Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Дар ҳамин ҳол, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript пешкаш хоҳем кард.
Дар ин кор композитхои rGO/nZVI бори аввал бо истифода аз усули содда ва аз ҷиҳати экологӣ тоза бо истифода аз экстракти барги зардтоби Sophora ҳамчун агенти коҳишдиҳанда ва стабилизатор барои мувофиқат ба принсипҳои химияи «сабз», ба монанди синтези камтар зараровар синтез карда шуданд. Якчанд асбобҳо барои тасдиқи синтези бомуваффақияти композитҳо, аз қабили SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR ва потенсиали zeta истифода шудаанд, ки аз истеҳсоли композитсия бомуваффақият шаҳодат медиҳанд. Қобилияти бартарафсозии композитҳои нав ва nZVI-и пок дар консентратсияи гуногуни ибтидоии доксициклини антибиотик барои таҳқиқи таъсири синергетикӣ байни rGO ва nZVI муқоиса карда шуд. Дар шароити тозакунии 25 мг L-1, 25 ° C ва 0,05 г, суръати азхудкунии nZVI холис 90% буд, дар ҳоле ки суръати бартарафсозии адсорбтивии доксициклин аз ҷониби таркиби rGO/nZVI ба 94,6% расид, ки тасдиқи он аст, ки nZVI ва r. . Раванди адсорбсия ба тартиби псевдо-дуюм мувофиқат мекунад ва бо модели Фрейндлих бо иқтидори максималии адсорбсияи 31,61 мг g-1 дар 25 °C ва рН 7 мувофиқати хуб дорад. Механизми оқилонаи хориҷ кардани DC пешниҳод шудааст. Илова бар ин, истифодаи такрории таркиби rGO/nZVI пас аз шаш давраи барқарорсозии пайдарпай 60% буд.
Норасоии об ва ифлосшавӣ ҳоло барои тамоми кишварҳо таҳдиди ҷиддӣ аст. Солҳои охир ифлосшавии об, бахусус ифлосшавии антибиотикҳо аз ҳисоби афзоиши истеҳсол ва истеъмол дар давраи пандемияи COVID-19,1,2,3 афзоиш ёфтааст. Бинобар ин кор карда баромадани технологиям самарабахши бархам додани антибиотикхо дар оби партов вазифаи таъхирнопазир мебошад.
Яке аз антибиотикҳои нимсинтетикии тобовар аз гурӯҳи тетрациклинҳо доксициклин (DC)4,5 мебошад. Хабар дода шудааст, ки боқимондаҳои DC дар обҳои зеризаминӣ ва рӯизаминӣ метаболизм шуда наметавонанд, танҳо 20-50% мубодила мешаванд ва боқимонда ба муҳити зист партофта мешаванд, ки боиси мушкилоти ҷиддии экологӣ ва саломатӣ мегарданд6.
Таъсири DC дар сатҳи паст метавонад микроорганизмҳои фотосинтетикии обиро кушад, ба паҳншавии бактерияҳои зиддимикробӣ таҳдид кунад ва муқовимати зиддимикробҳоро афзоиш диҳад, аз ин рӯ ин ифлоскунанда бояд аз оби партов хориҷ карда шавад. Таназзули табиии DC дар об раванди хеле суст аст. Равандҳои физикӣ-химиявӣ ба монанди фотолиз, биодеградатсия ва адсорбсия танҳо дар консентратсияи паст ва дар суръати хеле паст метавонанд таназзул кунанд7,8. Аммо усули аз ҳама сарфакорона, содда, аз ҷиҳати экологӣ тоза, коркардаш осон ва самаранок ин адсорбсия мебошад9,10.
Оҳан валенти нано сифр (nZVI) як маводи хеле пурқувватест, ки метавонад бисёр антибиотикҳоро аз об, аз ҷумла метронидазол, диазепам, ципрофлоксацин, хлорамфеникол ва тетрациклин хориҷ кунад. Ин қобилият ба хосиятҳои аҷибе, ки nZVI дорад, ба монанди реактивии баланд, масоҳати сатҳи калон ва сайтҳои сершумори берунии пайвастшавӣ вобаста аст11. Бо вуҷуди ин, nZVI аз ҳисоби қувваҳои Ван дер Уэллс ва хосиятҳои баланди магнитӣ ба ҷамъшавӣ дар муҳити обӣ майл дорад, ки самаранокии онро дар хориҷ кардани ифлоскунандаҳо аз ҳисоби ташаккули қабатҳои оксиди, ки реактивии nZVI10,12 монеъ мешаванд, коҳиш медиҳад. Агломератсияи зарраҳои nZVI-ро тавассути тағир додани сатҳи онҳо бо сурфактантҳо ва полимерҳо ё якҷоя кардани онҳо бо дигар наноматериалҳо дар шакли композитҳо коҳиш додан мумкин аст, ки барои беҳтар кардани устувории онҳо дар муҳити зист собит шудааст13,14.
Графен як наноматериали дученакаи карбон аст, ки аз атомҳои карбон-гибридшудаи sp2, ки дар торчаи асали асал ҷойгир шудаанд, иборат аст. Он дорои масоҳати калон, қувваи назарраси механикӣ, фаъолияти аълои электрокаталитикӣ, гузариши баланди гармӣ, ҳаракати электронии зуд ва маводи интиқолдиҳандаи мувофиқ барои дастгирии нанозарраҳои ғайриорганикӣ дар рӯи он мебошад. Омезиши нанозаррачаҳои металлӣ ва графен метавонад аз манфиатҳои инфиродии ҳар як мавод хеле зиёд бошад ва аз сабаби хосиятҳои олии физикӣ ва химиявии он, тақсимоти оптималии нанозарраҳоро барои коркарди самараноки об таъмин намояд15.
Иқтибосҳои растанӣ беҳтарин алтернатива ба редуксияи кимиёвии зараровар мебошанд, ки маъмулан дар синтези оксиди камшудаи графен (rGO) ва nZVI истифода мешаванд, зеро онҳо дастрас, арзон, як қадам, аз ҷиҳати экологӣ бехатар мебошанд ва метавонанд ҳамчун агентҳои коҳишдиҳанда истифода шаванд. ба монанди флавоноидҳо ва пайвастагиҳои фенолӣ низ ҳамчун стабилизатор амал мекунанд. Аз ин рӯ, дар ин тадқиқот иқтибос баргеи Atriplex halimus L. ҳамчун агенти таъмир ва пӯшида барои синтези композитҳои rGO/nZVI истифода шудааст. Atriplex halimus аз оилаи Amaranthaceae як буттаи бисёрсолаи нитрогендӯст буда, доираи васеи ҷуғрофӣ дорад16.
Тибқи адабиёти мавҷуда, Atriplex halimus (A. halimus) бори аввал барои сохтани композитҳои rGO/nZVI ҳамчун усули синтези иқтисодӣ ва аз ҷиҳати экологӣ тоза истифода шудааст. Ҳамин тариқ, ҳадафи ин кор аз чаҳор қисм иборат аст: (1) фитосинтези композитҳои rGO/nZVI ва волидайн nZVI бо истифода аз экстракти барги обии A. halimus, (2) тавсифи композитҳои фитосинтезшуда бо истифода аз усулҳои сершумор барои тасдиқи бомуваффақияти истеҳсоли онҳо, (3) ) омӯзиши таъсири синергетикии rGO ва nZVI дар адсорбсия ва хориҷ кардани ифлоскунандаи органикии антибиотикҳои доксициклин дар параметрҳои гуногуни реаксия, оптимизатсия кардани шароити раванди адсорбсия, (3) таҳқиқи маводи таркибӣ дар табобатҳои гуногуни пайваста пас аз давраи коркард.
