Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var. Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün). Bu arada, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan təqdim edəcəyik.
Bu işdə rGO/nZVI kompozitləri ilk dəfə olaraq daha az zərərli kimyəvi sintez kimi “yaşıl” kimyanın prinsiplərinə uyğun olaraq azaldıcı agent və stabilizator kimi Sophora sarımtıl yarpaq ekstraktı ilə sadə və ekoloji cəhətdən təmiz prosedurdan istifadə etməklə sintez edilmişdir. SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR və zeta potensialı kimi kompozitlərin uğurlu sintezini təsdiqləmək üçün bir neçə alətdən istifadə edilmişdir ki, bu da uğurlu kompozit istehsalı göstərir. Antibiotik doksisiklininin müxtəlif başlanğıc konsentrasiyalarında yeni kompozitlərin və təmiz nZVI-nın xaricetmə qabiliyyəti rGO və nZVI arasında sinergik effekti araşdırmaq üçün müqayisə edilmişdir. 25 mq L-1, 25°C və 0,05 q xaricetmə şəraitində təmiz nZVI-nin adsorbsiya ilə xaric olma dərəcəsi 90%, rGO/nZVI kompoziti ilə doksisiklin adsorbsiya ilə xaric olma dərəcəsi isə 94,6%-ə çatdı ki, bu da nZVI və r . Adsorbsiya prosesi psevdo-ikinci sıraya uyğundur və 25 °C və pH 7-də maksimum adsorbsiya qabiliyyəti 31,61 mq g-1 olan Freundlich modeli ilə yaxşı uyğunlaşır. DC-nin çıxarılması üçün ağlabatan mexanizm təklif edilmişdir. Bundan əlavə, altı ardıcıl regenerasiya dövründən sonra rGO/nZVI kompozitinin təkrar istifadə qabiliyyəti 60% təşkil etmişdir.
Su qıtlığı və çirklənmə indi bütün ölkələr üçün ciddi təhlükədir. Son illərdə COVID-19 pandemiyası zamanı istehsal və istehlakın artması səbəbindən suyun çirklənməsi, xüsusilə də antibiotiklərlə çirklənmə artmışdır1,2,3. Buna görə də tullantı sularında antibiotiklərin ləğvi üçün effektiv texnologiyanın işlənib hazırlanması təxirəsalınmaz vəzifədir.
Tetrasiklin qrupundan olan davamlı yarı sintetik antibiotiklərdən biri də doksisiklindir (DC)4,5. Yeraltı və yerüstü sulardakı DC qalıqlarının metabolizə oluna bilməyəcəyi, yalnız 20-50%-nin metabolizə olunduğu, qalan hissəsinin isə ətraf mühitə atılaraq ciddi ekoloji və sağlamlıq problemlərinə səbəb olduğu bildirilmişdir6.
Aşağı səviyyədə DC-yə məruz qalma suda yaşayan fotosintetik mikroorqanizmləri öldürə, antimikrob bakteriyaların yayılmasını təhdid edə və antimikrob müqavimətini artıra bilər, buna görə də bu çirkləndirici çirkab sudan təmizlənməlidir. Suda DC-nin təbii parçalanması çox yavaş bir prosesdir. Fotoliz, biodeqradasiya və adsorbsiya kimi fiziki-kimyəvi proseslər yalnız aşağı konsentrasiyalarda və çox aşağı sürətlərdə pozula bilər7,8. Bununla belə, ən qənaətcil, sadə, ekoloji cəhətdən təmiz, idarə olunması asan və səmərəli üsul adsorbsiyadır9,10.
Nano sıfır valentli dəmir (nZVI) metronidazol, diazepam, siprofloksasin, xloramfenikol və tetrasiklin də daxil olmaqla bir çox antibiotikləri sudan çıxara bilən çox güclü materialdır. Bu qabiliyyət nZVI-nın yüksək reaktivlik, geniş səth sahəsi və çoxsaylı xarici bağlama yerləri kimi heyrətamiz xüsusiyyətləri ilə bağlıdır11. Bununla belə, nZVI van der Wells qüvvələrinə və yüksək maqnit xüsusiyyətlərinə görə sulu mühitdə yığılmağa meyllidir, bu da nZVI10,12-nin reaktivliyini maneə törədən oksid təbəqələrinin əmələ gəlməsi səbəbindən çirkləndiricilərin çıxarılmasında effektivliyini azaldır. nZVI hissəciklərinin yığılması onların səthini səthi aktiv maddələr və polimerlərlə dəyişdirməklə və ya onların ətraf mühitdə sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün əlverişli yanaşma olduğunu sübut edən kompozitlər şəklində digər nanomateriallarla birləşdirməklə azaldıla bilər13,14.
Qrafen, pətək qəfəsində düzülmüş sp2-hibridləşdirilmiş karbon atomlarından ibarət iki ölçülü karbon nanomaterialıdır. Geniş səth sahəsinə, əhəmiyyətli mexaniki gücə, əla elektrokatalitik fəaliyyətə, yüksək istilik keçiriciliyinə, sürətli elektron hərəkətliliyinə və səthində qeyri-üzvi nanohissəcikləri dəstəkləmək üçün uyğun bir daşıyıcı materiala malikdir. Metal nanohissəciklərin və qrafenin birləşməsi hər bir materialın fərdi faydalarını xeyli üstələyə bilər və onun üstün fiziki və kimyəvi xassələrinə görə suyun daha səmərəli təmizlənməsi üçün nanohissəciklərin optimal paylanmasını təmin edir15.
