi bo'yicha [Co = 50 mg L-1, pH = 3-11, T = 25 ° C, doz = 0,05 g].
Eritmaning pH darajasi adsorbsion jarayonlarni o'rganishda hal qiluvchi omil hisoblanadi, chunki u adsorbentning ionlanish, spetsifikatsiya va ionlanish darajasiga ta'sir qiladi. Tajriba doimiy adsorbent dozasi (0,05 g) va pH oralig'ida (3-11) 50 mg L-1 boshlang'ich konsentratsiyasi bilan 25 ° C da o'tkazildi. Adabiyot tekshiruviga ko'ra46, DC turli pH darajalarida bir nechta ionlashtiriladigan funktsional guruhlarga (fenollar, aminokislotalar, spirtlar) ega amfifil molekuladir. Natijada, DC ning turli funktsiyalari va rGO / nZVI kompozit yuzasidagi tegishli tuzilmalar elektrostatik tarzda o'zaro ta'sir qilishi va kationlar, zwitterionlar va anionlar shaklida mavjud bo'lishi mumkin, DC molekulasi pH <3,3 da kationik (DCH3+) sifatida mavjud, zvitterionik (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 va anion (DCH- yoki DC2-) PH 7,7 da. Natijada, DC ning turli funktsiyalari va rGO / nZVI kompozit yuzasidagi tegishli tuzilmalar elektrostatik tarzda o'zaro ta'sir qilishi va kationlar, zwitterionlar va anionlar shaklida mavjud bo'lishi mumkin, DC molekulasi pH <3,3 da kationik (DCH3+) sifatida mavjud, zwitterionik (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 va anion (DCH- yoki DC2-) PH 7,7 da. Natijada turli xil funktsiyalar DK va svyazannyx s nimi struktura bo'yicha poverxnosti kompozitsiya rGO/nZVI mumkin elektrostaticheski va mumkin sushchestvo v vide kationov, tsvitter-ionov va anionov, molekul DK sushchestvo <DK sushchestvo, vK3D+ ter- ionnyy (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 va anionnyy (DCH- yoki DC2-) va pH 7,7. Natijada, rGO / nZVI kompozitining yuzasida DC va tegishli tuzilmalarning turli funktsiyalari elektrostatik o'zaro ta'sir qilishi va kationlar, zvitterionlar va anionlar shaklida mavjud bo'lishi mumkin; DC molekulasi pH < 3,3 da kation (DCH3+) sifatida mavjud; ion (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 va anion (DCH- yoki DC2-) pH 7,7 da.dcngjínzíngínzíngínzínzVI rGO/nZVI míngíngíngíngíngíngíngíngíngíngjíngjíngjíngjíngjíngjíngjíngjíngzhí língíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíngíníngíngín, DC língínpH < 3,3 língíngínglín (DCH3+) chàngāngān，dāngāngāngānī(DCH20) 3,3 < pH < 7,7 chàngàngān (DCH- mí DC2-) PH 7,7。dc dc y y y y y y n y ng l i l i l i l i l i lēngčičičičičičičičičičičičičičiči, ， dc lēngči, pH <3,3 língjīngīng língjīngī (dch3+) chàn dàngān，māngāngānī(DCH20) 3,3 < pH < 7,7 làngyjàn (DCH- mí DC2-) PH 7.7。 Sleeovatelno, Razlichnye Funksii Dk i Rodstvennyx im starstvennyx imput vojerxnosti Kompotitha rg / NZVI MOGUT vzimodeystviya vi DE KATTIONOV, TsVITTER-IONOV I Annolov, A Anleekuly Dk Yavlyaunsya parlyalynymi (dtg3 +) pri rn <3,3. Shu sababli, rGO/nZVI kompozit yuzasida doimiy va tegishli tuzilmalarning turli funktsiyalari elektrostatik o'zaro ta'sirga kirishi va kationlar, zvitterionlar va anionlar shaklida mavjud bo'lishi mumkin, DC molekulalari esa pH <3,3 da kationik (DCH3+). Un sushchestvuet v vide tsvitter-ion (DCH20) uchun 3,3 < pH < 7,7 va anion (DCH- yoki DC2-) va pH 7,7. U 3,3 < pH < 7,7 da zvitterion (DCH20) va pH 7,7 da anion (DCH- yoki DC2-) sifatida mavjud.PH ning 3 dan 7 gacha o'sishi bilan adsorbsiya qobiliyati va DCni olib tashlash