Гидрохлориди доксициклин (DC, MM = 480,90, формулаи кимиёвии C22H24N2O·HCl, 98%), гексгидрати хлориди оҳан (FeCl3.6H2O, 97%), хокаи графит аз Сигма-Олдрих, ИМА харида шудааст. Гидроксиди натрий (NaOH, 97%), этанол (C2H5OH, 99,9%) ва кислотаи гидрохлорид (HCl, 37%) аз Мерк, ИМА харида шудааст. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 ва MgCl2 аз Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd харида шудаанд. Ҳама реактивҳо дорои тозагии баланди таҳлилӣ мебошанд. Барои тайёр кардани ҳама маҳлулҳои обӣ оби дукарата тозашуда истифода мешуд.
Намунаҳои намояндагони A. halimus аз муҳити табиии онҳо дар дельтаи Нил ва заминҳои соҳили баҳри Миёназамини Миср ҷамъоварӣ карда шудаанд. Маводи растанӣ мувофиқи дастурҳои дахлдори миллӣ ва байналмилалӣ ҷамъоварӣ карда шуд17. Профессор Манал Фавзӣ аз рӯи Булос18 намунаҳои гиёҳиро муайян кардааст ва шӯъбаи улуми муҳити зисти Донишгоҳи Искандария ба ҷамъоварии навъҳои гиёҳҳои омӯхташуда барои мақсадҳои илмӣ иҷозат додааст. Ваучерҳои намунавӣ дар гербарийи Донишгоҳи Танта (TANE), ваучерҳо №. 14 122–14 127, гербарийи ҷамъиятӣ, ки дастрасиро ба маводи нигоҳдорӣ таъмин менамояд. Гайр аз ин, барои тоза кардани чангу чирк, барги растаниро пора-пора карда, 3 маротиба бо оби крани об ва оби тоза шуста, баъд дар харорати 50° хушк кардан лозим аст. Растаниро кӯфта, 5 грамм хокаи майдаро ба 100 мл оби соф андохта, дар ҳарорати 70°С 20 дақиқа омехта карда, экстракт гирифтаанд. Иқтибос аз Bacillus nicotianae ба воситаи коғази филтри Whatman филтр карда шуд ва дар қубурҳои тоза ва стерилизатсияшуда дар ҳарорати 4°C барои истифодаи минбаъда нигоҳ дошта шуд.
Тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст, GO аз хокаи графит бо усули тағирёфтаи Хаммерс сохта шудааст. 10 мг хокаи GO дар 50 мл оби деионизатсияшуда дар давоми 30 дақиқа дар зери sonication пароканда карда шуд ва сипас 0,9 г FeCl3 ва 2,9 г NaAc барои 60 дақиқа омехта карда шуд. 20 мл экстракт барги атриплекс ба махлули омехташуда бо омехта карда, дар 80°С барои 8 соат гузошта шуд. Дар натиҷа суспензияи сиёҳ филтр карда шуд. Нанокомпозитҳои омодашуда бо этанол ва оби бидистилшуда шуста шуданд ва сипас дар танӯри вакуумӣ дар ҳарорати 50 ° C барои 12 соат хушк карда шуданд.
Суратҳои схемавӣ ва рақамии синтези сабзи комплексҳои rGO/nZVI ва nZVI ва хориҷ кардани антибиотикҳои DC аз оби ифлос бо истифода аз иқтибос Atriplex halimus.
Ба таври мухтасар, тавре ки дар расми 1 нишон дода шудааст, 10 мл маҳлули хлориди оҳани дорои 0,05 М ионҳои Fe3+ ба 20 мл маҳлули экстракт барги талх дар давоми 60 дақиқа бо гармкунии мӯътадил ва омехта карда, сипас маҳлул дар центрифуга карда мешавад. 14,000 чархзании (Hermle, 15,000 чархзании) барои 15 дақиқа барои ҳосил кардани зарраҳои сиёҳ, ки баъдан 3 маротиба бо этанол ва оби тозашуда шуста шуданд ва сипас дар танӯри вакуумӣ дар 60 ° C дар як шабонарӯз хушк карда шуданд.
Композитҳои аз ҷониби растанӣ синтезшудаи rGO/nZVI ва nZVI бо спектроскопияи ултрабунафш намоён (T70/T80 series UV/Vis spectrophotometers, PG Instruments Ltd, UK) дар диапазони сканкунии 200-800 нм тавсиф карда шуданд. Барои таҳлили топография ва тақсимоти андозаи композитҳои rGO/nZVI ва nZVI спектроскопияи TEM (JOEL, JEM-2100F, Ҷопон, шиддати суръатбахши 200 кВ) истифода шудааст. Барои арзёбии гурӯҳҳои функсионалии, ки метавонанд дар экстрактҳои растанӣ, ки барои барқароршавӣ ва барқарорсозӣ масъуланд, ҷалб карда шаванд, спектроскопияи FT-IR гузаронида шуд (спектрометри JASCO дар доираи 4000-600 см-1). Гайр аз ин, барои омухтани заряди сатхи наноматериалхои синтезшуда як анализатори потенсиалии zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) истифода шуд. Барои андозагирии дифраксияи рентгении наноматериалҳои хока, як дифрактометри рентгенӣ (X'PERT PRO, Нидерландия) истифода шуд, ки бо ҷараён (40 мА), шиддат (45 кВ) дар диапазони 2θ аз 20 то 80 кор мекунад ° ва радиатсияи CuKa1 (\(\lambda =\ ) 1,54056 Ao). Спектрометри энергетикии дисперсивии рентгенӣ (EDX) (модели JEOL JSM-IT100) барои омӯзиши таркиби элементҳо ҳангоми ҷамъоварии рентгенҳои монохроматии Al K-α аз -10 то 1350 эВ дар XPS, андозаи нуқта 400 мкм K-ALPHA масъул буд. (Thermo Fisher Scientific, ИМА) энергияи интиқоли спектри пурра 200 эВ ва спектри танг 50 эВ мебошад. Намунаи хока ба дорандаи намуна, ки дар камераи вакуумӣ ҷойгир карда шудааст, пахш карда мешавад. Спектри C 1s ҳамчун истинод дар 284,58 eV барои муайян кардани энергияи пайваст истифода шуд.