Bitki ekstraktları azaldılmış qrafen oksidin (rGO) və nZVI sintezində ümumi istifadə edilən zərərli kimyəvi reduksiyaedici maddələrə ən yaxşı alternativdir, çünki onlar əlçatandır, ucuzdur, bir pilləlidir, ekoloji cəhətdən təhlükəsizdir və azaldıcı maddələr kimi istifadə edilə bilər. flavonoidlər və fenolik birləşmələr kimi stabilizator kimi də fəaliyyət göstərir. Buna görə də, Atriplex halimus L. yarpaq ekstraktı bu işdə rGO/nZVI kompozitlərinin sintezi üçün təmir və bağlayıcı agent kimi istifadə edilmişdir. Amaranthaceae fəsiləsindən atriplex halimus geniş coğrafi diapazona malik azotsevər çoxillik koldur16.
Mövcud ədəbiyyata görə, Atriplex halimus (A. halimus) ilk dəfə iqtisadi və ekoloji cəhətdən təmiz sintez üsulu kimi rGO/nZVI kompozitlərinin hazırlanmasında istifadə edilmişdir. Beləliklə, bu işin məqsədi dörd hissədən ibarətdir: (1) A. halimus su yarpağı ekstraktı ilə rGO/nZVI və ana nZVI kompozitlərinin fitosintezi, (2) onların uğurlu istehsalını təsdiqləmək üçün bir çox üsullardan istifadə etməklə fitosintezləşdirilmiş kompozitlərin səciyyələndirilməsi, (3) ) müxtəlif reaksiya parametrləri altında doksisiklin antibiotiklərinin üzvi çirkləndiricilərinin adsorbsiyasında və xaric edilməsində rGO və nZVI-nin sinerji təsirini öyrənmək, adsorbsiya prosesinin şərtlərini optimallaşdırmaq, (3) emal dövründən sonra müxtəlif davamlı müalicələrdə kompozit materialları araşdırmaq.
Doksisiklin hidroxlorid (DC, MM = 480.90, kimyəvi formulu C22H24N2O·HCl, 98%), dəmir xlorid heksahidrat (FeCl3.6H2O, 97%), Sigma-Aldrich, ABŞ-dan alınmış qrafit tozu. ABŞ-ın Merck şirkətindən natrium hidroksid (NaOH, 97%), etanol (C2H5OH, 99,9%) və xlorid turşusu (HCl, 37%) alınıb. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 və MgCl2 Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd-dən alınıb. Bütün reagentlər yüksək analitik təmizliyə malikdir. Bütün sulu məhlulları hazırlamaq üçün ikiqat distillə edilmiş su istifadə edilmişdir.
A. halimusun nümayəndələri Nil deltasında və Misirin Aralıq dənizi sahillərində yerləşən torpaqlardan onların təbii yaşayış yerlərindən toplanmışdır. Bitki materialı müvafiq milli və beynəlxalq qaydalara uyğun yığılmışdır17. Professor Manal Fawzi Boulos18-ə əsasən bitki nümunələrini müəyyən etmişdir və İsgəndəriyyə Universitetinin Ətraf Mühit Elmləri Bölməsi elmi məqsədlər üçün öyrənilmiş bitki növlərinin toplanmasına icazə verir. Nümunə çekləri Tanta Universitetinin Herbariumunda (TANE) keçirilir, çeklər n. 14 122–14 127, depozit edilmiş materiallara girişi təmin edən ictimai herbari. Bundan əlavə, toz və ya kirdən təmizləmək üçün bitkinin yarpaqlarını kiçik parçalara ayırın, 3 dəfə kran və distillə edilmiş su ilə yuyun və sonra 50 ° C-də qurudun. Bitki əzilmiş, 5 q incə toz 100 ml distillə edilmiş suya batırılmış və ekstraktı əldə etmək üçün 70 ° C-də 20 dəqiqə qarışdırılmışdır. Alınmış Bacillus nicotianae ekstraktı Whatman filtr kağızından süzülmüş və sonrakı istifadə üçün təmiz və sterilizə olunmuş borularda 4°C temperaturda saxlanılmışdır.
Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, GO dəyişdirilmiş Hummers üsulu ilə qrafit tozundan hazırlanmışdır. 10 mq GO tozu 50 ml deionlaşdırılmış suda 30 dəqiqə sonikasiya altında səpildi və sonra 0,9 q FeCl3 və 2,9 q NaAc 60 dəqiqə ərzində qarışdırıldı. Qarışdırılan məhlula 20 ml atripleks yarpağı ekstraktı əlavə edildi və qarışdırılaraq 80°C-də 8 saat saxlanıldı. Nəticədə qara suspenziya süzülür. Hazırlanmış nanokompozitlər etanol və bidistillə edilmiş su ilə yuyulmuş və sonra vakuum sobasında 50°C temperaturda 12 saat qurudulmuşdur.
rGO/nZVI və nZVI komplekslərinin yaşıl sintezinin sxematik və rəqəmsal fotoşəkilləri və Atriplex halimus ekstraktı ilə çirklənmiş sudan DC antibiotiklərinin çıxarılması.