samaradorligi 11,2 mg / g (56%) dan 17 mg / g (85%) gacha ko'tarildi (6C-rasm). Biroq, pH 9 va 11 ga ko'tarilgach, adsorbsiya qobiliyati va olib tashlash samaradorligi mos ravishda 10,6 mg / g (53%) dan 6 mg / g (30%) gacha kamaydi. PH ning 3 dan 7 gacha ko'tarilishi bilan DClar asosan zvitterionlar shaklida mavjud bo'lib, bu ularni rGO / nZVI kompozitlari bilan deyarli elektrostatik jalb qilinmagan yoki qaytarilgan, asosan elektrostatik o'zaro ta'sir orqali. PH 8,2 dan oshganda, adsorbent yuzasi manfiy zaryadlangan, shuning uchun manfiy zaryadlangan doksisiklin va adsorbent yuzasi o'rtasidagi elektrostatik repulsiya tufayli adsorbsion sig'im kamayadi va kamayadi. Ushbu tendentsiya shuni ko'rsatadiki, rGO / nZVI kompozitlarida DC adsorbsiyasi juda pHga bog'liq va natijalar, shuningdek, rGO / nZVI kompozitlari kislotali va neytral sharoitlarda adsorbent sifatida mos ekanligini ko'rsatadi.
Haroratning DC ning suvli eritmasining adsorbsiyasiga ta'siri (25-55 ° C) da amalga oshirildi. 7A-rasmda rGO/nZVI ga doimiy tok antibiotiklarini olib tashlash samaradorligiga harorat oshishining ta’siri ko‘rsatilgan, olib tashlash qobiliyati va adsorbsiya qobiliyati 83,44% va 13,9 mg/g dan 47% va 7,83 mg/g gacha oshgani aniq. , mos ravishda. Bu sezilarli pasayish desorbsiyaga olib keladigan DC ionlarining issiqlik energiyasining ortishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin47.
Haroratning rGO/nZVI kompozitlariga CD ning olib tashlash samaradorligi va adsorbsion sig'imiga ta'siri (A) [Co = 50 mg L-1, pH = 7, doza = 0,05 g], adsorbent dozasi CD ning olib tashlash samaradorligi va olib tashlash samaradorligiga ta'siri rGO/nSVI kompozitsiyasida (B) [Co = 50 mg L-1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25-100] rGO/nSVI kompozitsiyasida adsorbsion quvvati va DCni olib tashlash samaradorligi bo'yicha dastlabki konsentratsiya mg L-1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 g].
Kompozit adsorbent rGO / nZVI dozasini 0,01 g dan 0,07 g gacha oshirishning olib tashlash samaradorligi va adsorbsiya qobiliyatiga ta'siri rasmda ko'rsatilgan. 7B. Adsorbent dozasining oshishi adsorbsion sig‘imning 33,43 mg/g dan 6,74 mg/g gacha pasayishiga olib keldi. Shu bilan birga, adsorbent dozasining 0,01 g dan 0,07 g gacha ko'tarilishi bilan olib tashlash samaradorligi 66,8% dan 96% gacha oshadi, bu mos ravishda nanokompozit sirtidagi faol markazlar sonining ko'payishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Dastlabki kontsentratsiyaning adsorbsiya qobiliyatiga va olib tashlash samaradorligiga ta'siri [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, doz 0,05 g] o'rganildi. Dastlabki kontsentratsiya 25 mg L-1 dan 100 mg L-1 gacha oshirilganda, rGO / nZVI kompozitsiyasini olib tashlash ulushi 94,6% dan 65% gacha kamaydi (7C-rasm), ehtimol kerakli faol yo'qligi sababli. saytlar. . DC49 ning katta konsentratsiyasini adsorbsiyalaydi. Boshqa tomondan, dastlabki konsentratsiya ortishi bilan adsorbsion sig'im ham muvozanatga erishilgunga qadar 9,4 mg / g dan 30 mg / g gacha ko'tarildi (7D-rasm). Ushbu muqarrar reaktsiya rGO / nZVI kompozitining 50 yuzasiga erishish uchun DC ionining massa uzatish qarshiligidan kattaroq bo'lgan boshlang'ich DC konsentratsiyasi bilan harakatlantiruvchi kuchning oshishi bilan bog'liq.