Барои санҷидани самаранокии нанокомпозитҳои синтезшудаи rGO/nZVI дар хориҷ кардани доксициклин (DC) аз маҳлулҳои обӣ таҷрибаҳои адсорбсия гузаронида шуданд. Таҷрибаҳои адсорбсионӣ дар колбаҳои 25 мл Эрленмейер бо суръати ларзиши 200 чархзанӣ дар як ларзиши орбиталӣ (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) дар 298 К гузаронида шуданд. Бо маҳлули доимии доимӣ (1000 ppm) бо оби бидистилшуда. Барои арзёбии таъсири вояи rGO/nSVI ба самаранокии адсорбсия, ба 20 мл маҳлули DC нанокомпозитҳои вазнҳои гуногун (0,01-0,07 г) илова карда шуданд. Барои омӯзиши кинетика ва изотермаҳои адсорбсия 0,05 г адсорбентро дар маҳлули обии CD бо консентратсияи ибтидоӣ (25–100 мг L–1) гузоштанд. Таъсири рН ба бартараф кардани DC дар pH (3-11) ва консентратсияи ибтидоии 50 мг L-1 дар 25 ° C омӯхта шуд. Бо илова кардани миқдори ками маҳлули HCl ё NaOH (pH meter Crison, pH meter, pH 25) рН-и системаро танзим кунед. Гайр аз ин, таъсири харорати реаксия ба тачрибахои адсорбционй дар доираи 25—55°С санчида шуд. Таъсири қувваи ионӣ ба раванди адсорбсия тавассути илова кардани консентратсияи гуногуни NaCl (0,01-4 мол L-1) дар консентратсияи ибтидоии DC 50 мг L-1, pH 3 ва 7), 25 ° C ва вояи адсорбент 0,05 г. Адсорбсияи DC-и адсорбнашуда бо истифода аз спектрофотометри дугонаи UV-Vis (серияи T70/T80, PG Instruments Ltd, Британияи Кабир) чен карда шуд, ки бо кюветҳои кварси дарозии 1,0 см дар дарозии максималии мавҷ (λmax) 270 ва 350 нм муҷаҳҳаз шудааст. Фоизи бартараф кардани антибиотикҳои DC (R%; Муодилаи 1) ва миқдори адсорбсияи DC, qt, Eq. 2 (мг/г) бо истифода аз муодилаи зерин чен карда шуд.
ки дар он %R иқтидори бартарафсозии доимии доимӣ (%), Co консентратсияи ибтидоии DC дар вақти 0 ва C мутаносибан консентратсияи доимии доимӣ дар вақти t (mg L-1) мебошад.
ки дар он qe микдори доимии доимии адсорбшуда ба вохиди массаи адсорбент (мг г-1), Co ва Ce консентратсияхо дар вакти сифр ва мувозинат мутаносибан (mg l-1), V - хачми махлул (l) , ва m реагенти массаи адсорбсия (г) мебошад.
Тасвирҳои SEM (Расмҳои 2A–C) морфологияи ламелҳои таркибии rGO/nZVI-ро бо нанозарраҳои оҳани сферикӣ дар рӯи он яксон пароканда мекунанд ва нишон медиҳанд, ки бомуваффақият пайваст шудани nZVI NPs ба сатҳи rGO. Илова бар ин, дар барги rGO баъзе узвҳо мавҷуданд, ки бартараф кардани гурӯҳҳои оксигендорро ҳамзамон бо барқароршавии A. halimus GO тасдиқ мекунанд. Ин узвҳои калон ҳамчун макон барои боркунии фаъоли NP оҳан амал мекунанд. Тасвирҳои nZVI (расми 2D-F) нишон доданд, ки NP-ҳои оҳании сферикӣ хеле пароканда буданд ва ҷамъ намешаванд, ки ин ба хусусияти пӯшиши ҷузъҳои ботаникии экстракт растанӣ вобаста аст. Андозаи зарраҳо дар ҳудуди 15-26 нм фарқ мекард. Бо вуҷуди ин, баъзе минтақаҳо дорои морфологияи мезопорозӣ бо сохтори буришҳо ва холигоҳҳо мебошанд, ки қобилияти баланди самараноки адсорбсияи nZVI-ро таъмин карда метавонанд, зеро онҳо метавонанд имкони дар сатҳи nZVI гирифта шудани молекулаҳои DC-ро зиёд кунанд. Вақте ки истихроҷи Роза Дамаск барои синтези nZVI истифода шуд, NP-ҳои ба даст овардашуда якранг, холӣ ва шаклҳои гуногун буданд, ки самаранокии онҳоро дар адсорбсияи Cr (VI) коҳиш дод ва вақти реаксияро зиёд кард 23. Натиҷаҳо бо nZVI, ки аз баргҳои дуб ва тут синтез шудаанд, мувофиқанд, ки асосан нанозарраҳои сферикӣ бо андозаҳои гуногуни нанометрӣ бидуни агломератсияи аён мебошанд.
Тасвирҳои SEM аз композитҳои rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) ва намунаҳои EDX аз композитҳои nZVI/rGO (G) ва nZVI (H).
Таркиби элементарии композитхои rGO/nZVI ва nZVI аз растании синтезшуда бо истифода аз EDX омӯхта шуд (расми 2G, H). Таҳқиқот нишон медиҳанд, ки nZVI аз карбон (38,29% аз рӯи масса), оксиген (47,41% аз рӯи масса) ва оҳан (11,84% аз рӯи масса) иборат аст, аммо унсурҳои дигар ба монанди фосфор24 низ мавҷуданд, ки онҳоро аз экстрактҳои растанӣ гирифтан мумкин аст. Илова бар ин, фоизи баланди карбон ва оксиген ба мавҷудияти фитохимиявӣ аз экстрактҳои растанӣ дар намунаҳои зеризаминии nZVI вобаста аст. Ин элементҳо дар rGO баробар тақсим шудаанд, аммо дар таносуби гуногун: C (39,16 ват %), O (46,98 ват %) ва Fe (10,99 ват %), EDX rGO/nZVI инчунин мавҷудияти элементҳои дигарро ба мисли S нишон медиҳад. бо экстрактхои растанй алокаманд кардан мумкин аст, истифода мешаванд. Таносуби кунунии C:O ва таркиби оҳан дар таркиби rGO/nZVI бо истифода аз A. halimus нисбат ба истифодаи иқтибос барги эвкалипт хеле беҳтар аст, зеро он таркиби C (23,44 ват.%), O (68,29 ват.%) тавсиф мекунад. ва Fe (8,27 вазн.%). wt %) 25. Nataša et al., 2022 гузориш дод, ки таркиби элементи шабеҳи nZVI аз баргҳои дуб ва тут синтез карда шудааст ва тасдиқ кард, ки гурӯҳҳои полифенолҳо ва дигар молекулаҳои дар иқтибос барг мавҷудбуда барои раванди коҳиш масъуланд.
Морфологияи nZVI-и дар растаниҳо синтезшуда (расми S2A,B) курашакл ва қисман номунтазам буда, андозаи миёнаи заррачаҳо 23,09 ± 3,54 нм буд, аммо агрегатҳои занҷир аз ҳисоби қувваҳои ван дер Ваалс ва ферромагнетизм мушоҳида карда шуданд. Ин шакли заррачаҳои асосан доначадор ва сферикӣ бо натиҷаҳои SEM мувофиқат мекунад. Мушоҳидаи шабеҳро Абделфатоҳ ва дигарон пайдо карданд. дар соли 2021 вақте ки иқтибос аз барги лӯбиёи касторӣ дар синтези nZVI11 истифода шудааст. НПҳои истихроҷи баргеи Ruelas tuberosa, ки ҳамчун агенти коҳишдиҳанда дар nZVI истифода мешаванд, инчунин шакли сферикӣ бо диаметри аз 20 то 40 nm26 доранд.
