የዶክሲሳይክሊን አንቲባዮቲኮችን ከውሃ ውስጥ በአረንጓዴ ሰው ሠራሽ የተቀነሰ ግራፊን ኦክሳይድ እና ናኖ-ዜሮ የብረት ውህዶችን በአንድ ጊዜ ማስወገድ

Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። እየተጠቀሙበት ያለው የአሳሽ ስሪት የተወሰነ የሲኤስኤስ ድጋፍ አለው። ለበለጠ ልምድ፣ የዘመነ አሳሽ እንድትጠቀም እንመክርሃለን (ወይም የተኳኋኝነት ሁነታን በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር አሰናክል)። እስከዚያው ድረስ ቀጣይ ድጋፍን ለማረጋገጥ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናቀርባለን።
በዚህ ሥራ የ rGO/nZVI ውህዶች ለመጀመሪያ ጊዜ ቀላል እና ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ አሰራር በመጠቀም የሶፎራ ቢጫ ቅጠልን እንደ ቅነሳ ወኪል እና ማረጋጊያ በመጠቀም የ "አረንጓዴ" ኬሚስትሪ መርሆዎችን ለማክበር እንደ አነስተኛ ጎጂ ኬሚካላዊ ውህደት ተካሂደዋል. እንደ SEM፣ EDX፣ XPS፣ XRD፣ FTIR እና zeta አቅም ያሉ የተዋሃዱ ውህዶችን የተሳካ ውህደት ለማረጋገጥ በርካታ መሳሪያዎች ጥቅም ላይ ውለዋል፣ እነዚህም የተሳካ የተቀናጀ አሰራርን ያመለክታሉ። የ novel composites እና ንጹህ nZVI የማስወገድ አቅም በተለያዩ የአንቲባዮቲክ ዶክሲሳይክሊን መነሻዎች በ rGO እና nZVI መካከል ያለውን የተመጣጠነ ተጽእኖ ከመመርመር ጋር ተነጻጽሯል። በ 25mg L-1, 25 ° C እና 0.05g የማስወገጃ ሁኔታዎች, የንጹህ nZVI የማስታወቂያ መጠን 90% ነበር, በ rGO/nZVI ውህድ የዶክሲሳይክሊን የማስወገጃ መጠን 94.6% ደርሷል, ይህም nZVI እና rGO አረጋግጧል. . የማስተዋወቅ ሂደቱ ከሀሰተኛ-ሁለተኛ ቅደም ተከተል ጋር ይዛመዳል እና ከ Freundlich ሞዴል ጋር በጥሩ ሁኔታ ስምምነት ላይ ነው ከፍተኛው የ 31.61 mg g-1 በ 25 ° ሴ እና ፒኤች 7. ዲሲን ለማስወገድ ምክንያታዊ ዘዴ ቀርቧል. በተጨማሪም, የ rGO / nZVI ውህድ እንደገና ጥቅም ላይ የሚውለው ከስድስት ተከታታይ የተሃድሶ ዑደቶች በኋላ 60% ነው.
የውሃ እጥረት እና ብክለት አሁን ለሁሉም ሀገራት ከባድ ስጋት ሆነዋል። ከቅርብ ዓመታት ወዲህ፣ በኮቪድ-19 ወረርሽኝ ወቅት የምርት እና ፍጆታ በመጨመሩ የውሃ ብክለት በተለይም የአንቲባዮቲክ ብክለት ጨምሯል። ስለዚህ በቆሻሻ ውሃ ውስጥ አንቲባዮቲክን ለማስወገድ ውጤታማ ቴክኖሎጂን ማዳበር አስቸኳይ ተግባር ነው.
ከ tetracycline ቡድን ከሚቋቋሙት ከፊል-ሠራሽ አንቲባዮቲኮች አንዱ ዶክሲሳይክሊን (ዲሲ) 4,5 ነው። በከርሰ ምድር ውሃ እና በገፀ ምድር ላይ ያሉ የዲሲ ቅሪቶች ሊሟሟላቸው እንደማይችሉ፣ ከ20-50 በመቶው ብቻ ተፈጭቶ ወደ አካባቢው እንዲገባ በማድረግ ከፍተኛ የአካባቢ እና የጤና እክሎችን እንደሚያስከትል ተነግሯል።
በዝቅተኛ ደረጃ ለዲሲ መጋለጥ የውሃ ውስጥ ፎቶሲንተቲክ ረቂቅ ተሕዋስያንን ይገድላል፣ ፀረ-ተህዋሲያን ባክቴሪያዎችን ስርጭት ያስፈራራል እና ፀረ-ተሕዋስያን የመቋቋም አቅም ይጨምራል ስለዚህ ይህ ብክለት ከቆሻሻ ውሃ ውስጥ መወገድ አለበት። በውሃ ውስጥ ያለው የዲሲ ተፈጥሯዊ መበላሸት በጣም ቀርፋፋ ሂደት ነው። እንደ ፎቲዮሊሲስ ፣ ባዮዲዳሬሽን እና ማስተዋወቅ ያሉ የፊዚኮ-ኬሚካላዊ ሂደቶች በዝቅተኛ መጠን እና በጣም ዝቅተኛ በሆነ 7,8 ብቻ ሊወድቁ ይችላሉ። ነገር ግን፣ በጣም ኢኮኖሚያዊ፣ ቀላል፣ ለአካባቢ ተስማሚ፣ ለማስተናገድ ቀላል እና ቀልጣፋ ዘዴ adsorption9,10 ነው።
ናኖ ዜሮ ቫለንት ብረት (nZVI) ሜትሮንዳዞል፣ ዳያዜፓም፣ ሲፕሮፍሎዛሲን፣ ክሎራምፊኒኮል እና ቴትራሳይክሊን ጨምሮ ብዙ አንቲባዮቲኮችን ከውሃ ውስጥ ለማስወገድ የሚያስችል በጣም ኃይለኛ ቁሳቁስ ነው። ይህ ችሎታ በ nZVI ባላቸው አስደናቂ ባህሪያት ምክንያት እንደ ከፍተኛ ምላሽ ሰጪነት ፣ ትልቅ የገጽታ ስፋት እና በርካታ የውጭ ማያያዣ ጣቢያዎች11። ነገር ግን, nZVI በቫን ደር ዌልስ ሃይሎች እና ከፍተኛ መግነጢሳዊ ባህሪያት ምክንያት በውኃ ውስጥ ሚዲያዎች ውስጥ ለመዋሃድ የተጋለጠ ነው, ይህም የ nZVI10,12 ን እንደገና መንቀሳቀስን የሚገቱ ኦክሳይድ ንብርብሮች በመፈጠሩ ምክንያት ብክለትን ለማስወገድ ውጤታማነቱን ይቀንሳል. የ nZVI ንጣፎችን ማባባስ ንጣፎችን ከሱራፊክተሮች እና ፖሊመሮች ጋር በማስተካከል ወይም ከሌሎች ናኖሜትሪዎች ጋር በማጣመር በአከባቢው ውስጥ ያላቸውን መረጋጋት ለማሻሻል የሚያስችል አዋጭ አቀራረብ እንደሆነ ተረጋግጧል13,14.
ግራፊን ባለ ሁለት ገጽታ የካርቦን ናኖ ማቴሪያል በማር ወለላ ጥልፍልፍ ውስጥ የተደረደሩ sp2-የተዳቀሉ የካርቦን አቶሞችን ያቀፈ ነው። ትልቅ የገጽታ ስፋት፣ ጉልህ የሆነ የሜካኒካል ጥንካሬ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሮካታሊቲክ እንቅስቃሴ፣ ከፍተኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ፣ ፈጣን የኤሌክትሮን ተንቀሳቃሽነት እና በምድራችን ላይ ኦርጋኒክ ያልሆኑ ናኖፓርቲሎችን ለመደገፍ ተስማሚ ተሸካሚ ቁሳቁስ አለው። የብረታ ብረት ናኖፓርቲሎች እና የግራፊን ጥምረት የእያንዳንዱን ቁሳቁስ ግለሰባዊ ጥቅሞች በእጅጉ ሊበልጥ ይችላል እና በአካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያቱ ምክንያት ለበለጠ ቀልጣፋ የውሃ አያያዝ ናኖፓርተሎች ጥሩ ስርጭትን ይሰጣል15።
የዕፅዋት ተዋጽኦዎች በተቀነሰ graphene oxide (rGO) እና nZVI ውህደት ውስጥ በተለምዶ ከሚጠቀሙት ጎጂ ኬሚካላዊ ቅነሳ ወኪሎች መካከል በጣም ጥሩው አማራጭ ናቸው ምክንያቱም ይገኛሉ ፣ ርካሽ ፣ አንድ ደረጃ ፣ ለአካባቢ ደህንነቱ የተጠበቀ እና እንደ ቅነሳ ወኪሎች ሊያገለግሉ ይችላሉ። እንደ flavonoids እና phenolic ውህዶች እንደ ማረጋጊያ ሆነው ያገለግላሉ። ስለዚህ, Atriplex halimus L. leaf extract በዚህ ጥናት ውስጥ rGO/nZVI ውህዶችን ለማቀናጀት እንደ መጠገኛ እና መዝጊያ ወኪል ጥቅም ላይ ውሏል። Atriplex halimus ከ Amaranthaceae ቤተሰብ የመጣ ናይትሮጅን-አፍቃሪ የብዙ አመት ቁጥቋጦ ነው ሰፊ መልክዓ ምድራዊ ክልል16.