Aloqa vaqti va kinetik tadqiqotlar adsorbsiyaning muvozanat vaqtini tushunishga qaratilgan. Birinchidan, kontakt vaqtining dastlabki 40 daqiqasida adsorbsiyalangan DC miqdori butun vaqt davomida (100 daqiqa) adsorbsiyalangan umumiy miqdorning taxminan yarmini tashkil etdi. Eritmadagi DC molekulalari to'qnashganda, ular tezda rGO/nZVI kompozit yuzasiga ko'chib o'tadi va bu sezilarli adsorbsiyaga olib keladi. 40 daqiqadan so'ng, doimiy oqim adsorbsiyasi 60 daqiqadan so'ng muvozanatga erishilgunga qadar asta-sekin va asta-sekin o'sdi (7D-rasm). Dastlabki 40 daqiqada maqbul miqdor adsorbsiyalanganligi sababli, DC molekulalari bilan kamroq to'qnashuvlar bo'ladi va adsorbsiyalanmagan molekulalar uchun kamroq faol joylar mavjud bo'ladi. Shuning uchun adsorbsiya tezligini kamaytirish mumkin51.
Adsorbsion kinetikani yaxshiroq tushunish uchun psevdo birinchi tartibli (8A-rasm), psevdo ikkinchi tartibli (8B-rasm) va Elovich (8C-rasm) kinetik modellarining chiziqli chizmalaridan foydalanilgan. Kinetik tadqiqotlar natijasida olingan parametrlardan (S1-jadval) ma'lum bo'ladiki, psevdosekund modeli adsorbsion kinetikani tavsiflash uchun eng yaxshi model bo'lib, bu erda R2 qiymati boshqa ikkita modelga qaraganda yuqoriroq o'rnatiladi. Hisoblangan adsorbsion quvvatlar (qe, kal) o'rtasida ham o'xshashlik mavjud. Pseudo-ikkinchi tartib va eksperimental qiymatlar (qe, exp.) soxta ikkinchi tartib boshqa modellarga qaraganda yaxshiroq model ekanligining yana bir dalilidir. 1-jadvalda ko'rsatilganidek, a (boshlang'ich adsorbsiya tezligi) va b (desorbsiya doimiysi) qiymatlari adsorbsiya tezligi desorbsiya tezligidan yuqori ekanligini tasdiqlaydi, bu DC rGO/nZVI52 kompozitsiyasida samarali adsorbsiyaga moyilligini ko'rsatadi. .
Psevdo-ikkinchi tartib (A), psevdo-birinchi tartib (B) va Elovich (C) chiziqli adsorbsion kinetik chizmalar [Co = 25-100 mg l-1, pH = 7, T = 25 °C, doz = 0,05 g ].
Adsorbsion izotermlarni o'rganish adsorbentning (RGO/nRVI kompozitsiyasi) turli adsorbat konsentrasiyalarida (DC) va tizim haroratida adsorbsion qobiliyatini aniqlashga yordam beradi. Maksimal adsorbsion sig'im Langmyur izotermasi yordamida hisoblab chiqilgan bo'lib, u adsorbsiyaning bir hil ekanligini ko'rsatdi va ular orasidagi o'zaro ta'sirsiz adsorbent yuzasida adsorbat monoqatlamining hosil bo'lishini o'z ichiga oladi53. Yana ikkita keng tarqalgan izoterm modellari Freundlich va Temkin modellaridir. Freundlix modeli adsorbsiya sig’imini hisoblashda qo’llanilmasa ham, u geterogen adsorbsiya jarayonini va adsorbentdagi bo’sh o’rinlar har xil energiyaga ega ekanligini tushunishga yordam beradi, Temkin modeli esa adsorbsiyaning fizik va kimyoviy xossalarini tushunishga yordam beradi54.