Тасвирҳои таркибии TEM гибридии rGO/nZVI (расми S2C-D) нишон дод, ки rGO як ҳавопаймои базавӣ бо қабатҳои канорӣ ва узвҳо мебошад, ки ҷойҳои боркунии сершуморро барои NPs nZVI таъмин мекунанд; ин морфологияи ламелй низ бомуваффакият тайёр карда шудани рГО-ро тасдик мекунад. Илова бар ин, NPs nZVI дорои шакли сферикӣ бо андозаи заррачаҳо аз 5,32 то 27 нм ва дар қабати rGO бо паҳншавии қариб яксон ҷойгир карда шудаанд. Иқтибос аз барги эвкалипт барои синтези Fe NPs/rGO истифода мешуд; Натиҷаҳои TEM инчунин тасдиқ карданд, ки узвҳо дар қабати rGO паҳншавии NP-ҳои Fe-ро нисбат ба NP-ҳои холис Fe беҳтар карданд ва реактивии композитҳоро зиёд карданд. Багери ва дигарон низ хамин гуна натичахо ба даст оварданд. 28 вақте ки таркиб бо истифода аз усулҳои ултрасадо бо андозаи миёнаи нанозарраҳои оҳан тақрибан 17,70 нм сохта шудааст.
Спектрҳои FTIR аз композитҳои A. halimus, nZVI, GO, rGO ва rGO/nZVI дар расм нишон дода шудаанд. 3А. Мавҷудияти гурӯҳҳои функсионалии рӯизаминӣ дар баргҳои А.-и галимус дар 3336 см-1 пайдо мешавад, ки ба полифенолҳо ва 1244 см-1, ки ба гурӯҳҳои карбонилии сафеда ҳосилшуда мувофиқат мекунад. Гурӯҳҳои дигар, аз қабили алканҳо дар 2918 см-1, алкенҳо дар 1647 см-1 ва васеъшавии CO-O-CO дар 1030 см-1 низ мушоҳида шудаанд, ки мавҷудияти ҷузъҳои растанӣ, ки ҳамчун агентҳои мӯҳр амал мекунанд ва барои барқароршавӣ масъуланд, шаҳодат медиҳанд. аз Fe2+ ба Fe0 ва ГУЗАРЕД ба rGO29. Умуман, спектрҳои nZVI ҳамон қуллаҳои азхудкунии шакарҳои талхро нишон медиҳанд, аммо бо мавқеи каме тағирёфта. Дар 3244 см-1 банди шадид пайдо мешавад, ки бо ларзишҳои дарозкунии OH (фенолҳо) алоқаманд аст, қуллаи 1615 ба C=C мувофиқат мекунад ва бандҳо дар 1546 ва 1011 см-1 аз сабаби дароз шудани C=O (полифенолҳо ва флавоноидҳо) ба вуҷуд меоянд. , CN -гурӯҳҳои аминҳои хушбӯй ва аминҳои алифатӣ низ мутаносибан дар 1310 см-1 ва 1190 см-1 мушоҳида карда шуданд13. Спектри FTIR-и GO мавҷудияти бисёр гурӯҳҳои дорои оксигени баландшиддатро нишон медиҳад, аз ҷумла банди дарозкунандаи алкокси (CO) дар 1041 см-1, банди дарозкунии эпокси (CO) дар 1291 см-1, дарозии C=O. банди ларзишҳои дарозшавии С=С дар 1619 см-1, банд дар 1708 см-1 ва банди васеи ларзишҳои дарозшавии гурӯҳи OH дар 3384 см-1 пайдо шуданд, ки онро усули такмилёфтаи Хаммерс, ки бомуваффақият оксид мекунад, тасдиқ мекунад. раванди графит. Ҳангоми муқоисаи композитҳои rGO ва rGO/nZVI бо спектрҳои GO, шиддатнокии баъзе гурӯҳҳои дорои оксиген, ба монанди OH дар 3270 см-1, ба таври назаррас коҳиш меёбад, дар ҳоле ки дигарон, ба монанди C=O дар 1729 см-1, комилан кам мешаванд. кам карда шудааст. нопадид шуд, ки бомуваффақият бартараф кардани гурӯҳҳои функсионалии дорои оксиген дар GO аз ҷониби иқтибос A. halimus. Қуллаҳои нави тези характеристикии rGO дар шиддати C=C тақрибан 1560 ва 1405 см-1 мушоҳида мешаванд, ки ин коҳишёбии ГО ба rGO-ро тасдиқ мекунад. Тағйирот аз 1043 то 1015 см-1 ва аз 982 то 918 см-1 мушоҳида шудааст, ки эҳтимолан аз сабаби дохил шудани маводи растанӣ31,32. Венг ва дигарон, 2018 инчунин коҳиши назарраси гурӯҳҳои функсионалии оксигендорро дар GO мушоҳида карданд, ки ташаккули бомуваффақияти rGO-ро тавассути биоредуксия тасдиқ мекунад, зеро иқтибосҳои барги эвкалипт, ки барои синтез кардани композитҳои оксиди графини оҳани коҳишёфта истифода мешуданд, спектрҳои наздиктари FTIR-и ҷузъи растаниро нишон доданд. гурӯҳҳои функсионалӣ. 33 .
A. Спектри FTIR аз галлий, nZVI, rGO, GO, таркибии rGO/nZVI (A). Композитҳои рентгенографияи rGO, GO, nZVI ва rGO/nZVI (B).
Ташаккули композитҳои rGO/nZVI ва nZVI асосан бо намунаҳои дифраксияи рентгенӣ тасдиқ карда шуд (расми 3В). Қуллаи баландшиддати Fe0 дар 2Ɵ 44,5° мушоҳида шуд, ки ба индекс (110) (JCPDS № 06–0696)11 мувофиқ аст. Қуллаи дигар дар 35,1°-и ҳавопаймо (311) ба магнетити Fe3O4 мансуб аст, 63,2° метавонад бо индекси Миллери ҳавопаймо (440) аз сабаби мавҷудияти ϒ-FeOOH (JCPDS № 17-0536)34 алоқаманд бошад. Намунаи рентгении ГО қуллаи тезро дар 2Ɵ 10,3° ва қуллаи дигарро дар 21,1° нишон медиҳад, ки пошидани пурраи графитро нишон медиҳад ва мавҷудияти гурӯҳҳои дорои оксигенро дар сатҳи GO35 таъкид мекунад. Намунаҳои таркибии rGO ва rGO/nZVI аз байн рафтани қуллаҳои хоси GO ва ташаккули қуллаҳои васеи rGO-ро дар 2Ɵ 22,17 ва 24,7° барои композитҳои rGO ва rGO/nZVI сабт карданд, ки барқароршавии бомуваффақияти GO тавассути экстрактҳои растанӣ тасдиқ карда шуд. Аммо, дар шакли таркибии rGO/nZVI, қуллаҳои иловагии марбут ба ҳамвории тории Fe0 (110) ва bcc Fe0 (200) мутаносибан дар 44,9 \ (^ \ circ \) ва 65,22 \ (^ \ circ \) мушоҳида карда шуданд. .