በተገኘው ስነ-ጽሁፍ መሰረት, Atriplex halimus (A. halimus) በመጀመሪያ የ rGO/nZVI ውህዶችን እንደ ኢኮኖሚያዊ እና ለአካባቢ ተስማሚ የማዋሃድ ዘዴ ለመሥራት ጥቅም ላይ ውሏል. ስለዚህ የዚህ ሥራ ዓላማ አራት ክፍሎችን ያቀፈ ነው- (1) የ rGO/nZVI እና የወላጅ nZVI ውህዶች A. halimus aquatic leaf extract (2) የፋይቶሲንተዝድ ውህዶችን በርካታ ዘዴዎችን በመጠቀም የተሳካ ፈጠራቸውን ለማረጋገጥ ፣ (3) ) የ rGO እና nZVI ተመሳሳይነት ተፅእኖን በማጥናት የዶክሲሳይክሊን አንቲባዮቲኮችን ኦርጋኒክ ብክለትን በማስተዋወቅ እና በማስወገድ በተለያዩ የምላሽ መለኪያዎች ውስጥ ፣ የ adsorption ሂደትን ሁኔታ ያመቻቹ ፣ (3) ከሂደቱ ዑደት በኋላ በተለያዩ ተከታታይ ህክምናዎች ውስጥ የተዋሃዱ ቁሳቁሶችን ይመረምራሉ ።
Doxycycline hydrochloride (ዲሲ, MM = 480.90, የኬሚካል ቀመር C22H24N2O · HCl, 98%), ብረት ክሎራይድ hexahydrate (FeCl3.6H2O, 97%), ከሲግማ-አልድሪች, ዩኤስኤ የተገዛ ግራፋይት ዱቄት. ሶዲየም ሃይድሮክሳይድ (ናኦኤች፣ 97%)፣ ኢታኖል (C2H5OH፣ 99.9%) እና ሃይድሮክሎሪክ አሲድ (HCl፣ 37%) ከመርክ፣ ዩኤስኤ ተገዝተዋል። NaCl፣ KCl፣ CaCl2፣ MnCl2 እና MgCl2 የተገዙት ከቲያንጂን ኮሚዮ ኬሚካል ሬጀንት ኩባንያ ነው። ሁሉንም የውሃ መፍትሄዎች ለማዘጋጀት ሁለት ጊዜ የተጣራ ውሃ ጥቅም ላይ ይውላል.
የ A. Halimus ተወካይ ናሙናዎች በናይል ዴልታ ውስጥ ከሚገኙት ተፈጥሯዊ መኖሪያቸው እና በግብፅ ሜዲትራኒያን የባህር ዳርቻ ላይ ከሚገኙ መሬቶች ተሰብስበዋል. የእጽዋት ቁሳቁስ የሚሰበሰበው በሚመለከተው ሀገራዊ እና አለም አቀፍ መመሪያዎች መሰረት ነው17. ፕሮፌሰር ማናል ፋውዚ በ Boulos18 መሰረት የእጽዋት ናሙናዎችን ለይተው ያውቃሉ, እና የአሌክሳንድሪያ ዩኒቨርሲቲ የአካባቢ ሳይንስ ትምህርት ክፍል ለሳይንሳዊ ዓላማዎች የተጠኑ የእፅዋት ዝርያዎችን እንዲሰበስብ ይፈቅዳል. የናሙና ቫውቸሮች በታንታ ዩኒቨርሲቲ Herbarium (TANE)፣ ቫውቸሮች ቁ. 14 122–14 127፣ የተቀማጩ ቁሳቁሶችን ተደራሽ የሚያደርግ የህዝብ እፅዋት። በተጨማሪም አቧራ ወይም ቆሻሻን ለማስወገድ የዛፉን ቅጠሎች ወደ ትናንሽ ቁርጥራጮች ይቁረጡ, 3 ጊዜ በቧንቧ እና በንፋስ ውሃ ያጠቡ እና ከዚያም በ 50 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ ይደርቃሉ. ተክሉን ተጨፍጭፏል, 5 ግራም የዱቄት ዱቄት በ 100 ሚሊ ሜትር ፈሳሽ ውሃ ውስጥ ተጣብቆ በ 70 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ ለ 20 ደቂቃዎች ተወስዷል. የተገኘው የባሲለስ ኒኮቲያናe ምርት በ Whatman ማጣሪያ ወረቀት ውስጥ ተጣርቶ በ 4 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ ለቀጣይ አገልግሎት በንጹህ እና በተጸዳዱ ቱቦዎች ውስጥ ተከማችቷል.
በስእል 1 ላይ እንደሚታየው GO የተሰራው ከግራፋይት ዱቄት በተሻሻለው የሃመርስ ዘዴ ነው። 10 ሚሊ ግራም የ GO ዱቄት በ 50 ሚሊ ሜትር የተቀላቀለ ውሃ ውስጥ ለ 30 ደቂቃዎች በ sonication ስር ተበታትኗል, ከዚያም 0.9 g የ FeCl3 እና 2.9 g NaAc ለ 60 ደቂቃዎች ተቀላቅሏል. 20 ሚሊ ሊትር የአትሪፕሌክስ ቅጠላ ቅጠል በተቀሰቀሰው መፍትሄ ላይ ተጨምሮ በ 80 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ ለ 8 ሰአታት ይቀራል. የተፈጠረው ጥቁር እገዳ ተጣርቷል. የተዘጋጁት ናኖኮምፖዚቶች በኤታኖል እና በቢዲሚል ውሃ ታጥበው በ 50 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ውስጥ ለ 12 ሰዓታት በቫኩም ምድጃ ውስጥ ይደርቃሉ.
የ rGO/nZVI እና nZVI ውስብስቦች አረንጓዴ ውህደት እና የዲሲ አንቲባዮቲኮችን በ Atriplex halimus extract በመጠቀም ከተበከለ ውሃ መወገድን የሚያሳይ ንድፍ እና ዲጂታል ፎቶግራፎች።
ባጭሩ በስእል 1 ላይ እንደሚታየው 0.05M Fe3+ ions የያዘ 10 ሚሊር የብረት ክሎራይድ መፍትሄ ወደ 20 ሚሊር መራራ ቅጠል መፍትሄ ለ60 ደቂቃ በመጠኑ በማሞቅ እና በማነሳሳት ተጨምሮበታል ከዚያም መፍትሄው በሴንትሪፉድ ተሰራ። 14,000 ራፒኤም (ሄርምሌ, 15,000 ራፒኤም) ለ 15 ደቂቃዎች ጥቁር ቅንጣቶችን ለመስጠት, ከዚያም 3 ጊዜ በኤታኖል እና በተጣራ ውሃ ታጥበው ከዚያም በ 60 ° ሴ ውስጥ በቫኪዩም ምድጃ ውስጥ ይደርቃሉ.