9A-C rasmlari mos ravishda Langmuir, Freindlich va Temkin modellarining chiziqli chizmalarini ko'rsatadi. Freundlich (9A-rasm) va Langmuir (9B-rasm) chizmalaridan hisoblangan va 2-jadvalda keltirilgan R2 qiymatlari shuni ko'rsatadiki, rGO/nZVI kompozitidagi DC adsorbsiyasi Freundlich (0,996) va Langmuir (0,988) izotermasidan keyin keladi. modellari va Temkin (0,985). Langmuir izoterm modelidan foydalangan holda hisoblangan maksimal adsorbsion sig'im (qmax) 31,61 mg g-1 ni tashkil etdi. Bundan tashqari, o'lchamsiz ajratish koeffitsientining (RL) hisoblangan qiymati 0 dan 1 gacha (0,097) bo'lib, qulay adsorbsiya jarayonini ko'rsatadi. Aks holda, hisoblangan Freundlich konstantasi (n = 2.756) ushbu yutilish jarayoni uchun afzallikni bildiradi. Temkin izotermining chiziqli modeliga ko'ra (9C-rasm) rGO/nZVI kompozitsiyasida doimiy tokning adsorbsiyasi fizik adsorbsiya jarayonidir, chunki b ˂ 82 kJ mol-1 (0,408)55. Jismoniy adsorbsiya odatda kuchsiz van der Waals kuchlari orqali amalga oshirilsa-da, rGO/nZVI kompozitlarida to'g'ridan-to'g'ri oqim adsorbsiyasi past adsorbsion energiyani talab qiladi [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B) va Temkin (C) chiziqli adsorbsiya izotermlari [Co = 25-100 mg L-1, pH = 7, T = 25 ° C, doza = 0,05 g]. RGO/nZVI kompozitlari (D) tomonidan DC adsorbsiyasi uchun Van't Hoff tenglamasining grafigi [Co = 25-100 mg l-1, pH = 7, T = 25-55 ° C va doza = 0,05 g].
Reaksiya harorati o'zgarishining rGO/nZVI kompozitlaridan doimiy tokni olib tashlashga ta'sirini baholash uchun tenglamalardan entropiya o'zgarishi (DS), entalpiya o'zgarishi (DH) va erkin energiya o'zgarishi (DG) kabi termodinamik parametrlar hisoblab chiqilgan. 3 va 458.
bu yerda \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – termodinamik muvozanat doimiysi, Ce va CAe – eritmada rGO, mos ravishda / nZVI sirt muvozanatidagi DC konsentratsiyalari. R va RT mos ravishda gaz konstantasi va adsorbsion haroratdir. ln Ke ni 1/T ga qarshi chizish to‘g‘ri chiziqni beradi (9D-rasm) undan ∆S va ∆H ni aniqlash mumkin.
Salbiy DH qiymati jarayonning ekzotermik ekanligini ko'rsatadi. Boshqa tomondan, DH qiymati fizik adsorbsiya jarayonida bo'ladi. 3-jadvaldagi manfiy DG qiymatlari adsorbsiya mumkin va o'z-o'zidan ekanligini ko'rsatadi. DS ning manfiy qiymatlari suyuqlik interfeysida adsorbent molekulalarining yuqori tartiblanganligini ko'rsatadi (3-jadval).
4-jadvalda rGO/nZVI kompozitsiyasi oldingi tadqiqotlarda qayd etilgan boshqa adsorbentlar bilan taqqoslanadi. VGO/nCVI kompozitsiyasi yuqori adsorbsion quvvatga ega va doimiy tok antibiotiklarini suvdan olib tashlash uchun istiqbolli material bo‘lishi aniq. Bundan tashqari, rGO/nZVI kompozitlarining adsorbsiyasi tez jarayon bo'lib, muvozanat vaqti 60 minut. rGO / nZVI kompozitlarining mukammal adsorbsion xususiyatlarini rGO va nZVI ning sinergik ta'siri bilan izohlash mumkin.