Потенсиали зета потенсиали байни қабати ионии ба сатҳи заррача ва маҳлули обӣ пайвастшуда мебошад, ки хосиятҳои электростатикии маводро муайян мекунад ва устувории онро чен мекунад37. Тахлили потенсиалии зета композитхои nZVI, GO ва rGO/nZVI аз растании синтезшуда устувории онхоро аз сабаби мавчудияти зарядхои манфии мутаносибан -20,8, -22 ва -27,4 мВ дар сатхи онхо нишон дод, ки дар расми S1A- нишон дода шудааст. C. . Чунин натиҷаҳо бо якчанд гузоришҳо мувофиқат мекунанд, ки дар онҳо гуфта мешавад, ки маҳлулҳои дорои зарраҳои потенсиали зета аз -25 мВ камтар аз ҳисоби ин зарраҳо дараҷаи баланди устувории электростатикиро нишон медиҳанд. Омезиши rGO ва nZVI ба таркиб имкон медиҳад, ки зарядҳои манфии бештар ба даст оранд ва аз ин рӯ нисбат ба танҳо GO ё nZVI устувории баландтар доранд. Аз ин рӯ, падидаи такони электростатикӣ боиси пайдоиши композитҳои устувори rGO/nZVI39 мегардад. Сатҳи манфии ГО имкон медиҳад, ки он дар муҳити обӣ бидуни агломератсия баробар пароканда шавад, ки барои ҳамкорӣ бо nZVI шароити мусоид фароҳам меорад. Заряди манфӣ метавонад бо мавҷудияти гурӯҳҳои гуногуни функсионалӣ дар иқтибосҳои харбузаи талх алоқаманд бошад, ки ин ҳам таъсири мутақобилаи ГО ва прекурсорҳои оҳан ва экстракти растаниро мутаносибан rGO ва nZVI ва комплекси rGO/nZVI-ро тасдиқ мекунад. Ин пайвастагиҳои растанӣ инчунин метавонанд ҳамчун агентҳои пӯшида амал кунанд, зеро онҳо ҷамъшавии нанозарраҳои ҳосилшударо пешгирӣ мекунанд ва ба ин васила устувории онҳоро зиёд мекунанд40.
Таркиби элементарй ва холатхои валентии композитхои nZVI ва rGO/nZVI тавассути XPS муайян карда шуданд (расми 4). Тадқиқоти умумии XPS нишон дод, ки таркиби rGO/nZVI асосан аз унсурҳои C, O ва Fe иборат аст, ки бо харитасозии EDS мувофиқ аст (расми 4F–H). Спектри C1s аз се қуллаи 284,59 эВ, 286,21 эВ ва 288,21 эВ иборат аст, ки мутаносибан CC, CO ва C=O-ро ифода мекунанд. Спектри O1s ба се қулла тақсим карда шуд, аз ҷумла 531,17 эВ, 532,97 эВ ва 535,45 эВ, ки мутаносибан ба гурӯҳҳои O=CO, CO ва NO таъин шудаанд. Аммо, қуллаҳо дар 710,43, 714,57 ва 724,79 eV мутаносибан ба Fe 2p3/2, Fe+3 ва Fe p1/2 ишора мекунанд. Спектрҳои XPS-и nZVI (расми 4C-E) қуллаҳоро барои элементҳои C, O ва Fe нишон доданд. Қуллаҳои 284,77, 286,25 ва 287,62 эВ мавҷудияти хӯлаҳои оҳану карбонро тасдиқ мекунанд, зеро онҳо мутаносибан ба CC, C-OH ва CO дахл доранд. Спектри O1s ба се қуллаи C–O/карбонати оҳан (531,19 эВ), радикали гидроксил (532,4 эВ) ва O–C=O (533,47 эВ) мувофиқат мекунад. Қуллаи 719,6 ба Fe0 мансуб аст, дар ҳоле ки FeOOH қуллаҳоро дар 717,3 ва 723,7 эВ нишон медиҳад, илова бар ин, қуллаи 725,8 eV мавҷудияти Fe2O342,43 мебошад.
Тадқиқоти XPS мутаносибан композитҳои nZVI ва rGO/nZVI (A, B). Спектрҳои пурраи nZVI C1s (C), Fe2p (D) ва O1s (E) ва rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) таркиби.
Изотерми адсорбсия/десорбсияи N2 (расми 5А, В) нишон медиҳад, ки композитҳои nZVI ва rGO/nZVI ба навъи II тааллуқ доранд. Илова бар ин, майдони мушаххаси сатҳи (SBET) nZVI пас аз нобино бо rGO аз 47,4549 то 152,52 м2 / г зиёд шуд. Ин натиҷаро метавон бо коҳиши хосиятҳои магнитии nZVI пас аз нобиноии rGO шарҳ дод ва ба ин васила ҷамъшавии зарраҳоро коҳиш дод ва майдони сатҳи композитҳоро зиёд кард. Илова бар ин, тавре ки дар расми 5С нишон дода шудааст, ҳаҷми сӯрохиҳои (8,94 нм) таркибии rGO/nZVI нисбат ба nZVI аслии (2,873 нм) баландтар аст. Ин натиҷа бо Эл-Монаем ва дигарон мувофиқ аст. 45 .
Барои арзёбии иқтидори адсорбсия барои хориҷ кардани DC байни композитҳои rGO/nZVI ва nZVI аслӣ вобаста ба афзоиши консентратсияи ибтидоӣ, муқоиса бо илова кардани вояи доимии ҳар як адсорбент (0,05 г) ба DC дар консентратсияи гуногуни ибтидоӣ гузаронида шуд. Ҳалли таҳқиқшуда [25]. -100 мг л-1] дар 25°С. Натиҷаҳо нишон доданд, ки самаранокии бартарафсозии (94,6%) аз таркиби rGO/nZVI нисбат ба nZVI аслӣ (90%) дар консентратсияи камтар (25 мг L-1) баландтар буд. Бо вуҷуди ин, вақте ки консентратсияи ибтидоӣ то 100 мг L-1 зиёд карда шуд, самаранокии хориҷкунии rGO/nZVI ва nZVI волидайн мутаносибан то 70% ва 65% коҳиш ёфт (Расми 6А), ки ин метавонад аз ҳисоби кам шудани ҷойҳои фаъол ва таназзули зарраҳои nZVI. Баръакс, rGO/nZVI самаранокии баландтари бартараф кардани DC-ро нишон дод, ки ин метавонад аз таъсири синергетикӣ байни rGO ва nZVI бошад, ки дар он маконҳои фаъоли устувор барои адсорбсия дастрасанд ва дар ҳолати rGO/nZVI, бештар DC метавонад нисбат ба nZVI солим адсорб карда шавад. Илова бар ин, дар расм. 6B нишон медиҳад, ки қобилияти адсорбсияи таркиби rGO/nZVI ва nZVI мутаносибан аз 9,4 мг/г то 30 мг/г ва 9 мг/г бо афзоиши консентратсияи ибтидоӣ аз 25–100 мг/л зиёд шудааст. -1,1 то 28,73 мг г-1. Аз ин рӯ, суръати хориҷшавии DC бо консентратсияи ибтидоии DC алоқамандии манфӣ дошт, ки ин ба шумораи маҳдуди марказҳои реаксия аз ҷониби ҳар як адсорбент барои адсорбсия ва хориҷ кардани DC дар маҳлул дастгирӣ мешуд. Њамин тавр, аз ин натиљањо ба хулосае омадан мумкин аст, ки композитњои rGO/nZVI дорои самаранокии баландтари адсорбсия ва редуксия мебошанд ва rGO дар таркиби rGO/nZVI њам ба сифати адсорбент ва њам ба сифати маводи баранда истифода мешавад.