ከ200-800 nm ባለው የፍተሻ ክልል ውስጥ በፕላንት-የተሰራ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች በ UV-visible spectroscopy (T70/T80 series UV/Vis spectrophotometers, PG Instruments Ltd, UK) ተለይተዋል. የ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች የመሬት አቀማመጥ እና መጠን ስርጭትን ለመተንተን, TEM spectroscopy (JOEL, JEM-2100F, ጃፓን, የፍጥነት ቮልቴጅ 200 ኪ.ቮ) ጥቅም ላይ ይውላል. ለማገገም እና ለማረጋጋት ሂደት ኃላፊነት በተሰጣቸው የእፅዋት ተዋጽኦዎች ውስጥ ሊሳተፉ የሚችሉትን ተግባራዊ ቡድኖችን ለመገምገም ፣ FT-IR spectroscopy (JASCO spectrometer በ 4000-600 ሴ.ሜ -1 ክልል ውስጥ) ተካሂዷል። በተጨማሪም የዜታ እምቅ ተንታኝ (Zetasizer Nano ZS Malvern) የተቀናጁ ናኖሜትሪዎችን ወለል ክፍያ ለማጥናት ጥቅም ላይ ውሏል። ለኤክስ ሬይ የዱቄት ናኖሜትሪ መለኪያዎች፣ የኤክስሬይ ዲፍራክቶሜትር (X'PERT PRO፣ ኔዘርላንድስ) በአሁኑ (40 mA)፣ ቮልቴጅ (45 ኪሎ ቮልት) በ 2θ ክልል ከ20° እስከ 80 ድረስ ጥቅም ላይ ውሏል። ° እና CuKa1 ጨረር (\ (\ lambda =\ ) 1.54056 Ao). ኢነርጂ የሚበታተነው የኤክስሬይ ስፔክትሮሜትር (ኤዲኤክስ) (ሞዴል JEOL JSM-IT100) የአል K-a monochromatic X-rays ከ -10 እስከ 1350 eV በXPS ላይ ሲሰበስብ ኤለመንታል ስብጥርን የማጥናት ኃላፊነት ነበረበት፣ የቦታ መጠን 400 μm K-ALPHA ( Thermo Fisher Scientific, USA) የሙሉ ስፔክትረም የማስተላለፊያ ኃይል 200 eV እና ጠባብ ስፔክትረም 50 eV ነው. የዱቄት ናሙና በናሙና መያዣ ላይ ተጭኖ በቫኩም ክፍል ውስጥ ይቀመጣል. አስገዳጅ ሃይልን ለመወሰን የC 1 ስፔክትረም በ 284.58 eV ላይ እንደ ማጣቀሻ ተጠቅሟል።
የተዋሃዱ rGO/nZVI nanocomposites doxycycline (DC)ን ከውሃ መፍትሄዎች ለማስወገድ ውጤታማነትን ለመፈተሽ የማስተዋወቅ ሙከራዎች ተካሂደዋል። የማስታወቂያ ሙከራዎች በ 25 ml Erlenmeyer flasks በ 200 rpm በሚንቀጠቀጥ ፍጥነት በኦርቢታል ሻከር (ስቱዋርት፣ ኦርቢታል ሻከር/ኤስኤስኤል1) በ298 K. የዲሲ ስቶክ መፍትሄን (1000 ፒፒኤም) በቢዲፋይል ውሃ በማፍሰስ። የ rGO/nSVI መጠን በማስታወቂያው ውጤታማነት ላይ ያለውን ተጽእኖ ለመገምገም የተለያየ ክብደት ያላቸው ናኖኮምፖዚቶች (0.01-0.07 ግ) ወደ 20 ሚሊ ሊትር የዲሲ መፍትሄ ተጨምረዋል. የኪነቲክስ እና የ adsorption isothermsን ለማጥናት, 0.05 ግራም የ adsorbent የመጀመሪያ ደረጃ ትኩረት (25-100 mg L-1) ባለው የሲዲ የውሃ መፍትሄ ውስጥ ተጥሏል. የፒኤች ዲሲን ማስወገድ ላይ ያለው ተጽእኖ በ pH (3-11) እና በ 25 ዲግሪ ሴንቲግሬድ የ 50 mg L-1 የመጀመሪያ ደረጃ ላይ ጥናት ተደርጓል. አነስተኛ መጠን ያለው HCl ወይም NaOH መፍትሄ (Crison pH meter, pH meter, pH 25) በመጨመር የስርዓቱን ፒኤች ያስተካክሉት. በተጨማሪም በ 25-55 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ክልል ውስጥ በ adsorption ሙከራዎች ላይ የምላሽ የሙቀት መጠን ተጽእኖ ተመርምሯል. የ ion ጥንካሬ በማስታወቂያ ሂደት ላይ የሚያሳድረው ተጽእኖ የተለያዩ የ NaCl (0.01-4 mol L-1) መጠን በዲሲ የመጀመሪያ ደረጃ 50 mg L–1፣ pH 3 እና 7)፣ 25°C እና የ adsorbent መጠን 0.05 ግ. የማይታሰር የዲሲ ማስታወቂያ የሚለካው ባለሁለት ጨረር UV-Vis spectrophotometer (T70/T80 series, PG Instruments Ltd, UK) በመጠቀም 1.0 ሴ.ሜ የመንገድ ርዝመት ኳርትዝ ኩቬትስ በከፍተኛ የሞገድ ርዝመት (λmax) 270 እና 350 nm ነው። የዲሲ አንቲባዮቲኮችን መቶኛ ማስወገድ (R%; Eq. 1) እና የዲሲ, qt, ኢ. 2 (mg/g) የሚለካው በሚከተለው ቀመር ነው።
% R የዲሲ የማስወገጃ አቅም (%) ሲሆን, Co የመጀመሪያው የዲሲ ትኩረት በጊዜ 0 ነው, እና C በጊዜ t, በቅደም ተከተል (mg L-1).
qe የዲሲ ማስታወቂያ መጠን በአንድ አሃድ የ adsorbent (mg g-1)፣ Co እና Ce በዜሮ ጊዜ እና በተመጣጣኝ መጠን፣ በቅደም ተከተል (mg l-1)፣ V የመፍትሄው መጠን (l) ናቸው። , እና m adsorption mass reagent (g) ነው።
የ SEM ምስሎች (ምስል 2A-C) የ rGO/nZVI ውህድ ላሜራ ሞርፎሎጂን ያሳያሉ ከሉል ብረት ናኖፓርቲሎች ጋር ወጥ በሆነ መልኩ በላዩ ላይ ተበተኑ፣ ይህም የ nZVI NPsን ከrGO ወለል ጋር በተሳካ ሁኔታ መያያዝን ያሳያል። በተጨማሪም ፣ በ rGO ቅጠል ውስጥ አንዳንድ ሽክርክሪቶች አሉ ፣ ይህም ኦክሲጅን የያዙ ቡድኖችን በተመሳሳይ ጊዜ የ A. Halimus GO መልሶ ማቋቋምን ያረጋግጣል። እነዚህ ትላልቅ መጨማደዱ የብረት ኤንፒኤስ በንቃት የሚጫኑበት ቦታ ሆነው ያገለግላሉ። nZVI ምስሎች (ምስል 2D-F) የሉል ብረት ኤንፒኤስ በጣም የተበታተኑ እና ያልተዋሃዱ መሆናቸውን ያሳያሉ, ይህም በእጽዋት ረቂቅ እፅዋት አካላት ሽፋን ምክንያት ነው. የንጥሉ መጠን በ15-26 nm ውስጥ ይለያያል. ይሁን እንጂ, አንዳንድ ክልሎች nZVI ላይ ላዩን ላይ የዲሲ ሞለኪውሎች ለማጥመድ አጋጣሚ ከፍ ይችላሉ ጀምሮ, nZVI ከፍተኛ ውጤታማ adsorption አቅም ማቅረብ የሚችል እበጥ እና አቅልጠው መዋቅር ጋር mesoporous ሞርፎሎጂ አላቸው. የሮዛ ዳማስከስ ውህድ ለ nZVI ውህደት ጥቅም ላይ ሲውል የተገኙት ኤንፒዎች ያልተመጣጠነ, ባዶዎች እና የተለያዩ ቅርጾች ናቸው, ይህም በ Cr (VI) ማስታወቂያ ውስጥ ቅልጥፍናቸውን የሚቀንስ እና የምላሽ ጊዜን 23 ጨምሯል. ውጤቶቹ ከ nZVI ከተሰራው ከኦክ እና ከቅሎ ቅጠሎች ጋር የሚጣጣሙ ናቸው፣ እነዚህም በዋናነት ሉላዊ ናኖፓርቲሎች ከናኖሜትር መጠን ጋር ግልጽ የሆነ ግርግር ሳይኖራቸው።
SEM ምስሎች የ rGO/nZVI (AC)፣ nZVI (D፣ E) ውህዶች እና EDX የ nZVI/rGO (G) እና nZVI (H) ጥንቅሮች።
የእጽዋት-የተሰራ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች ኤለመንታዊ ቅንብር EDX (ምስል 2G, H) በመጠቀም ተምሯል። ጥናቶች እንደሚያሳዩት nZVI ከካርቦን (በጅምላ 38.29%)፣ ኦክሲጅን (በጅምላ 47.41%) እና ብረት (11.84% በጅምላ)፣ ነገር ግን እንደ ፎስፎረስ24 ያሉ ሌሎች ንጥረ ነገሮችም ይገኛሉ፣ እነዚህም ከዕፅዋት ተዋጽኦዎች ሊገኙ ይችላሉ። በተጨማሪም ከፍተኛው የካርቦን እና ኦክሲጅን መቶኛ በንZVI ናሙናዎች ውስጥ ከዕፅዋት የተቀመሙ ፋይቶኬሚካል ኬሚካሎች በመኖራቸው ነው. እነዚህ ንጥረ ነገሮች በ rGO ላይ በእኩል መጠን ይሰራጫሉ ነገር ግን በተለያዩ ሬሾዎች፡ C (39.16 wt%)፣ O (46.98 wt %) እና Fe (10.99 wt %)፣ EDX rGO/nZVI እንደ S ያሉ ሌሎች ንጥረ ነገሮችን መኖራቸውንም ያሳያል። ከዕፅዋት የተቀመሙ መድኃኒቶች ጋር ሊጣመር ይችላል, ጥቅም ላይ ይውላሉ. የ C (23.44 wt.%)፣ O (68.29 wt.%) ስብጥርን ስለሚለይ አሁን ያለው የ C: O ሬሾ እና የብረት ይዘት በ rGO/nZVI ውህድ ኤ. halimus በመጠቀም የባህር ዛፍ ቅጠልን ከመጠቀም በጣም የተሻለ ነው። እና Fe (8.27 ወ.%)። wt%) 25. Nataša et al., 2022 የ nZVI ተመሳሳይ ንጥረ ነገር ከኦክ እና በቅሎ ቅጠሎች የተዋሃደ እና ፖሊፊኖል ቡድኖች እና በቅጠል ማውጣቱ ውስጥ የተካተቱ ሌሎች ሞለኪውሎች የመቀነሱ ሂደት ተጠያቂ መሆናቸውን አረጋግጧል።