Qısaca olaraq, Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, tərkibində 0,05 M Fe3+ ionu olan 10 ml dəmir xlorid məhlulu 20 ml acı yarpaq ekstraktı məhluluna 60 dəqiqə orta dərəcədə qızdırılaraq və qarışdırılmaqla damcı-damcı əlavə edildi və sonra məhlul sonra sentrifuqa edildi. 14,000 rpm (Hermle, 15,000 rpm) qara hissəciklər vermək üçün 15 dəqiqə, sonra etanol və distillə edilmiş su ilə 3 dəfə yuyuldu və sonra bir gecədə 60 ° C-də vakuum sobasında qurudu.
Bitki tərəfindən sintez edilmiş rGO/nZVI və nZVI kompozitləri 200-800 nm skan diapazonunda UV-görünən spektroskopiya (T70/T80 seriyalı UV/Vis spektrofotometrləri, PG Instruments Ltd, Böyük Britaniya) ilə xarakterizə edilmişdir. rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin topoqrafiyasını və ölçülərinin paylanmasını təhlil etmək üçün TEM spektroskopiyasından (JOEL, JEM-2100F, Yaponiya, sürətləndirici gərginlik 200 kV) istifadə edilmişdir. Bərpa və stabilləşmə prosesinə cavabdeh olan bitki ekstraktlarında iştirak edə bilən funksional qrupları qiymətləndirmək üçün FT-İR spektroskopiyası aparılmışdır (JASCO spektrometri 4000-600 sm-1 diapazonunda). Bundan əlavə, sintez edilmiş nanomaterialların səth yükünü öyrənmək üçün zeta potensial analizatorundan (Zetasizer Nano ZS Malvern) istifadə edilmişdir. Toz halında nanomateryalların rentgen şüalarının difraksiyasının ölçülməsi üçün 20°-dən 80-ə qədər 2θ diapazonunda cərəyan (40 mA), gərginlik (45 kV) ilə işləyən rentgen difraktometrindən (X'PERT PRO, Hollandiya) istifadə edilmişdir. ° və CuKa1 şüalanması (\(\lambda =\ ) 1,54056 Ao). Enerji dispersiyalı rentgen spektrometri (EDX) (model JEOL JSM-IT100) XPS-də -10-dan 1350 eV-ə qədər Al K-α monoxromatik rentgen şüalarının toplanması zamanı elementar tərkibinin öyrənilməsinə cavabdeh idi, ləkə ölçüsü 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, ABŞ) tam spektrin ötürmə enerjisi 200 eV, dar spektr isə 50 eV-dir. Toz nümunəsi vakuum kamerasına yerləşdirilən nümunə tutucuya sıxılır. Bağlanma enerjisini təyin etmək üçün C 1 s spektri 284,58 eV-də istinad kimi istifadə edilmişdir.
Doksisiklinin (DC) sulu məhlullardan çıxarılmasında sintez edilmiş rGO/nZVI nanokompozitlərinin effektivliyini yoxlamaq üçün adsorbsiya təcrübələri aparılmışdır. Adsorbsiya təcrübələri 25 ml Erlenmeyer kolbalarında 200 rpm silkələnmə sürətində orbital çalkalayıcıda (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) 298 K-də aparıldı. DC ehtiyat məhlulunu (1000 ppm) bidistillə edilmiş su ilə seyreltməklə. rGO/nSVI dozasının adsorbsiya səmərəliliyinə təsirini qiymətləndirmək üçün 20 ml DC məhluluna müxtəlif çəkidə (0,01-0,07 q) nanokompozitlər əlavə edildi. Kinetikanı və adsorbsiya izotermlərini öyrənmək üçün 0,05 q adsorbent ilkin konsentrasiyalı (25-100 mq L-1) CD-nin sulu məhluluna batırıldı. PH-nin DC-nin çıxarılmasına təsiri pH (3-11) və 50 mq L-1 ilkin konsentrasiyası 25 ° C-də tədqiq edilmişdir. Az miqdarda HCl və ya NaOH məhlulu (Crison pH metr, pH metr, pH 25) əlavə etməklə sistemin pH-ını tənzimləyin. Bundan əlavə, reaksiya temperaturunun 25-55°C diapazonunda adsorbsiya təcrübələrinə təsiri araşdırılmışdır. İon gücünün adsorbsiya prosesinə təsiri, 50 mq L-1, pH 3 və 7, 25°C və ilkin DC konsentrasiyasında müxtəlif konsentrasiyalarda NaCl (0,01-4 mol L-1) əlavə edilməklə öyrənilmişdir. 0,05 q adsorbent dozası. Adsorbsiya olunmayan DC-nin adsorbsiyası 270 və 350 nm maksimum dalğa uzunluqlarında (λmax) 1,0 sm uzunluqlu kvars küvetlərlə təchiz edilmiş ikili şüa UV-Vis spektrofotometrindən (T70/T80 seriyası, PG Instruments Ltd, Böyük Britaniya) istifadə edilməklə ölçüldü. DC antibiotiklərin faiz aradan qaldırılması (R%; Eq. 1) və DC, qt, Eq adsorbsiya məbləği. 2 (mq/q) aşağıdakı tənlikdən istifadə etməklə ölçüldü.