Самаранокии бартарафсозӣ ва қобилияти адсорбсияи DC барои таркиби rGO/nZVI ва nZVI буданд (A, B) [Co = 25 мг l-1–100 мг l-1, T = 25 °C, вояи = 0,05 г], рН. оид ба қобилияти адсорбсия ва самаранокии бартараф DC оид ба таркиби rGO/nZVI (C) [Co = 50 мг L-1, pH = 3-11, T = 25 ° C, вояи = 0,05 г].
РН маҳлул омили муҳими омӯзиши равандҳои адсорбсия мебошад, зеро он ба дараҷаи ионизатсия, хосият ва ионизатсияи адсорбент таъсир мерасонад. Таҷриба дар 25°C бо вояи доимии адсорбент (0,05 г) ва консентратсияи ибтидоии 50 мг L-1 дар диапазони рН (3-11) гузаронида шуд. Тибқи баррасии адабиёт46, DC як молекулаи амфифилӣ бо якчанд гурӯҳҳои функсионалии ионизатсияшаванда (фенолҳо, аминокислотаҳо, спиртҳо) дар сатҳҳои гуногуни рН мебошад. Дар натиҷа, вазифаҳои гуногуни DC ва сохторҳои алоқаманд дар сатҳи таркибии rGO/nZVI метавонанд ба таври электростатикӣ мутақобила кунанд ва метавонанд ҳамчун катионҳо, цвитерионҳо ва анионҳо вуҷуд дошта бошанд, молекулаи DC ҳамчун катионӣ (DCH3+) дар pH < 3,3 мавҷуд аст, zwitterionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 ва анионӣ (DCH− ё DC2−) дар PH 7,7. Дар натиҷа, вазифаҳои гуногуни DC ва сохторҳои алоқаманд дар сатҳи таркибии rGO/nZVI метавонанд ба таври электростатикӣ мутақобила кунанд ва метавонанд ҳамчун катионҳо, цвитерионҳо ва анионҳо вуҷуд дошта бошанд, молекулаи DC ҳамчун катионӣ (DCH3+) дар pH < 3,3 мавҷуд аст, zwitterionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 ва анионӣ (DCH- ё DC2-) дар PH 7,7. Дар натиҷа функсияҳои гуногунҷабҳаи DK ва связанных с ними структур дар поверхности композита rGO/nZVI мумкин аст электростатические ва существовать в виде катионов, цвиттер-ионов ва анионов, молекула ДК сущрона <ДК сущи3, прикол иттер- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 ва анионный (DCH- ё DC2-) ва рН 7,7. Дар натиҷа, вазифаҳои гуногуни DC ва сохторҳои алоқаманд дар сатҳи таркибии rGO/nZVI метавонанд ба таври электростатикӣ мутақобила карда, дар шакли катионҳо, цвитерионҳо ва анионҳо вуҷуд дошта бошанд; молекулаи DC ҳамчун катион (DCH3+) дар рН < 3,3 мавҷуд аст; ionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 ва анионӣ (DCH- ё DC2-) дар 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会发生静电会发生电电，伛丶因此，DC阳离子、两性离子和阴离子的形式存在， DC 分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+)的形式存在，两性离子(DCH20) 3,3 < pH < 7,7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7,7。因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可能 可能 可能并 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。 Следовьльной, различные мазҳизы х ш.Х. Родственых и Родствен Действи и Льюствовать в Виде Ктиниов, ривитеров, а мОгля. Аз ин рӯ, вазифаҳои гуногуни доимии доимӣ ва сохторҳои алоқаманд дар сатҳи таркибии rGO/nZVI метавонанд ба таъсири мутақобилаи электростатикӣ ворид шаванд ва дар шакли катионҳо, цвитерионҳо ва анионҳо вуҷуд дошта бошанд, дар ҳоле ки молекулаҳои DC дар сатҳи рН < 3,3 катионӣ (DCH3+) мебошанд. Он существует дар виде цвиттер-ион (DCH20) бо 3,3 < pH < 7,7 ва анион (DCH- ё DC2-) ва pH 7,7. Он ҳамчун zwitterion (DCH20) дар 3,3 < pH < 7,7 ва анион (DCH- ё DC2-) дар pH 7,7 мавҷуд аст.Бо баланд шудани рН аз 3 то 7, иқтидори адсорбсия ва самаранокии бартараф кардани DC аз 11,2 мг/г (56%) то 17 мг/г (85%) зиёд шуд (расми 6С). Бо вуҷуди ин, вақте ки рН то 9 ва 11 баланд шуд, қобилияти адсорбсия ва самаранокии бартарафсозӣ то андозае коҳиш ёфт, мутаносибан аз 10,6 мг/г (53%) то 6 мг/г (30%). Бо баланд шудани рН аз 3 то 7, DCҳо асосан дар шакли звитерионҳо вуҷуд доштанд, ки онҳоро бо композитҳои rGO/nZVI, асосан бо таъсири мутақобилаи электростатикӣ қариб ғайриэлектростатикӣ ҷалб ё тела медоданд. Њангоми аз 8,2 зиёд шудани рН сатњи адсорбент заряди манфї пайдо шуд, аз ин рў иќтидори адсорбсионї аз њисоби интиќоли электростатикї байни доксициклини манфии заряднок ва сатњи адсорбент кам ва кам мешавад. Ин тамоюл нишон медиҳад, ки адсорбсияи DC дар таркиби rGO/nZVI аз рН хеле вобаста аст ва натиҷаҳо инчунин нишон медиҳанд, ки композитҳои rGO/nZVI ҳамчун адсорбент дар шароити туршӣ ва нейтралӣ мувофиқанд.
Таъсири ҳарорат ба адсорбсияи маҳлули обии DC дар (25-55°С) сурат гирифт. Дар расми 7А таъсири баландшавии ҳарорат ба самаранокии бартарафкунии антибиотикҳои DC оид ба rGO/nZVI нишон дода шудааст, маълум аст, ки қобилияти хориҷкунӣ ва қобилияти адсорбсия аз 83,44% ва 13,9 мг/г ба 47% ва 7,83 мг/г афзоиш ёфтааст. , мутаносибан. Ин камшавии назаррас метавонад аз сабаби афзоиши энергияи гармии ионҳои доимӣ бошад, ки боиси десорбсия мегардад47.
Таъсири ҳарорат ба самаранокии бартарафкунӣ ва қобилияти адсорбсияи CD ба таркиби rGO/nZVI (A) [Co = 50 мг L–1, pH = 7, вояи = 0,05 г], вояи адсорбент ба самаранокии бартарафсозӣ ва самаранокии бартарафсозии CD Консентратсияи ибтидоӣ оид ба қобилияти адсорбсия ва самаранокии бартараф кардани DC дар таркиби rGO/nSVI (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 мг L-1, pH = 7, T = 25 °C, вояи = 0,05 г].