በእጽዋት ውስጥ የተዋሃደ የ nZVI ሞርፎሎጂ (ምስል S2A, B) ክብ እና ከፊል መደበኛ ያልሆነ, በአማካይ 23.09 ± 3.54 nm ቅንጣት መጠን ያለው, ነገር ግን የሰንሰለት ስብስቦች በቫን ደር ዋልስ ኃይሎች እና በፌሮማግኔቲዝም ምክንያት ተስተውለዋል. ይህ በአብዛኛው ጠጠር እና ክብ ቅርጽ ያለው ቅንጣት ከሴም ውጤቶች ጋር በጥሩ ሁኔታ ይስማማል። ተመሳሳይ ምልከታ በአብደልፈታህ እና ሌሎች ተገኝቷል። እ.ኤ.አ. በ 2021 የካስተር ባቄላ ቅጠል በ nZVI11 ውህደት ውስጥ ጥቅም ላይ ሲውል ። Ruelas tuberosa leaf extract NPs በ nZVI ውስጥ እንደ መቀነሻ ወኪል የሚያገለግሉት ከ20 እስከ 40 nm26 የሆነ ዲያሜትር ያለው ክብ ቅርጽ አላቸው።
ዲቃላ rGO/nZVI ጥምር TEM ምስሎች (የበለስ. S2C-D) rGO ለ nZVI NPs በርካታ የመጫኛ ጣቢያዎች በማቅረብ የኅዳግ በታጠፈ እና መጨማደዱ ጋር basal አውሮፕላን መሆኑን አሳይቷል; ይህ ላሜራ ሞርፎሎጂ የ rGO ስኬታማ መፈጠርንም ያረጋግጣል። በተጨማሪም nZVI NPs ከ 5.32 እስከ 27 nm ቅንጣት ያለው ክብ ቅርጽ ያለው እና በ rGO ንብርብር ውስጥ ከሞላ ጎደል ወጥ የሆነ ስርጭት ውስጥ የተካተቱ ናቸው። የባሕር ዛፍ ቅጠል ማውጣት Fe NPs/rGO ን ለማዋሃድ ጥቅም ላይ ውሏል። የTEM ውጤቶቹም በrGO ንብርብር ውስጥ ያሉ መጨማደዱ የFE NPsን ከንፁህ ፌ NPዎች የበለጠ መበታተን እንዳሻሻሉ እና የስብስብ ውህዶችን አፀፋዊነት እንደሚጨምሩ አረጋግጠዋል። ተመሳሳይ ውጤቶች በ Bagheri et al. 28 ውህዱ የአልትራሳውንድ ቴክኒኮችን በመጠቀም በአማካይ በ17.70 nm የሚጠጋ የብረት ናኖፓርቲክል መጠን ሲፈጠር።
የ FTIR የ A. halimus፣ nZVI፣ GO፣ rGO እና rGO/nZVI ጥንቅሮች በFig. 3A. በ A. Halimus ቅጠሎች ውስጥ የገጽታ ተግባራዊ ቡድኖች በ 3336 ሴ.ሜ-1 ላይ ይታያሉ, እሱም ከ polyphenols ጋር ይዛመዳል, እና 1244 ሴ.ሜ-1, ይህም በፕሮቲን የተመረተ የካርቦን ቡድኖች ጋር ይዛመዳል. በ 2918 ሴ.ሜ-1 ላይ አልካኔስ ፣ አልኬን በ 1647 ሴ.ሜ-1 እና የ CO-O-CO ማራዘሚያዎች በ 1030 ሴ.ሜ-1 ያሉ ሌሎች ቡድኖችም ታይተዋል ፣ ይህም እንደ ማተሚያ ወኪሎች ሆነው የሚያገለግሉ እና መልሶ የማገገም ሃላፊነት ያላቸው የእፅዋት አካላት መኖራቸውን ያሳያል ። ከ Fe2+ ወደ Fe0 እና ወደ rGO29 ይሂዱ። በአጠቃላይ ፣ የ nZVI ስፔክትራ እንደ መራራ ስኳር ተመሳሳይ የመጠጫ ቁንጮዎችን ያሳያል ፣ ግን በትንሹ በተቀየረ ቦታ። ኃይለኛ ባንድ 3244 ሴ.ሜ-1 ላይ ከOH ስትዘረጋ ንዝረት (phenols) ጋር ተያይዟል፣ 1615 ያለው ጫፍ ከ C=C ጋር ይዛመዳል፣ እና ባንዶች 1546 እና 1011 ሴ.ሜ-1 የሚነሱት በ C=O (polyphenols እና flavonoids) መወጠር ምክንያት ነው። , CN - ጥሩ መዓዛ ያላቸው አሚኖች እና አሊፋቲክ አሚኖች በ 1310 ሴ.ሜ - 1 እና 1190 ሴ.ሜ -1 በቅደም ተከተል 13 ተስተውለዋል. የ FTIR ስፔክትረም የGO ብዙ ከፍተኛ መጠን ያለው ኦክሲጅን የያዙ ቡድኖች መኖራቸውን ያሳያል፣ እነዚህም አልኮክሲ (CO) የመለጠጥ ባንድ በ1041 ሴ.ሜ-1፣ epoxy (CO) የመለጠጥ ባንድ በ1291 ሴ.ሜ-1፣ C=O ዘረጋ። በ 1619 ሴ.ሜ -1 ላይ ያለው የ C = C የመለጠጥ ንዝረት ባንድ ፣ በ 1708 ሴ.ሜ -1 እና በ 3384 ሴ.ሜ -1 ሰፊ የሆነ የኦኤች ቡድን የመለጠጥ ንዝረት ታየ ፣ ይህም በተሻሻለው የ Hummers ዘዴ የተረጋገጠ ሲሆን ይህም በተሳካ ሁኔታ ኦክሳይድን ይፈጥራል ። ግራፋይት ሂደት. የ rGO እና rGO/nZVI ውህዶችን ከ GO spectra ጋር ሲያወዳድሩ እንደ OH በ 3270 ሴ.ሜ-1 ያሉ አንዳንድ ኦክሲጅን የያዙ ቡድኖች ጥንካሬ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል ፣ ሌሎች እንደ C = O በ 1729 ሴ.ሜ -1 ሙሉ በሙሉ ይቀነሳሉ። ቀንሷል። ጠፋ፣ ይህም በ GO ውስጥ ኦክሲጅን የያዙ የተግባር ቡድኖች በተሳካ ሁኔታ በ A. halimus extract መወገድን ያመለክታል። በ C = C ውጥረት ውስጥ የ rGO አዲስ ሹል የባህርይ ቁንጮዎች በ1560 እና 1405 ሴ.ሜ-1 አካባቢ ይስተዋላሉ፣ ይህም የGO ወደ rGO መቀነሱን ያረጋግጣል። ከ 1043 እስከ 1015 ሴ.ሜ -1 እና ከ 982 እስከ 918 ሴ.ሜ -1 ልዩነቶች ተስተውለዋል, ምናልባትም የእጽዋት ቁሳቁሶችን በማካተት31,32. Weng et al., 2018 ደግሞ የተቀነሰ ብረት graphene ኦክሳይድ ውህዶች synthesize ጥቅም ላይ የዋለው የባሕር ዛፍ ቅጠል ተዋጽኦዎች ጀምሮ, bioreduction በማድረግ rGO በተሳካ ሁኔታ ምስረታ በማረጋገጥ, GO ውስጥ oxygenated ተግባራዊ ቡድኖች ጉልህ attenuation ተመልክተዋል, በቅርበት ተክል ክፍል FTIR spectra አሳይቷል. ተግባራዊ ቡድኖች. 33 .
A. FTIR spectrum of gallium፣ nZVI፣ rGO፣ GO፣ composite rGO/nZVI (A)። Roentgenogrammy rGO፣ GO፣ nZVI እና rGO/nZVI (B) ውህዶች።
የ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች መፈጠር በአብዛኛው በኤክስ ሬይ ዲፍራክሽን ቅጦች (ምስል 3B) ተረጋግጧል። ከኢንዴክስ (110) (JCPDS ቁጥር 06-0696)11 ጋር የሚዛመድ ከፍተኛ መጠን ያለው Fe0 ጫፍ በ2Ɵ 44.5° ታይቷል። በ 35.1 ዲግሪ (311) አውሮፕላን ላይ ያለው ሌላ ከፍተኛ ጫፍ ማግኔቲት Fe3O4, 63.2 ° በ ϒ-FeOOH (JCPDS ቁጥር 17-0536) 34 በመኖሩ ምክንያት ከ ሚለር ኢንዴክስ (440) ጋር ሊገናኝ ይችላል. የ GO ኤክስሬይ ንድፍ በ 2Ɵ 10.3 ° ሹል ጫፍ እና በ 21.1 ° ሌላ ጫፍ ያሳያል, ይህም ግራፋይት ሙሉ ለሙሉ መሟጠጥ እና በ GO35 ገጽ ላይ ኦክሲጅን የያዙ ቡድኖች መኖራቸውን ያሳያል. የ rGO እና rGO/nZVI ጥምር ቅጦች የባህሪያዊ GO ጫፎች መጥፋት እና ሰፊ የ rGO ጫፎች በ 2Ɵ 22.17 እና 24.7 ° ለ rGO እና rGO/nZVI ውህዶች መፈጠሩን መዝግበዋል ፣ ይህም የ GO በዕፅዋት ውጤቶች በተሳካ ሁኔታ ማገገሙን አረጋግጧል። ነገር ግን በተቀነባበረው rGO/nZVI ጥለት ውስጥ ከፌ0 (110) እና ከቢሲሲ Fe0 (200) ከላቲስ አውሮፕላን ጋር የተያያዙ ተጨማሪ ቁንጮዎች በ 44.9 \(^\circ \) እና 65.22 \(^\circ\) ታይተዋል። .