burada %R DC-nin aradan qaldırılması qabiliyyətidir (%), Co 0 vaxtında ilk DC konsentrasiyasıdır və C müvafiq olaraq t zamanında DC konsentrasiyasıdır (mq L-1).
burada qe adsorbentin vahid kütləsi üçün adsorbsiya edilmiş DC-nin miqdarıdır (mq g-1), Co və Ce müvafiq olaraq sıfır zamanda və tarazlıqda konsentrasiyalardır (mg l-1), V məhlulun həcmidir (l) , və m adsorbsiya kütləsi reagentidir (g).
SEM şəkilləri (Şəkillər 2A–C) səthində bərabər şəkildə dağılmış sferik dəmir nanohissəcikləri olan rGO/nZVI kompozitinin təbəqəli morfologiyasını göstərir ki, bu da nZVI NP-lərin rGO səthinə uğurla bağlandığını göstərir. Bundan əlavə, rGO yarpağında bəzi qırışlar var, A. halimus GO-nun bərpası ilə eyni vaxtda oksigen tərkibli qrupların çıxarılmasını təsdiqləyir. Bu böyük qırışlar dəmir NP-lərin aktiv yüklənməsi üçün yerlər kimi çıxış edir. nZVI şəkilləri (şəkil 2D-F) sferik dəmir NP-lərin çox səpələnmiş olduğunu və birləşmədiyini göstərdi, bu da bitki ekstraktının botanika komponentlərinin örtük təbiəti ilə bağlıdır. Hissəcik ölçüsü 15-26 nm arasında dəyişir. Bununla belə, bəzi bölgələr nZVI-nin yüksək effektiv adsorbsiya qabiliyyətini təmin edə bilən qabarıqlıq və boşluqların strukturu ilə mezoporoz morfologiyaya malikdir, çünki onlar nZVI səthində DC molekullarını tutmaq imkanını artıra bilər. Rosa Damascus ekstraktı nZVI-nin sintezi üçün istifadə edildikdə, alınan NP-lər qeyri-homogen, boşluqlar və müxtəlif formalı idi ki, bu da onların Cr(VI) adsorbsiyasında effektivliyini azaldır və reaksiya müddətini artırır 23 . Nəticələr əsasən müxtəlif nanometr ölçülü sferik nanohissəciklər olan palıd və tut yarpaqlarından sintez edilmiş nZVI ilə uyğundur.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) kompozitlərinin SEM şəkilləri və nZVI/rGO (G) və nZVI (H) kompozitlərinin EDX nümunələri.
EDX-dən istifadə etməklə bitki tərəfindən sintez edilən rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin elementar tərkibi tədqiq edilmişdir (şəkil 2G, H). Tədqiqatlar göstərir ki, nZVI karbon (kütləvi olaraq 38,29%), oksigen (kütlə ilə 47,41%) və dəmirdən (kütləvi olaraq 11,84%) ibarətdir, lakin bitki ekstraktlarından əldə edilə bilən fosfor24 kimi digər elementlər də mövcuddur. Bundan əlavə, karbon və oksigenin yüksək faizi yeraltı nZVI nümunələrində bitki ekstraktlarından fitokimyəvi maddələrin olması ilə əlaqədardır. Bu elementlər rGO-da bərabər paylanmışdır, lakin müxtəlif nisbətlərdə: C (39,16 ağırlıq %), O (46,98 wt %) və Fe (10,99 wt %), EDX rGO/nZVI həmçinin S kimi digər elementlərin də mövcudluğunu göstərir. bitki ekstraktları ilə əlaqələndirilə bilər, istifadə olunur. A. halimus istifadə edərək rGO/nZVI kompozitində mövcud C:O nisbəti və dəmir tərkibi evkalipt yarpağı ekstraktı istifadə etməkdən qat-qat yaxşıdır, çünki o, C (23,44 ağırlıq%), O (68,29 wt.%) tərkibini xarakterizə edir. və Fe (8,27 ağırlıq%). wt %) 25. Nataša et al., 2022 palıd və tut yarpaqlarından sintez edilmiş nZVI-nin oxşar elementar tərkibi haqqında məlumat verdi və yarpaq ekstraktında olan polifenol qruplarının və digər molekulların reduksiya prosesindən məsul olduğunu təsdiq etdi.
Bitkilərdə sintez edilən nZVI-nin morfologiyası (Şəkil S2A,B) sferik və qismən qeyri-müntəzəm idi, orta hissəcik ölçüsü 23,09 ± 3,54 nm idi, lakin van der Waals qüvvələri və ferromaqnetizm səbəbindən zəncir aqreqatları müşahidə edildi. Bu əsasən dənəvər və sferik hissəcik forması SEM nəticələri ilə yaxşı uyğunlaşır. Bənzər bir müşahidəni Abdelfatah et al. 2021-ci ildə gənəgərçək lobya yarpağı ekstraktı nZVI11 sintezində istifadə edildikdə. nZVI-də azaldıcı vasitə kimi istifadə edilən Ruelas tuberosa yarpaq ekstraktı NP-lər də diametri 20-40 nm26 olan sferik formaya malikdir.