Таъсири зиёд кардани вояи адсорбенти таркибии rGO/nZVI аз 0,01 г то 0,07 г ба самаранокии бартарафкунӣ ва қобилияти адсорбсия дар расм нишон дода шудааст. 7В. Афзоиши вояи адсорбент боиси паст шудани қобилияти адсорбсия аз 33,43 мг/г то 6,74 мг/г гардид. Аммо бо зиёд шудани вояи адсорбент аз 0,01 г то 0,07 г, самаранокии бартарафкунӣ аз 66,8% то 96% меафзояд, ки мувофиқан ин метавонад бо афзоиши шумораи марказҳои фаъол дар сатҳи нанокомпозитӣ алоқаманд бошад.
Таъсири консентратсияи ибтидоӣ ба қобилияти адсорбсия ва самаранокии бартарафкунӣ [25-100 мг L-1, 25 ° C, pH 7, вояи 0,05 г] омӯхта шуд. Вақте ки консентратсияи ибтидоӣ аз 25 мг L-1 то 100 мг L-1 зиёд карда шуд, фоизи хориҷшавии таркибии rGO/nZVI аз 94,6% то 65% кам шуд (расми 7С), эҳтимол аз сабаби мавҷуд набудани фаъоли дилхоҳ. сайтҳо. . Консентратсияи калони DC49-ро адсорб мекунад. Аз тарафи дигар, баробари зиёд шудани консентратсияи ибтидоӣ, қобилияти адсорбсия низ то расидан ба мувозинат аз 9,4 мг/г то 30 мг/г зиёд шуд (расми 7Д). Ин аксуламали ногузир ба афзоиши қувваи ҳаракаткунанда бо консентратсияи ибтидоии DC аз муқовимати интиқоли массаи ионҳои DC барои расидан ба сатҳи 50 таркиби rGO/nZVI вобаста аст.
Ҳадафи вақти тамос ва таҳқиқоти кинетикӣ фаҳмидани вақти мувозинати адсорбсия мебошанд. Аввалан, миқдори DC-и адсорбсияшуда дар давоми 40 дақиқаи аввали вақти тамос тақрибан нисфи миқдори умумии адсорбсияро дар тӯли тамоми вақт (100 дақиқа) ташкил дод. Ҳангоме ки молекулаҳои DC дар маҳлул бархӯрд мекунанд, ки онҳо ба зудӣ ба сатҳи таркиби rGO/nZVI муҳоҷират мекунанд, ки боиси адсорбсияи назаррас мегардад. Пас аз 40 даќиќа адсорбсияи DC тадриљан ва оњиста зиёд мешавад, то он даме, ки пас аз 60 даќиќа мувозинат ба даст ояд (расми 7D). Азбаски миқдори оқилона дар давоми 40 дақиқаи аввал адсорб мешавад, бархӯрд бо молекулаҳои DC камтар хоҳад буд ва барои молекулаҳои адсорбшуда камтар сайтҳои фаъол дастрас хоҳанд буд. Аз ин рӯ, суръати адсорбсияро кам кардан мумкин аст51.
Барои хубтар дарк кардани кинетикаи адсорбсия аз моделҳои кинетикии псевдо-дараҷаи якум (расми 8А), псевдотартиби дуюм (расми 8В) ва Елович (расми 8С) истифода шуданд. Аз параметрҳое, ки аз таҳқиқоти кинетикӣ гирифта шудаанд (Ҷадвали S1) маълум мешавад, ки модели псевдосония беҳтарин модели тавсифи кинетикаи адсорбсия мебошад, ки дар он арзиши R2 нисбат ба ду модели дигар баландтар гузошта шудааст. Байни иқтидори ҳисобшудаи адсорбсия (qe, cal) низ шабоҳат вуҷуд дорад. Тартиби псевдо-дуюм ва арзишҳои таҷрибавӣ (qe, exp.) далели дигари он мебошанд, ки тартиби псевдо-дуюм нисбат ба дигар моделҳо модели беҳтар аст. Тавре ки дар ҷадвали 1 нишон дода шудааст, қиматҳои α (суръати ибтидоии адсорбсия) ва β (домими десорбсия) тасдиқ мекунанд, ки суръати адсорбсия нисбат ба суръати десорбсия баландтар аст ва ин нишон медиҳад, ки DC майл ба адсорбсияи самаранок дар таркиби rGO/nZVI52 дорад. .
Қитъаҳои кинетикии адсорбсияи хаттии тартиби псевдо-дуюм (A), тартиби псевдо-аввал (B) ва Элович (С) [Co = 25-100 мг l-1, pH = 7, T = 25 °C, вояи = 0,05 г ].
Омӯзишҳои изотермаҳои адсорбсионӣ барои муайян кардани қобилияти адсорбсияи адсорбент (композити RGO/nRVI) дар консентратсияи гуногуни адсорбатҳо (DC) ва ҳарорати система кӯмак мекунанд. Қобилияти максималии адсорбсия бо истифода аз изотермаи Лангмюр ҳисоб карда шуд, ки он нишон дод, ки адсорбсия якхела аст ва дар сатҳи адсорбент ташаккули як қабати адсорбатро бидуни таъсири мутақобилаи байни онҳо дар бар мегирад53. Ду модели дигари изотерми васеъ истифодашаванда моделҳои Фрейндлих ва Темкин мебошанд. Гарчанде ки модели Фрейндлих барои њисоб кардани ќобилияти адсорбсионї истифода намешавад, он барои фањмидани љараёни адсорбсияи гетерогенї ва љойњои холии адсорбент энергияњои гуногун доранд, модели Темкин барои дарки хосиятњои физикї ва химиявии адсорбсия кўмак мерасонад54.
Дар расмҳои 9A-C қитъаҳои хатти моделҳои Лангмюр, Фрейндлих ва Темкин мутаносибан нишон дода шудаанд. Қиматҳои R2, ки аз қитъаҳои хатти Фрейндлих (расми 9А) ва Лангмюр (расми 9В) ҳисоб карда шудаанд ва дар ҷадвали 2 оварда шудаанд, нишон медиҳанд, ки адсорбсияи DC дар таркиби rGO/nZVI аз изотерми Фрейндлих (0,996) ва Лангмюр (0,988) мегузарад. моделҳо ва Темкин (0,985). Иқтидори максималии адсорбсия (qmax), ки бо истифода аз модели изотерми Langmuir ҳисоб карда шудааст, 31,61 мг г-1 буд. Илова бар ин, арзиши ҳисобшудаи омили ҷудокунии беандоза (RL) аз 0 то 1 (0,097) аст, ки раванди мусоиди адсорбсияро нишон медиҳад. Дар акси ҳол, доимии ҳисобшудаи Фрейндлих (n = 2.756) афзалиятро барои ин раванди азхудкунӣ нишон медиҳад. Мувофики модели хаттии изотерми Темкин (расми 9С) адсорбсияи DC дар таркиби rGO/nZVI раванди адсорбсияи физики мебошад, зеро b ˂ 82 кДж моль-1 (0,408)55 аст. Гарчанде ки адсорбсияи физикӣ одатан тавассути қувваҳои заиф ван дер Ваал миёнаравӣ карда мешавад, адсорбсияи ҷараёни мустақим дар композитҳои rGO/nZVI энергияи ками адсорбсияро талаб мекунад [56, 57].