የዜታ አቅም ከቅንጣው ወለል ጋር በተጣበቀ ionክ ንብርብር እና የውሃ መፍትሄ መካከል ያለው እምቅ አቅም የቁስ ኤሌክትሮስታቲክ ባህሪያትን የሚወስን እና የተረጋጋነቱን የሚለካው37 ነው። በሥዕሉ S1A- ላይ እንደሚታየው በእጽዋት የተዋሃዱ nZVI, GO እና rGO/nZVI ውህዶች ላይ የዜታ እምቅ ትንታኔዎች -20.8, -22 እና -27.4 mV አሉታዊ ክፍያዎች በመኖራቸው መረጋጋት አሳይተዋል. ሲ. . እንደነዚህ ያሉት ውጤቶች ከ -25 mV በታች የሆኑ የዜታ እምቅ እሴቶችን ያካተቱ መፍትሄዎች በአጠቃላይ በእነዚህ ቅንጣቶች መካከል በኤሌክትሮስታቲክ መገለል ምክንያት ከፍተኛ መረጋጋት እንደሚያሳዩ ከሚገልጹ ሪፖርቶች ጋር ተመሳሳይ ናቸው ። የ rGO እና nZVI ጥምረት ውህዱ የበለጠ አሉታዊ ክፍያዎችን እንዲያገኝ ያስችለዋል እናም ከGO ወይም nZVI ብቻ የበለጠ መረጋጋት አለው። ስለዚህ, የኤሌክትሮስታቲክ ማባረር ክስተት የተረጋጋ rGO / nZVI39 ውህዶች እንዲፈጠሩ ያደርጋል. የ GO አሉታዊ ገጽታ ያለምንም ማጎሳቆል በውሃ ውስጥ በሚገኝ መካከለኛ ክፍል ውስጥ እንዲሰራጭ ያስችለዋል, ይህም ከ nZVI ጋር ለመግባባት ምቹ ሁኔታዎችን ይፈጥራል. አሉታዊ ክፍያው በመራራ ሐብሐብ ረቂቅ ውስጥ የተለያዩ የተግባር ቡድኖች መገኘት ጋር የተያያዘ ሊሆን ይችላል, ይህ ደግሞ በ GO እና በብረት ቀዳሚዎች መካከል ያለውን ግንኙነት እና በ rGO እና nZVI መካከል ያለውን ግንኙነት የሚያረጋግጥ ነው. እነዚህ የእጽዋት ውህዶች እንዲሁ የናኖፓርተሎች ስብስብ እንዳይሰበሰቡ ስለሚከላከሉ እና መረጋጋትን ስለሚጨምሩ እንደ ካፒንግ ወኪሎች ሆነው ሊያገለግሉ ይችላሉ።
የ nZVI እና rGO/nZVI ጥንቅሮች ኤለመንታዊ ቅንብር እና የቫሌንስ ግዛቶች በ XPS ተወስነዋል (ምስል 4). አጠቃላይ የኤክስፒኤስ ጥናት እንደሚያሳየው የrGO/nZVI ውህድ በዋናነት ከኤዲኤስ ካርታ ስራ (ምስል 4F-H) ጋር በሚጣጣም C፣ O እና Fe አካላት የተዋቀረ ነው። የC1s ስፔክትረም በ284.59 eV፣ 286.21 eV እና 288.21 eV CC፣ CO እና C=Oን የሚወክሉ ሶስት ጫፎችን ያካትታል። የO1s ስፔክትረም 531.17 eV፣ 532.97 eV እና 535.45 eV ጨምሮ በሶስት ከፍታዎች የተከፈለ ሲሆን እነዚህም ለኦ=CO፣ CO እና NO ቡድኖች ተመድበዋል። ነገር ግን፣ በ710.43፣ 714.57 እና 724.79 eV ያሉት ጫፎች እንደቅደም ተከተላቸው Fe 2p3/2፣ Fe+3 እና Fe p1/2 ያመለክታሉ። የNZVI XPS ስፔክትራ (ምስል 4C-E) ለኤለመንቶች C፣ O እና Fe ቁንጮዎችን አሳይቷል። በ 284.77, 286.25, እና 287.62 eV ያሉ ጫፎች የብረት-ካርቦን ውህዶች መኖራቸውን ያረጋግጣሉ, እነሱም CC, C-OH እና CO, በቅደም ተከተል. የ O1s ስፔክትረም ከሶስት ከፍታዎች C–O/iron carbonate (531.19 eV)፣ ሃይድሮክሳይል ራዲካል (532.4 eV) እና O–C=O (533.47 eV) ጋር ይዛመዳል። በ 719.6 ላይ ያለው ከፍተኛው ለ Fe0 ነው, FeOOH ደግሞ በ 717.3 እና 723.7 eV ያሳያል, በተጨማሪም, በ 725.8 eV ላይ ያለው ከፍተኛ የ Fe2O342.43 መኖሩን ያሳያል.
የ XPS ጥናቶች nZVI እና rGO/nZVI ውህዶች በቅደም ተከተል (A፣ B)። የ nZVI C1s (C)፣ Fe2p (D) እና O1s (E) እና rGO/nZVI C1s (F)፣ Fe2p (G)፣ O1s (H) ድብልቅ ሙሉ ገጽታ።
N2 adsorption/desorption isotherm (ምስል 5A, B) የ nZVI እና rGO/nZVI ውህዶች የ II አይነት መሆናቸውን ያሳያል። በተጨማሪም, የ nZVI የተወሰነ ስፋት (SBET) ከ 47.4549 ወደ 152.52 m2 / g ከ rGO ዓይነ ስውር በኋላ ጨምሯል. ይህ ውጤት ከ rGO ዓይነ ስውር በኋላ የ nZVI መግነጢሳዊ ባህሪያት በመቀነሱ ሊገለጽ ይችላል ፣ በዚህም የንጥረ ነገሮችን ውህደትን በመቀነስ እና የተቀነባበሩትን የገጽታ ስፋት ይጨምራል። በተጨማሪም, በስእል 5C ላይ እንደሚታየው የ rGO / nZVI ድብልቅ የቀዳዳ መጠን (8.94 nm) ከመጀመሪያው nZVI (2.873 nm) ከፍ ያለ ነው. ይህ ውጤት ከኤል-Monaem et al ጋር ስምምነት ላይ ነው። 45 .
በ rGO/nZVI ውህዶች እና በዋናው nZVI መካከል ዲሲን የማስወገድ አቅምን ለመገምገም በመነሻ ትኩረት መጨመር ላይ በመመስረት የእያንዳንዱን ማስታወቂያ (0.05 ግ) ቋሚ መጠን ወደ ዲሲ በተለያዩ የመጀመሪያ ደረጃዎች በመጨመር ንፅፅር ተደርጓል። የተመረመረ መፍትሄ [25]. -100 mg l-1] በ 25 ° ሴ. ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የ rGO / nZVI ውህድ የማስወገድ ቅልጥፍና (94.6%) ከመጀመሪያው nZVI (90%) ዝቅተኛ ትኩረት (25 mg L-1) ከፍ ያለ ነው. ሆኖም የመነሻ ትኩረትን ወደ 100 mg L-1 ሲጨምር የ rGO/nZVI እና የወላጅ nZVI የማስወገድ ቅልጥፍና ወደ 70% እና 65% ዝቅ ብሏል (ምስል 6A) ይህ ሊሆን የቻለው ጥቂት የንቁ ቦታዎች እና መበላሸት ምክንያት ነው። nZVI ቅንጣቶች. በተቃራኒው, rGO/nZVI ከፍተኛ የዲሲ ማራገፍን አሳይቷል, ይህም በ rGO እና nZVI መካከል ባለው የተቀናጀ ተጽእኖ ምክንያት ሊሆን ይችላል, ይህም የተረጋጋ ንቁ ቦታዎች ለማስታወቂያዎች በጣም ከፍ ያለ ናቸው, እና በ rGO/nZVI, የበለጠ. ዲሲ ከተጠበቀው nZVI ይልቅ ሊጣመር ይችላል። በተጨማሪ, በ fig. 6B እንደሚያሳየው የ rGO/nZVI እና nZVI ውህዶች የማስተዋወቅ አቅም ከ9.4 mg/g ወደ 30 mg/g እና 9 mg/g ጨምሯል፣የመጀመሪያው ትኩረት ከ25-100 mg/L ይጨምራል። -1.1 እስከ 28.73 mg g-1. ስለዚህ የዲሲ የማስወገጃ መጠን ከመጀመሪያው የዲሲ ትኩረት ጋር በአሉታዊ መልኩ የተዛመደ ነው፣ ይህ የሆነው በእያንዳንዱ ማስታወቂያ ለማስታወቂያ እና መፍትሄ ዲሲን ለማስወገድ በሚደገፉት የምላሽ ማእከሎች ብዛት የተነሳ ነው። ስለዚህም ከእነዚህ ውጤቶች በመነሳት የ rGO/nZVI ውህዶች ከፍተኛ የማስታወቂያ እና የመቀነስ ውጤታማነት እንዳላቸው መደምደም ይቻላል፣ እና rGO በ rGO/nZVI ስብጥር ውስጥ እንደ ማስታወቂያ እና እንደ ተሸካሚ ቁሳቁስ ሁለቱንም ሊያገለግል ይችላል።
የማስወገድ ቅልጥፍና እና የዲሲ ማስታወቂያ አቅም ለ rGO/nZVI እና nZVI ውህድ (A, B) [Co = 25 mg l-1-100 mg l-1, T = 25 °C, dose = 0.05 g], pH. በማስታወቂያ አቅም ላይ እና በ rGO / nZVI ውህዶች (C) ላይ የዲሲ የማስወገጃ ቅልጥፍና [Co = 50 mg L-1, pH = 3-11, T = 25 ° C, dose = 0.05 g].