Hibrid rGO/nZVI kompozit TEM şəkilləri (Şəkil S2C-D) göstərdi ki, rGO nZVI NP-lər üçün çoxlu yükləmə sahələrini təmin edən marjinal qıvrımları və qırışları olan bazal müstəvidir; bu təbəqəli morfologiya da rGO-nun uğurlu istehsalını təsdiqləyir. Bundan əlavə, nZVI NP-lər hissəcik ölçüləri 5,32-dən 27 nm-ə qədər olan sferik formaya malikdir və demək olar ki, vahid dispersiya ilə rGO təbəqəsinə yerləşdirilir. Evkalipt yarpağı ekstraktı Fe NPs/rGO sintez etmək üçün istifadə edilmişdir; TEM nəticələri də təsdiqlədi ki, rGO təbəqəsindəki qırışlar Fe NP-lərin dispersiyasını təmiz Fe NP-lərdən daha çox yaxşılaşdırıb və kompozitlərin reaktivliyini artırıb. Oxşar nəticələr Bagheri et al. Kompozisiya təxminən 17,70 nm orta dəmir nanohissəcik ölçüsü ilə ultrasəs texnikasından istifadə edilməklə hazırlanarkən 28.
A. halimus, nZVI, GO, rGO və rGO/nZVI kompozitlərinin FTIR spektrləri Şek. 3A. A. halimusun yarpaqlarında yerüstü funksional qrupların olması polifenollara uyğun gələn 3336 sm-1 və zülalın əmələ gətirdiyi karbonil qruplarına uyğun gələn 1244 sm-1-də görünür. 2918 sm-1-də alkanlar, 1647 sm-1-də alkenlər və 1030 sm-1-də CO-O-CO uzantıları kimi digər qruplar da sızdırmazlıq agenti kimi fəaliyyət göstərən və bərpa üçün cavabdeh olan bitki komponentlərinin mövcudluğunu göstərir. Fe2+-dən Fe0-ə və rGO29-a keçin. Ümumiyyətlə, nZVI spektrləri acı şəkərlərlə eyni udma zirvələrini göstərir, lakin bir qədər yerdəyişmə ilə. OH uzanan vibrasiya (fenollar) ilə əlaqəli 3244 sm-1-də sıx bir zolaq görünür, 1615-də pik C=C-yə uyğundur və 1546 və 1011 sm-1-də lentlər C=O (polifenollar və flavonoidlər) uzanması nəticəsində yaranır. , CN-qrupları aromatik aminlər və alifatik aminlər də müvafiq olaraq 1310 sm-1 və 1190 sm-1 müşahidə edilmişdir13. GO-nun FTIR spektri 1041 sm-1-də alkoksi (CO) dartma zolağı, 1291 sm-1-də epoksi (CO) uzanan zolağı, C=O uzanması da daxil olmaqla bir çox yüksək intensivlikli oksigen tərkibli qrupların mövcudluğunu göstərir. 1619 sm-1-də C=C uzanan vibrasiya zolağı, 1708 sm-1-də bir zolaq və 3384 sm-1-də OH qrupunun uzanan titrəyişlərinin geniş zolağı meydana çıxdı ki, bu da təkmilləşdirilmiş Hummers metodu ilə təsdiqlənir, hansı ki, oksidləşir. qrafit prosesi. rGO və rGO/nZVI kompozitlərini GO spektrləri ilə müqayisə edərkən, 3270 sm-1-də OH kimi bəzi oksigen tərkibli qrupların intensivliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalır, digərləri, məsələn, 1729 sm-1-də C=O, tamamilə azaldılmış. itdi, A. halimus ekstraktı ilə GO-da oksigen tərkibli funksional qrupların müvəffəqiyyətlə çıxarılmasını göstərir. C=C gərginliyində rGO-nun yeni kəskin xarakterik zirvələri 1560 və 1405 sm-1 ətrafında müşahidə edilir ki, bu da GO-nun rGO-ya azalmasını təsdiqləyir. 1043-dən 1015 sm-1-ə qədər və 982-dən 918 sm-1-ə qədər dəyişikliklər müşahidə edilmişdir, ola bilsin ki, bitki materialının daxil olması ilə əlaqədardır31,32. Weng və digərləri, 2018-ci ildə GO-da oksigenli funksional qrupların əhəmiyyətli dərəcədə zəifləməsini müşahidə etdi, bu da bioreduksiya ilə rGO-nun uğurlu formalaşmasını təsdiqləyir, çünki azalmış dəmir qrafen oksidi kompozitlərini sintez etmək üçün istifadə edilən evkalipt yarpağı ekstraktları bitki komponentinin daha yaxın FTIR spektrlərini göstərmişdir. funksional qruplar. 33.