10A, B rasmlari DC antibiotiklarini rGO/nZVI va nZVI komplekslari tomonidan olib tashlashning oqilona mexanizmini ko'rsatadi. PH ning DC adsorbsiyasi samaradorligiga ta'siri bo'yicha tajribalar natijalariga ko'ra, pH ning 3 dan 7 gacha ortishi bilan, rGO / nZVI kompozitsiyasidagi DC adsorbsiyasi elektrostatik o'zaro ta'sirlar bilan boshqarilmadi, chunki u zwitterion rolini o'ynadi; shuning uchun pH qiymatining o'zgarishi adsorbsiya jarayoniga ta'sir qilmadi. Keyinchalik, adsorbsiya mexanizmi rGO / nZVI kompozitsiyasi va DC66 o'rtasidagi vodorod bog'lanishi, hidrofobik ta'sirlar va p-p stacking shovqinlari kabi elektrostatik bo'lmagan o'zaro ta'sirlar bilan boshqarilishi mumkin. Ma'lumki, qatlamli grafen yuzalarida aromatik adsorbatlar mexanizmi asosiy harakatlantiruvchi kuch sifatida p-p stacking o'zaro ta'sirlari bilan izohlanadi. Kompozit grafenga o'xshash qatlamli material bo'lib, p-p* o'tishi tufayli maksimal yutilish 233 nm bo'ladi. DC adsorbatining molekulyar tuzilishida to'rtta aromatik halqa mavjudligiga asoslanib, biz aromatik DC (p-elektron qabul qiluvchi) va p-elektronlarga boy mintaqa o'rtasida p-p-stacking o'zaro ta'sir mexanizmi mavjudligini taxmin qildik. RGO yuzasi. /nZVI kompozitlari. Bundan tashqari, rasmda ko'rsatilganidek. 10B, rGO / nZVI kompozitlarining DC bilan molekulyar o'zaro ta'sirini o'rganish uchun FTIR tadqiqotlari o'tkazildi va DC adsorbsiyasidan keyin rGO / nZVI kompozitlarining FTIR spektrlari 10B-rasmda ko'rsatilgan. 10b. 2111 sm-1 da yangi cho'qqi kuzatiladi, bu C=C bog'lanishining ramka tebranishiga to'g'ri keladi, bu 67 rGO/nZVI yuzasida tegishli organik funktsional guruhlar mavjudligini ko'rsatadi. Boshqa cho'qqilar 1561 dan 1548 sm-1 gacha va 1399 dan 1360 sm-1 gacha siljiydi, bu ham p-p o'zaro ta'sirlari grafen va organik ifloslantiruvchi moddalarning adsorbsiyasida muhim rol o'ynashini tasdiqlaydi68,69. DC adsorbsiyasidan so'ng, OH kabi ba'zi kislorod o'z ichiga olgan guruhlarning intensivligi 3270 sm-1 ga kamaydi, bu vodorod bog'lanishi adsorbsion mexanizmlardan biri ekanligini ko'rsatadi. Shunday qilib, natijalarga asoslanib, rGO / nZVI kompozitsiyasida DC adsorbsiyasi asosan p-p stacking o'zaro ta'siri va H-bog'lari tufayli sodir bo'ladi.
DC antibiotiklarini rGO/nZVI va nZVI komplekslari bilan adsorbsiyalashning oqilona mexanizmi (A). rGO/nZVI va nZVI (B) da DC ning FTIR adsorbsion spektrlari.
3244, 1615, 1546 va 1011 sm-1 da nZVI ning yutilish bantlarining intensivligi nZVI ga nisbatan DC adsorbsiyasidan so'ng nZVI (10B-rasm) oshdi, bu karboksilik kislotaning mumkin bo'lgan funktsional guruhlari bilan o'zaro ta'sir qilish bilan bog'liq bo'lishi kerak. DCdagi O guruhlari. Biroq, barcha kuzatilgan diapazonlarda uzatishning bu past foizi adsorbsiya jarayonidan oldingi nZVI bilan solishtirganda fitosintetik adsorbentning (nZVI) adsorbsion samaradorligida sezilarli o'zgarishlar yo'qligini ko'rsatadi. nZVI71 bilan DCni olib tashlash bo'yicha ba'zi tadqiqotlarga ko'ra, nZVI H2O bilan reaksiyaga kirishganda, elektronlar chiqariladi va keyin H + yuqori darajada qaytariladigan faol vodorod ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Nihoyat, ba'zi katyonik birikmalar faol vodoroddan elektronlarni qabul qiladi, natijada -C=N va -C=C- hosil bo'ladi, bu benzol halqasining bo'linishi bilan bog'liq.
Yuborilgan vaqt: 2022 yil 14-noyabr