የመፍትሄው ፒኤች የ ionization, speciation, እና adsorbent ionization ደረጃ ላይ ተጽእኖ ስለሚያሳድር በማስታወቂያ ሂደቶች ጥናት ውስጥ ወሳኝ ነገር ነው. ሙከራው በ 25 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ በቋሚ ማስታወቂያ መጠን (0.05 ግ) እና በ 50 mg L-1 የመጀመሪያ ደረጃ በ pH ክልል (3-11) ውስጥ ተካሂዷል. በሥነ ጽሑፍ ግምገማ 46 መሠረት ዲሲ በተለያዩ የፒኤች ደረጃዎች ውስጥ በርካታ ionizable ተግባራዊ ቡድኖች (phenols, አሚኖ ቡድኖች, alcohols) ያለው አምፊፊል ሞለኪውል ነው. በውጤቱም, የዲሲ የተለያዩ ተግባራት እና በ rGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ ያሉ ተያያዥ መዋቅሮች በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ሊፈጥሩ እና እንደ cations, zwitterions እና anions ሊኖሩ ይችላሉ, የዲሲ ሞለኪውል እንደ cationic (DCH3+) በ pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 እና አኒዮኒክ (DCH- ወይም DC2-) በPH 7.7። በውጤቱም, የዲሲ የተለያዩ ተግባራት እና በ rGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ ያሉ ተያያዥ መዋቅሮች በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ሊፈጥሩ እና እንደ cations, zwitterions እና anions ሊኖሩ ይችላሉ, የዲሲ ሞለኪውል እንደ cationic (DCH3+) በ pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 እና አኒዮኒክ (DCH- ወይም DC2-) በPH 7.7። В резуьте ффннН ее фНцнее суНцеех суНаеНхрр ду Аккитиутиукитимти сри ееуккиииАиим /иуттаимовиов элековать элековать элекв эовио стлутестовать ииее,,,, квионовв квионовв цвионовв цвиоеррееА ещтеА лщтеА ищтеАиищ + +ари33 +ще в ии + + прии + + <3,3, цвиттер- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 እና анионный (DCH- ወይም DC2-) pH 7,7. በውጤቱም, የተለያዩ የዲሲ እና ተዛማጅ መዋቅሮች በ rGO/nZVI ውህድ ወለል ላይ በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ሊፈጥሩ እና በ cations, zwitterions እና anions መልክ ሊኖሩ ይችላሉ; የዲሲ ሞለኪውል እንደ cation (DCH3+) በ pH <3.3; ionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 እና አኒዮኒክ (DCH- ወይም DC2-) በ pH 7.7።因此，ዲሲ 的各种功能和rGO/nZVI 、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, ዲሲ, ዲሲ 种 的 功能 功能 功能 和 和 和 和 和 和 复合 材料复合 表面材料 表面 可能 可能 可能 可能 可能 可能 静电 静电 相互 相互 阳离子 阳离子 和 性 和 和 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 (DCHO3) 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. Следовательнательно, фазличные ун нНыееецццццееццццццццццццццннннннннннннииннннннниииииииииииииииии нступтьееууээviviviтье ске иаимододододододододододододододододовимвв ,иииие ивионов явио3 +ююю яр иююср дяк юю яяи дл дл д Н <3,3. ስለዚህ, የተለያዩ የዲሲ እና ተዛማጅ አወቃቀሮች በ rGO/nZVI ውህድ ገጽታ ላይ ወደ ኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ውስጥ ሊገቡ እና በ cations, zwitterions እና anions መልክ ሊኖሩ ይችላሉ, የዲሲ ሞለኪውሎች ደግሞ cationic (DCH3+) በ pH <3.3. Он существует в виде цвитер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 እና аниона (DCH- или DC2-) pH 7,7. እንደ ዝዊተርሽን (DCH20) በ3.3 <pH <7.7 እና anion (DCH- ወይም DC2-) በ pH 7.7 አለ።ፒኤች ከ 3 ወደ 7 በመጨመር ፣ የዲሲን የማስወገድ አቅም እና ውጤታማነት ከ 11.2 mg / g (56%) ወደ 17 mg / g (85%) (ምስል 6C) ጨምሯል። ነገር ግን፣ ፒኤች ወደ 9 እና 11 ሲጨምር፣ የማስተዋወቅ አቅሙ እና የማስወገድ ብቃቱ በተወሰነ ደረጃ ቀንሷል፣ ከ10.6 mg/g (53%) ወደ 6 mg/g (30%)። የፒኤች መጠን ከ3 ወደ 7 በመጨመር፣ ዲሲዎች በዋናነት በzwitterions መልክ ይኖሩ ነበር፣ ይህም በ rGO/nZVI ውህዶች ከሞላ ጎደል ከኤሌክትሮስታቲክ ውጭ እንዲሳቡ ወይም እንዲወገዱ ያደረጋቸው፣ በዋነኛነት በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር። ፒኤች ከ 8.2 በላይ ሲጨምር ፣ የአድሶርበንት ወለል በአሉታዊ መልኩ ተሞልቷል ፣ ስለሆነም የ adsorbent አቅም ቀንሷል እና በአሉታዊ ሁኔታ በተሞላው ዶክሲሳይክሊን እና በ adsorbent ወለል መካከል ባለው ኤሌክትሮስታቲክ መገለል ምክንያት የማስታወቂያው አቅም ቀንሷል እና ቀንሷል። ይህ አዝማሚያ በ rGO/nZVI ውህዶች ላይ የዲሲ ማስታወቂያ በከፍተኛ ፒኤች ላይ የተመሰረተ መሆኑን ይጠቁማል፣ ውጤቶቹም የrGO/nZVI ውህዶች በአሲድ እና በገለልተኛ ሁኔታዎች ውስጥ እንደ ረዳትነት ተስማሚ መሆናቸውን ያመለክታሉ።
የዲሲ የውሃ መፍትሄን በማስተዋወቅ ላይ ያለው የሙቀት ተጽእኖ በ (25-55 ° ሴ) ተካሂዷል. ምስል 7A የሙቀት መጨመር የዲሲ አንቲባዮቲኮችን በ rGO/nZVI ላይ የማስወገድ ቅልጥፍናን ያሳያል, የማስወገድ አቅም እና የማስተዋወቅ አቅም ከ 83.44% እና 13.9 mg / g ወደ 47% እና 7.83 mg / g እንደጨመረ ግልጽ ነው. , በቅደም ተከተል. ይህ ጉልህ የሆነ መቀነስ በዲሲ ions የሙቀት ኃይል መጨመር ምክንያት ሊሆን ይችላል, ይህም ወደ desorption47 ይመራል.
የሙቀት መጠን በ rGO/nZVI ውህዶች (A) ላይ የሲዲ የማስወገድ ብቃት እና የማስተዋወቅ አቅም (A) [Co = 50 mg L-1, pH = 7, Dose = 0.05 g], Adsorbent Dose on Removal ቅልጥፍና እና የሲዲ ተጽእኖን የማስወገድ ውጤታማነት. በ rGO/nSVI ውህድ (B) ላይ የዲሲ መወገድን የማስተዋወቅ አቅም እና ውጤታማነት ላይ የመጀመሪያ ትኩረት [Co = 50 mg L-1, pH = 7, T = 25 ° C] (C, D) [Co = 25-100 mg L-1, pH = 7, T = 25 °C, መጠን = 0.05 ግ].