A. Qalliumun FTIR spektri, nZVI, rGO, GO, kompozit rGO/nZVI (A). RGO, GO, nZVI və rGO/nZVI (B) rentgenoqrafiya kompozitləri.
rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin əmələ gəlməsi əsasən rentgen şüalarının difraksiya nümunələri ilə təsdiq edilmişdir (Şəkil 3B). (110) indeksinə (JCPDS № 06-0696)11 uyğun gələn 2Ɵ 44.5°-də yüksək intensivlikli Fe0 pik nöqtəsi müşahidə edilmişdir. (311) müstəvisinin 35,1°-də digər zirvəsi Fe3O4 maqnetitinə aid edilir, 63,2° ϒ-FeOOH (JCPDS № 17-0536)34 mövcudluğuna görə (440) müstəvisinin Miller indeksi ilə əlaqələndirilə bilər. GO-nun rentgen nümunəsi 2Ɵ 10.3°-də kəskin pik və 21.1°-də başqa bir pik göstərir ki, bu da qrafitin tam aşındığını göstərir və GO35-in səthində oksigen tərkibli qrupların mövcudluğunu vurğulayır. rGO və rGO/nZVI-nin kompozit nümunələri rGO və rGO/nZVI kompozitləri üçün müvafiq olaraq 2Ɵ 22.17 və 24.7°-də xarakterik GO zirvələrinin yoxa çıxmasını və geniş rGO zirvələrinin əmələ gəlməsini qeyd etdi ki, bu da GO-nun bitki ekstraktları ilə uğurlu bərpasını təsdiq etdi. Bununla belə, kompozit rGO/nZVI modelində Fe0 (110) və bcc Fe0 (200) qəfəs müstəvisi ilə əlaqəli əlavə zirvələr müvafiq olaraq 44.9\(^\circ\) və 65.22\(^\circ\) səviyyəsində müşahidə edilmişdir. .
Zeta potensialı maddənin elektrostatik xassələrini təyin edən və sabitliyini ölçən zərrəciyin səthinə yapışmış ion təbəqəsi ilə sulu məhlul arasındakı potensialdır37. Bitki tərəfindən sintez edilmiş nZVI, GO və rGO/nZVI kompozitlərinin zeta potensial analizi onların səthində Şəkil S1A--da göstərildiyi kimi müvafiq olaraq -20,8, -22 və -27,4 mV mənfi yüklərin olması səbəbindən sabitliyini göstərdi. C. . Bu cür nəticələr zeta potensial dəyərləri -25 mV-dən az olan hissəcikləri ehtiva edən məhlulların ümumiyyətlə bu hissəciklər arasında elektrostatik itələmə səbəbindən yüksək dərəcədə sabitlik göstərdiyini qeyd edən bir neçə hesabatla uyğun gəlir. rGO və nZVI birləşməsi kompozitin daha çox mənfi yüklər əldə etməsinə imkan verir və beləliklə, tək GO və ya nZVI ilə müqayisədə daha yüksək sabitliyə malikdir. Buna görə də, elektrostatik itələmə fenomeni sabit rGO/nZVI39 kompozitlərinin əmələ gəlməsinə səbəb olacaqdır. GO-nun mənfi səthi, nZVI ilə qarşılıqlı əlaqə üçün əlverişli şərait yaradan, aqlomerasiya olmadan sulu mühitdə bərabər şəkildə yayılmasına imkan verir. Mənfi yük acı qovun ekstraktında müxtəlif funksional qrupların olması ilə əlaqələndirilə bilər ki, bu da müvafiq olaraq rGO və nZVI və rGO/nZVI kompleksini yaratmaq üçün GO və dəmir prekursorları və bitki ekstraktı arasında qarşılıqlı əlaqəni təsdiqləyir. Bu bitki birləşmələri həm də qapaq agenti kimi çıxış edə bilər, çünki onlar yaranan nanohissəciklərin yığılmasının qarşısını alır və bununla da onların dayanıqlığını artırır40.
nZVI və rGO/nZVI kompozitlərinin elementar tərkibi və valentlik halları XPS ilə müəyyən edilmişdir (şək. 4). Ümumi XPS tədqiqatı göstərdi ki, rGO/nZVI kompoziti əsasən EDS xəritələşdirilməsinə uyğun olaraq C, O və Fe elementlərindən ibarətdir (Şəkil 4F–H). C1s spektri müvafiq olaraq CC, CO və C=O-nu təmsil edən 284,59 eV, 286,21 eV və 288,21 eV-də üç zirvədən ibarətdir. O1s spektri müvafiq olaraq O=CO, CO və NO qruplarına təyin edilmiş 531.17 eV, 532.97 eV və 535.45 eV daxil olmaqla üç zirvəyə bölündü. Bununla belə, 710,43, 714,57 və 724,79 eV-də olan zirvələr müvafiq olaraq Fe 2p3/2, Fe+3 və Fe p1/2-yə aiddir. nZVI-nin XPS spektrləri (Şəkil 4C-E) C, O və Fe elementləri üçün zirvələri göstərdi. 284,77, 286,25 və 287,62 eV-də zirvələr müvafiq olaraq CC, C-OH və CO-ya istinad etdiyi üçün dəmir-karbon ərintilərinin mövcudluğunu təsdiqləyir. O1s spektri üç pik C–O/dəmir karbonat (531,19 eV), hidroksil radikal (532,4 eV) və O–C=O (533,47 eV) uyğun gəlir. 719,6-da olan pik Fe0-ə aid edilir, FeOOH isə 717,3 və 723,7 eV-də pikləri göstərir, əlavə olaraq, 725,8 eV-də olan pik Fe2O342,43-ün mövcudluğunu göstərir.