Фрейндлих (А), Лангмюр (В) ва Темкин (С) изотермҳои хаттии адсорбсия [Co = 25-100 мг L-1, pH = 7, T = 25 °C, вояи = 0,05 г]. Нақшаи муодилаи Вант Ҳофф барои адсорбсияи DC аз ҷониби таркиби rGO/nZVI (D) [Co = 25–100 мг l-1, pH = 7, T = 25–55 °C ва вояи = 0,05 г].
Барои арзёбии таъсири тағирёбии ҳарорати реаксия ба хориҷ кардани DC аз таркиби rGO/nZVI аз муодилаҳо параметрҳои термодинамикӣ ба монанди тағирёбии энтропия (ΔS), тағирёбии энталпия (ΔH) ва тағирёбии энергияи озод (ΔG) ҳисоб карда шуданд. 3 ва 458.
ки \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – доимии мувозинати термодинамикӣ, Ce ва CAe – rGO дар маҳлул, мутаносибан /nZVI консентратсияи DC дар мувозинати сатҳи. R ва RT мутаносибан доимии газ ва ҳарорати адсорбсия мебошанд. Тартиб додани ln Ke ба муқобили 1/T хати рост медиҳад (расми 9D), ки аз он ∆S ва ∆H-ро муайян кардан мумкин аст.
Арзиши манфии ΔH нишон медиҳад, ки раванд экзотермикӣ аст. Аз тарафи дигар, арзиши ΔH дар раванди адсорбсияи физикӣ аст. Қиматҳои манфии ΔG дар ҷадвали 3 нишон медиҳанд, ки адсорбсия имконпазир ва стихиявӣ аст. Қиматҳои манфии ΔS аз тартиби баланди молекулаҳои адсорбент дар интерфейси моеъ шаҳодат медиҳанд (Ҷадвали 3).
Ҷадвали 4 таркиби rGO/nZVI-ро бо дигар адсорбентҳое, ки дар таҳқиқоти қаблӣ гузориш дода шудаанд, муқоиса мекунад. Маълум аст, ки таркиби VGO/nCVI дорои иқтидори баланди адсорбсия ва метавонад барои хориҷ кардани антибиотикҳои DC аз об маводи ояндадор бошад. Илова бар ин, адсорбсияи композитҳои rGO/nZVI раванди зуд бо вақти мувозинат 60 дақиқа мебошад. Хусусиятҳои хуби адсорбсияи композитҳои rGO/nZVI-ро бо таъсири синергистии rGO ва nZVI шарҳ додан мумкин аст.
Дар расмҳои 10А, В механизми оқилонаи хориҷ кардани антибиотикҳои DC аз ҷониби комплексҳои rGO/nZVI ва nZVI нишон дода шудаанд. Мувофики натичахои тачрибахо оид ба таъсири рН ба самаранокии адсорбсияи доимии доими, бо зиёд шудани рН аз 3 то 7, адсорбсияи доимии доими дар таркиби rGO/nZVI бо таъсири мутакобилаи электростатики идора карда намешавад, зеро он хамчун цвиттерион амал мекард; аз ин рӯ, тағирёбии арзиши рН ба раванди адсорбсия таъсир намерасонад. Минбаъд, механизми адсорбсияро тавассути таъсири мутақобилаи ғайриэлектростатикӣ, аз қабили пайванди гидроген, эффектҳои гидрофобӣ ва ҳамбастагии π-π байни таркиби rGO/nZVI ва DC66 идора кардан мумкин аст. Маълум аст, ки механизми пайдоиши адсорбатҳои хушбӯй дар сатҳҳои графенҳои қабатӣ бо таъсири мутақобилаи π–π stacking ҳамчун қувваи асосии пешбаранда шарҳ дода шудааст. Композит як маводи қабати шабеҳ ба графен аст, ки ҳадди азхудкунӣ дар 233 нм аз ҳисоби гузариши π-π* мебошад. Дар асоси мавҷудияти чаҳор ҳалқаи хушбӯй дар сохтори молекулавии адсорбати DC, мо фарзия кардем, ки механизми таъсири мутақобилаи π-π-стекингӣ байни DC ароматӣ (π-аксептори электрон) ва минтақаи аз π-электронҳои бой мавҷуд аст. сатҳи RGO. Композитҳои /nZVI. Илова бар ин, чунон ки дар расм нишон дода шудааст. 10B, тадқиқотҳои FTIR барои омӯзиши ҳамкории молекулавии композитҳои rGO/nZVI бо DC гузаронида шуданд ва спектрҳои FTIR аз композитҳои rGO/nZVI пас аз адсорбсияи DC дар расми 10В нишон дода шудаанд. 10б. Дар 2111 см-1 қуллаи нав мушоҳида мешавад, ки ба ларзиши чаҳорчӯбаи пайванди С=С мувофиқат мекунад, ки дар сатҳи 67 rGO/nZVI мавҷудияти гурӯҳҳои мувофиқи функсионалии органикиро нишон медиҳад. Дигар қуллаҳо аз 1561 ба 1548 см-1 ва аз 1399 ба 1360 см-1 мегузаранд, ки ин ҳам тасдиқ мекунад, ки таъсири мутақобилаи π-π дар адсорбсияи графен ва ифлоскунандаи органикӣ нақши муҳим дорад68,69. Пас аз адсорбсияи DC шиддатнокии баъзе гурӯҳҳои дорои оксиген, ба монанди OH, то 3270 см-1 коҳиш ёфт, ки ин аз он шаҳодат медиҳад, ки пайванди гидроген яке аз механизмҳои адсорбсия мебошад. Ҳамин тариқ, дар асоси натиҷаҳо, адсорбсияи DC дар таркиби rGO/nZVI асосан аз ҳисоби таъсири мутақобилаи stacking π-π ва пайвандҳои H ба амал меояд.
Механизми оқилонаи адсорбсияи антибиотикҳои DC аз ҷониби комплексҳои rGO/nZVI ва nZVI (А). Спектрҳои адсорбсияи FTIR-и DC дар rGO/nZVI ва nZVI (B).
Шиддати бандҳои азхудкунии nZVI дар 3244, 1615, 1546 ва 1011 см–1 пас аз адсорбсияи DC дар nZVI (расми 10В) нисбат ба nZVI зиёд шуд, ки бояд бо таъсири мутақобила бо гурӯҳҳои имконпазири функсионалии кислотаи карбон алоқаманд бошад. Гурӯҳҳои Эй дар DC. Бо вуҷуди ин, ин фоизи пасти интиқол дар ҳама бандҳои мушоҳидашуда нишон медиҳад, ки дар самаранокии адсорбсияи фитосинтетикӣ (nZVI) дар муқоиса бо nZVI пеш аз раванди адсорбсия тағйироти назаррас вуҷуд надорад. Тибқи баъзе таҳқиқоти бартарафсозии DC бо nZVI71, вақте ки nZVI бо H2O реаксия мекунад, электронҳо озод мешаванд ва сипас H + барои тавлиди гидрогени фаъоли хеле коҳишёбанда истифода мешавад. Ниҳоят, баъзе пайвастагиҳои катионӣ аз гидрогени фаъол электронҳоро қабул мекунанд, ки дар натиҷа -C=N ва -C=C- пайдо мешаванд, ки ба тақсимшавии ҳалқаи бензол марбут аст.
Вақти фиристодан: Ноябр-14-2022