ከ 0.01 g ወደ 0.07 g የተውጣጣ adsorbent rGO / nZVI መጠን መጨመር የማስወገድ ቅልጥፍና እና የማስተዋወቅ አቅም ላይ ያለው ተጽእኖ በምስል ላይ ይታያል. 7 ቢ. የ adsorbent መጠን መጨመር ከ 33.43 mg / g ወደ 6.74 mg / g የማስታወቂያ አቅም እንዲቀንስ አድርጓል. ነገር ግን ከ 0.01 ግራም ወደ 0.07 ግራም የ adsorbent መጠን በመጨመር የማስወገጃው ውጤታማነት ከ 66.8% ወደ 96% ይጨምራል, በዚህ መሠረት, በ nanocomposite ወለል ላይ ያሉ ንቁ ማዕከሎች ቁጥር መጨመር ጋር የተያያዘ ሊሆን ይችላል.
የመነሻ ትኩረትን የማስተዋወቅ አቅም እና የማስወገድ ውጤታማነት [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, dose 0.05 g] ላይ ያለው ተጽእኖ ተጠንቷል. የመነሻ ትኩረት ከ 25 mg L-1 ወደ 100 mg L-1 ሲጨምር ፣ የ rGO/nZVI ውህድ የማስወገድ መቶኛ ከ 94.6% ወደ 65% (ምስል 7C) ቀንሷል ፣ ምናልባትም ተፈላጊው ንቁ ባለመኖሩ ምክንያት ሊሆን ይችላል። ጣቢያዎች. . ከፍተኛ መጠን ያለው የዲሲ 49 ስብስቦችን ያስተላልፋል። በሌላ በኩል ፣ የመነሻ ትኩረት ሲጨምር ፣ የማስታወቂያው አቅም እንዲሁ ከ 9.4 mg / g ወደ 30 mg / g እኩልነት እስኪመጣ ድረስ (ምስል 7D)። ይህ የማይቀር ምላሽ የ rGO/nZVI ውህድ ገጽ 50 ላይ ለመድረስ ከዲሲ ion የጅምላ ሽግግር መቋቋም በሚበልጥ የመጀመርያ የዲሲ መጠን ያለው የመንዳት ኃይል መጨመር ነው።
የግንኙነቶች ጊዜ እና የእንቅስቃሴ ጥናቶች ዓላማ የማስታወቂያውን ተመጣጣኝ ጊዜ ለመረዳት። በመጀመሪያ፣ በግንኙነት ጊዜ በመጀመሪያዎቹ 40 ደቂቃዎች ውስጥ የተለጠፈው የዲሲ መጠን በጠቅላላው ጊዜ (100 ደቂቃ) ውስጥ ከጠቅላላው መጠን ግማሽ ያህሉ ነበር። በመፍትሔው ውስጥ ያሉት የዲሲ ሞለኪውሎች ሲጋጩ በፍጥነት ወደ rGO/nZVI ውህድ ገጽ እንዲሰደዱ ያደርጋቸዋል ይህም ከፍተኛ የሆነ ማስታወቂያ አስገኝቷል። ከ 40 ደቂቃዎች በኋላ, የዲሲ ማስተዋወቅ ከ 60 ደቂቃዎች በኋላ ሚዛን እስኪያልቅ ድረስ ቀስ በቀስ እና በዝግታ ይጨምራል (ምስል 7D). በመጀመሪያዎቹ 40 ደቂቃዎች ውስጥ ተመጣጣኝ መጠን ስለተሸፈነ፣ ከዲሲ ሞለኪውሎች ጋር የሚጋጩት ግጭቶች ይቀንሳሉ እና አነስተኛ ንቁ ቦታዎች ላልሆኑ ሞለኪውሎች ይገኛሉ። ስለዚህ የማስታወቂያ መጠን 51 ሊቀንስ ይችላል።
የማስታወቂያ ኪነቲክስን የበለጠ ለመረዳት የሐሰት የመጀመሪያ ቅደም ተከተል (ምስል 8 ሀ) ፣ የውሸት ሁለተኛ ቅደም ተከተል (ምስል 8 ለ) እና ኤሎቪች (ምስል 8 ሐ) የኪነቲክ ሞዴሎች ጥቅም ላይ ውለዋል ። ከኪነቲክ ጥናቶች (ሠንጠረዥ S1) ከተገኙት መመዘኛዎች መረዳት እንደሚቻለው pseudosecond ሞዴል የ adsorption kinetics ን ለመግለጽ በጣም ጥሩው ሞዴል ሲሆን R2 ዋጋ ከሌሎቹ ሁለት ሞዴሎች የበለጠ ነው. እንዲሁም በተሰሉት የማስታወቂያ አቅም (qe, cal) መካከል ተመሳሳይነት አለ. የውሸት-ሁለተኛ ቅደም ተከተል እና የሙከራ እሴቶች (qe, exp.) የውሸት-ሁለተኛ ቅደም ተከተል ከሌሎች ሞዴሎች የተሻለ ሞዴል ​​መሆኑን ተጨማሪ ማስረጃዎች ናቸው. በሰንጠረዥ 1 ላይ እንደሚታየው የ α (የመጀመሪያ የማስታወቂያ መጠን) እና β (ዲዛይሽን ቋሚ) እሴቶች የማስታወቂያ ፍጥነቱ ከመጥፋቱ መጠን ከፍ ያለ መሆኑን ያረጋግጣሉ ይህም ዲሲ በ rGO/nZVI52 ውህድ ላይ በብቃት የመገጣጠም አዝማሚያ እንዳለው ያሳያል። .
የሐሰት-ሁለተኛ ቅደም ተከተል (A) ፣ የውሸት-መጀመሪያ ቅደም ተከተል (ቢ) እና ኤሎቪች (C) [Co = 25-100 mg l–1፣ pH = 7፣ T = 25 °C፣ dose = 0.05 ግ. ].
የ adsorption isotherms ጥናቶች የ adsorbent (RGO/nRVI ውህድ) በተለያዩ የ adsorbate ውህዶች (ዲሲ) እና በስርዓተ-ሙቀቶች ላይ ያለውን የማስታወቂያ አቅም ለማወቅ ይረዳሉ። ከፍተኛው የማስታወቂያ አቅም በ Langmuir isotherm በመጠቀም ይሰላል ፣ይህም ማስታወቂያው ተመሳሳይነት ያለው እና በመካከላቸው መስተጋብር ሳይኖር በ adsorbate monolayer መፈጠርን ያጠቃልላል። ሌሎች ሁለት በስፋት ጥቅም ላይ የዋሉ የኢሶተርም ሞዴሎች Freundlich እና Temkin ሞዴሎች ናቸው። ምንም እንኳን የፍሬውንድሊች ሞዴል የማስተዋወቅ አቅምን ለማስላት ጥቅም ላይ ባይውልም ፣ የተለያየ የማስታወቂያ ሂደትን እና በ adsorbent ላይ ያሉ ክፍት ቦታዎች የተለያዩ ሃይሎች እንዳሏቸው ለመረዳት ይረዳል ፣ የቴምኪን ሞዴል ደግሞ የ adsorption54 አካላዊ እና ኬሚካዊ ባህሪዎችን ለመረዳት ይረዳል ።
ምስሎች 9A-C የላንግሙር፣ ፍሬይንድሊች እና ተምኪን ሞዴሎችን በቅደም ተከተል ያሳያሉ። ከ Freundlich (ምስል 9A) እና Langmuir (ምስል 9B) መስመር ሴራዎች የተሰሉ እና በሰንጠረዥ 2 ውስጥ የቀረቡት R2 እሴቶች እንደሚያሳዩት የዲሲ ማስታወቂያ በrGO/nZVI ስብጥር ላይ Freundlich (0.996) እና Langmuir (0.988) isotherm ይከተላል። ሞዴሎች እና ቴምኪን (0.985). የLangmuir isotherm ሞዴል በመጠቀም የሚሰላው ከፍተኛው የማስተዋወቅ አቅም (qmax) 31.61 mg g-1 ነበር። በተጨማሪም ፣የልኬት አልባ መለያየት ፋክተር (RL) የሚሰላው ዋጋ በ0 እና 1 (0.097) መካከል ሲሆን ይህም ተስማሚ የማስተዋወቅ ሂደትን ያሳያል። አለበለዚያ, የተሰላው Freundlich ቋሚ (n = 2.756) ለዚህ የመምጠጥ ሂደት ምርጫን ያመለክታል. በቴምኪን ኢሶተርም (ምስል 9 ሐ) መስመራዊ ሞዴል መሠረት የዲሲ ማስታወቂያ በ rGO/nZVI ውህድ ላይ አካላዊ የማስተዋወቅ ሂደት ነው፣ ምክንያቱም b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55 ነው። ምንም እንኳን አካላዊ ማስታወቂያ አብዛኛው ጊዜ በደካማ የቫን ደር ዋል ሃይሎች አማላጅነት ቢሆንም፣ በ rGO/nZVI ውህዶች ላይ ቀጥተኛ ወቅታዊ ማስታወቂያ ዝቅተኛ የማስታወቂያ ሃይል ይፈልጋል [56, 57]።