Müvafiq olaraq nZVI və rGO/nZVI kompozitlərinin XPS tədqiqatları (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) və O1s (E) və rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompozitinin tam spektrləri.
N2 adsorbsiya/desorbsiya izotermi (şək. 5A, B) nZVI və rGO/nZVI kompozitlərinin II tipə aid olduğunu göstərir. Bundan əlavə, rGO ilə korlandıqdan sonra nZVI-nin xüsusi səth sahəsi (SBET) 47,4549-dan 152,52 m2 / g-ə qədər artmışdır. Bu nəticə rGO-nun korlanmasından sonra nZVI-nin maqnit xüsusiyyətlərinin azalması ilə izah edilə bilər, bununla da hissəciklərin birləşməsini azaldır və kompozitlərin səth sahəsini artırır. Bundan əlavə, 5C-də göstərildiyi kimi, rGO/nZVI kompozitinin məsamə həcmi (8,94 nm) orijinal nZVI (2,873 nm) ilə müqayisədə daha yüksəkdir. Bu nəticə El-Monaem et al ilə razılaşır. 45.
İlkin konsentrasiyanın artmasından asılı olaraq rGO/nZVI kompozitləri ilə orijinal nZVI arasında DC-ni çıxarmaq üçün adsorbsiya qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün müxtəlif ilkin konsentrasiyalarda hər bir adsorbentin sabit dozasını (0,05 q) DC-yə əlavə etməklə müqayisə aparıldı. Tədqiq edilmiş həll [25]. –100 mg l–1] 25°C-də. Nəticələr göstərdi ki, rGO/nZVI kompozitinin xaric olma effektivliyi (94,6%) daha aşağı konsentrasiyada (25 mq L-1) orijinal nZVI-dan (90%) yüksək olub. Bununla belə, başlanğıc konsentrasiya 100 mq L-1-ə qədər artırıldıqda, rGO/nZVI və valideyn nZVI-nın xaric olma effektivliyi müvafiq olaraq 70% və 65%-ə düşdü (Şəkil 6A), bu da daha az aktiv sahələr və deqradasiya ilə bağlı ola bilər. nZVI hissəcikləri. Əksinə, rGO/nZVI DC-nin çıxarılmasının daha yüksək effektivliyini göstərdi, bu, rGO və nZVI arasında sinergik təsirə görə ola bilər, burada adsorbsiya üçün mövcud olan sabit aktiv sahələr daha yüksəkdir və rGO/nZVI vəziyyətində daha çox. DC bütöv nZVI ilə müqayisədə adsorbsiya edilə bilər. Bundan əlavə, şək. Şəkil 6B göstərir ki, rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin adsorbsiya qabiliyyəti ilkin konsentrasiyanın 25-100 mq/L-dən artması ilə müvafiq olaraq 9,4 mq/q-dan 30 mq/q və 9 mq/q-a yüksəlmişdir. -1,1 - 28,73 mq g-1. Buna görə də, DC-nin aradan qaldırılması sürəti ilkin DC konsentrasiyası ilə mənfi əlaqələndirildi, bu, məhlulda DC-nin adsorbsiya və çıxarılması üçün hər bir adsorbent tərəfindən dəstəklənən məhdud sayda reaksiya mərkəzləri ilə əlaqədar idi. Beləliklə, bu nəticələrdən belə nəticəyə gəlmək olar ki, rGO/nZVI kompozitlərinin adsorbsiya və reduksiya səmərəliliyi daha yüksəkdir və rGO/nZVI tərkibindəki rGO həm adsorbent, həm də daşıyıcı material kimi istifadə oluna bilər.
rGO/nZVI və nZVI kompoziti üçün xaricetmə səmərəliliyi və DC adsorbsiya qabiliyyəti (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, doza = 0,05 g], pH idi. rGO/nZVI kompozitlərində adsorbsiya qabiliyyəti və DC-nin aradan qaldırılması effektivliyi (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, doza = 0,05 q].