Freundlich (A)፣ Langmuir (B) እና Temkin (C) መስመራዊ ማስታወቂያ ኢሶተርምስ [Co = 25-100 mg L-1፣ pH = 7፣ T = 25 °C፣ dose = 0.05 g]። የቫንት ሆፍ እኩልታ ለዲሲ ማስታወቂያ በrGO/nZVI ውህዶች (D) [Co = 25–100 mg l-1፣ pH = 7፣ T = 25–55°C እና dose = 0.05 g]።
የምላሽ ሙቀት ለውጥ በዲሲ ከ rGO/nZVI ውህዶች መወገድ የሚያስከትለውን ውጤት ለመገምገም፣ እንደ ኢንትሮፒ ለውጥ (ΔS)፣ enthalpy ለውጥ (ΔH) እና የነጻ ኢነርጂ ለውጥ (ΔG) ያሉ ቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎች ከእኩልታዎች ይሰላሉ። 3 እና 458።
የት \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) - ቴርሞዳይናሚክ ሚዛን ቋሚ፣ Ce እና CAe - rGO በ መፍትሄ፣ እንደቅደም ተከተላቸው / nZVI የዲሲ ውህዶች በገጽታ ሚዛን። R እና RT እንደየቅደም ተከተላቸው የጋዝ ቋሚ እና የማስታወቂያ ሙቀት ናቸው። ln Ke 1/T ላይ ማሴር ∆S እና ∆H የሚወሰንበት ቀጥተኛ መስመር (ምስል 9D) ይሰጣል።
አሉታዊ የ ΔH ዋጋ የሚያመለክተው ሂደቱ ያልተለመደ ነው. በሌላ በኩል, የ ΔH እሴት በአካላዊ ማስታወቂያ ሂደት ውስጥ ነው. በሰንጠረዥ 3 ውስጥ ያሉ አሉታዊ ΔG እሴቶች እንደሚያመለክቱት ማስተዋወቅ የሚቻል እና ድንገተኛ ነው። የ ΔS አሉታዊ እሴቶች በፈሳሽ በይነገጽ (ሠንጠረዥ 3) ላይ የ adsorbent ሞለኪውሎች ከፍተኛ ቅደም ተከተል ያመለክታሉ።
ሠንጠረዥ 4 የ rGO/nZVI ውህድ ቀደም ባሉት ጥናቶች ከተመዘገቡት ሌሎች ማስታወቂያ ሰሪዎች ጋር ያወዳድራል። የ VGO/nCVI ውህድ ከፍተኛ የማስተዋወቅ አቅም እንዳለው እና የዲሲ አንቲባዮቲኮችን ከውሃ ውስጥ ለማስወገድ ተስፋ ሰጪ ቁሳቁስ ሊሆን እንደሚችል ግልጽ ነው። በተጨማሪም የ rGO/nZVI ውህዶችን ማስተዋወቅ ፈጣን ሂደት ሲሆን የማመጣጠን ጊዜ 60 ደቂቃ ነው። የ rGO/nZVI ውህዶች እጅግ በጣም ጥሩ የማስታወቅያ ባህሪያት በ rGO እና nZVI ተጓዳኝ ተፅእኖ ሊገለጹ ይችላሉ.
ምስሎች 10A, B የዲሲ አንቲባዮቲኮችን በ rGO/nZVI እና nZVI ውስብስቦች ለማስወገድ ምክንያታዊ ዘዴን ያሳያሉ. ፒኤች ከ 3 ወደ 7 በመጨመር በ rGO / nZVI ውህድ ላይ የዲሲ ማስታወቂያ በኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ላይ ቁጥጥር አልተደረገም ፣ ምክንያቱም በዲሲ ማስታወቂያ ውጤታማነት ላይ ፒኤች በዲሲ ማስታወቂያ ውጤታማነት ላይ በተደረጉ ሙከራዎች መሠረት ፣ ስለዚህ የፒኤች እሴት ለውጥ በማስታወቂያ ሂደት ላይ ተጽዕኖ አላሳደረም። በመቀጠል፣ የማስታወቂያ ዘዴው ኤሌክትሮስታቲክ ባልሆኑ ግንኙነቶች እንደ ሃይድሮጂን ቦንድንግ፣ ሃይድሮፎቢክ ተጽእኖ እና π-π በrGO/nZVI ውህድ እና በDC66 መካከል በሚደራረብበት መስተጋብር ሊቆጣጠር ይችላል። በንብርብር ግራፊን ወለል ላይ ጥሩ መዓዛ ያለው ማስታወቂያ ዘዴ በ π–π መደራረብ መስተጋብር እንደ ዋና አንቀሳቃሽ ኃይል መገለጹ ይታወቃል። ውህዱ በ π-π * ሽግግር ምክንያት ከፍተኛው በ 233 nm ከግራፊን ጋር ተመሳሳይነት ያለው የተነባበረ ቁሳቁስ ነው። በዲሲ adsorbate ሞለኪውላዊ መዋቅር ውስጥ አራት ጥሩ መዓዛ ያላቸው ቀለበቶች መኖራቸውን በመገመት በአሮማቲክ ዲሲ (π-ኤሌክትሮን ተቀባይ) እና በ π-ኤሌክትሮኖች የበለፀገ ክልል መካከል የ π-π-የሚደራረብ መስተጋብር ዘዴ እንዳለ ገምተናል። የ RGO ወለል. / nZVI ጥንቅሮች. በተጨማሪም በለስ ላይ እንደሚታየው. 10B, FTIR ጥናቶች የተካሄዱት የ rGO / nZVI ውህዶች ከዲሲ ጋር ያለውን ሞለኪውላዊ መስተጋብር ለማጥናት ነው, እና የ rGO / nZVI ውህዶች የ FTIR spectra ከዲሲ ማስታወቂያ በኋላ በስእል 10B ውስጥ ይታያሉ. 10 ለ. አዲስ ጫፍ በ 2111 ሴ.ሜ-1 ላይ ይታያል, ይህም ከ C = C ቦንድ ማዕቀፍ ንዝረት ጋር ይዛመዳል, ይህም በ 67 rGO / nZVI ወለል ላይ ተጓዳኝ የኦርጋኒክ ተግባራዊ ቡድኖች መኖራቸውን ያመለክታል. ሌሎች ቁንጮዎች ከ1561 እስከ 1548 ሴ.ሜ-1 እና ከ1399 ወደ 1360 ሴ.ሜ-1 ይሸጋገራሉ፣ ይህ ደግሞ የ π-π መስተጋብር በግራፊን እና ኦርጋኒክ ብክለት 68,69 ውስጥ ትልቅ ሚና እንደሚጫወት ያረጋግጣል። ከዲሲ ማስታወቂያ በኋላ፣ እንደ ኦኤች ያሉ አንዳንድ ኦክሲጅን የያዙ ቡድኖች መጠን ወደ 3270 ሴ.ሜ-1 ቀንሷል፣ ይህም የሃይድሮጂን ትስስር አንዱ የማስተካከያ ዘዴ መሆኑን ይጠቁማል። ስለዚህ በውጤቶቹ ላይ በመመስረት የዲሲ ማስታወቂያ በrGO/nZVI ስብጥር ላይ የሚከሰተው በዋናነት በ π-π መደራረብ መስተጋብር እና በ H-bonds ምክንያት ነው።
የዲሲ አንቲባዮቲኮችን በ rGO/nZVI እና nZVI ውስብስቦች (A) የማስተዋወቅ ምክንያታዊ ዘዴ። በ rGO/nZVI እና nZVI (B) ላይ የዲሲ FTIR adsorption spectra።
3244, 1615, 1546, እና 1011 ሴሜ-1 ላይ nZVI ያለውን ለመምጥ ባንዶች መካከል ኃይለኛ ዲሲ adsorption በኋላ nZVI (የበለስ. 10B) ጋር ጨምሯል, ይህም ካርቦክሲሊክ አሲድ በተቻለ ተግባራዊ ቡድኖች ጋር ያለውን መስተጋብር ጋር የተያያዘ መሆን አለበት. በዲሲ ያሉ ቡድኖች ሆይ። ነገር ግን፣ በሁሉም የተስተዋሉ ባንዶች ውስጥ ያለው ይህ ዝቅተኛ የመተላለፊያ መቶኛ ከማስታወቂያው ሂደት በፊት ከ nZVI ጋር ሲነፃፀር በ phytosynthetic adsorbent (nZVI) የማስታወቂያ ቅልጥፍና ላይ ምንም አይነት ጉልህ ለውጥ አያመለክትም። አንዳንድ የዲሲ ማስወገጃ ምርምር በ nZVI71 መሠረት፣ nZVI ከH2O ጋር ምላሽ ሲሰጥ ኤሌክትሮኖች ይለቀቃሉ እና ከዚያ H+ በጣም ሊቀንስ የሚችል ንቁ ሃይድሮጂን ለማምረት ይጠቅማል። በመጨረሻም, አንዳንድ የካይቲክ ውህዶች ኤሌክትሮኖችን ከአክቲቭ ሃይድሮጂን ይቀበላሉ, በዚህም ምክንያት -C=N እና -C=C-, ይህም የቤንዚን ቀለበት መከፋፈል ነው.