Məhlulun pH-ı adsorbsiya proseslərinin öyrənilməsində mühüm amildir, çünki o, adsorbentin ionlaşma, spesifikasiya və ionlaşma dərəcəsinə təsir göstərir. Təcrübə 25°C-də sabit adsorbent dozası (0,05 q) və pH diapazonunda (3-11) 50 mq L-1 ilkin konsentrasiyası ilə aparılmışdır. Ədəbiyyat icmalı46 görə, DC müxtəlif pH səviyyələrində bir neçə ionlaşan funksional qrupa (fenollar, amin qrupları, spirtlər) malik amfifil molekuldur. Nəticədə, DC-nin müxtəlif funksiyaları və rGO/nZVI kompozitinin səthindəki əlaqəli strukturlar elektrostatik olaraq qarşılıqlı təsir göstərə bilər və kationlar, zvitterionlar və anionlar şəklində mövcud ola bilər, DC molekulu pH < 3.3-də kationik (DCH3+) kimi mövcuddur, zwitterion (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 və anion (DCH− və ya DC2−) PH 7,7-də. Nəticədə, DC-nin müxtəlif funksiyaları və rGO/nZVI kompozitinin səthindəki əlaqəli strukturlar elektrostatik olaraq qarşılıqlı təsir göstərə bilər və kationlar, zvitterionlar və anionlar şəklində mövcud ola bilər, DC molekulu pH < 3.3-də kationik (DCH3+) kimi mövcuddur, zwitterion (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 və anion (DCH- və ya DC2-) PH 7,7-də. Nəticədə müxtəlif funksiyaları DK və svyazannıx s nimi struktur na poverxnosti rGO/nZVI elektrostaticheski və suschestvaty bilər vide kationov, tsvitter-ionov və anionov, cvitter-ionov və anionov, molekul DK suCH33, prizma tter- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 və anionnyy (DCH- və ya DC2-) və pH 7,7. Nəticədə, rGO/nZVI kompozitinin səthində DC və əlaqəli strukturların müxtəlif funksiyaları elektrostatik olaraq qarşılıqlı təsir göstərə bilər və kationlar, zwitterionlar və anionlar şəklində mövcud ola bilər; DC molekulu pH < 3,3-də kation (DCH3+) kimi mövcuddur; ion (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 və pH 7,7-də anion (DCH- və ya DC2-).因此，DC 的各种功能和rGO/nZVI 复合材料表面的相关结构可能会发生静电会发生静电）会发生电）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+)的子形式存在，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 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 馻 馻 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。 Следовательно, различные функции дки родственных им структур на поверхности композита rgo / nzvi могут встуть встуть в электростатич Еские взаимодействия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и Анионов, А А молекулы Дк Являются Катионными (Дцгг3 +) при РН <3,3. Buna görə də, rGO/nZVI kompozitinin səthindəki DC və əlaqəli strukturların müxtəlif funksiyaları elektrostatik qarşılıqlı təsirlərə girə bilər və kationlar, zwitterionlar və anionlar şəklində mövcud ola bilər, halbuki DC molekulları pH < 3.3-də kationikdir (DCH3+). O, 3,3 < pH < 7,7 və pH 7,7 ilə anion (DCH- və ya DC2-) üçün vide tsvit-ion (DCH20) ilə suщestvuet. 3.3 < pH < 7.7-də zwitterion (DCH20) və pH 7.7-də anion (DCH- və ya DC2-) şəklində mövcuddur.PH-nın 3-dən 7-yə qədər artması ilə adsorbsiya qabiliyyəti və DC-nin çıxarılmasının səmərəliliyi 11,2 mq/q (56%)-dan 17 mq/q (85%)-ə yüksəldi (Şəkil 6C). Bununla belə, pH 9 və 11-ə yüksəldikcə, adsorbsiya qabiliyyəti və xaricetmə effektivliyi müvafiq olaraq 10,6 mq/q-dan (53%) 6 mq/q-a (30%) qədər azalmışdır. PH-ın 3-dən 7-ə qədər artması ilə DC-lər əsasən zwitterionlar şəklində mövcud idi, bu da onları demək olar ki, qeyri-elektrostatik cəlb etdi və ya rGO/nZVI kompozitləri ilə, əsasən elektrostatik qarşılıqlı təsirlə itələdi. PH 8,2-dən yuxarı qalxdıqca adsorbentin səthi mənfi yüklənmiş, beləliklə mənfi yüklü doksisiklin ilə adsorbentin səthi arasında elektrostatik itələmə nəticəsində adsorbsiya qabiliyyəti azalmış və azalmışdır. Bu tendensiya onu göstərir ki, rGO/nZVI kompozitlərində DC adsorbsiya yüksək pH-dan asılıdır və nəticələr həmçinin rGO/nZVI kompozitlərinin turşu və neytral şəraitdə adsorbent kimi uyğun olduğunu göstərir.
Temperaturun DC-nin sulu məhlulunun adsorbsiyasına təsiri (25-55°C) aparılmışdır. Şəkil 7A temperatur artımının DC antibiotiklərinin rGO/nZVI-yə xaric olma effektivliyinə təsirini göstərir, aydın olur ki, xaricetmə qabiliyyəti və adsorbsiya qabiliyyəti 83,44% və 13,9 mq/q-dan 47% və 7,83 mq/q-a yüksəlib. , müvafiq olaraq. Bu əhəmiyyətli azalma DC ionlarının istilik enerjisinin artması ilə əlaqədar ola bilər ki, bu da desorbsiyaya səbəb olur47.
Temperaturun rGO/nZVI Kompozitlərində CD-nin xaric olma effektivliyinə və adsorbsiya tutumuna təsiri (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Doza = 0.05 g], Adsorbent dozası CD-nin xaric olma effektivliyinə və xaric olma effektivliyinə təsiri rGO/nSVI kompozitində (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100] adsorbsiya qabiliyyətinə və DC-nin çıxarılmasının səmərəliliyinə dair ilkin konsentrasiya mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 q].
Kompozit adsorbent rGO/nZVI-nin dozasının 0,01 q-dan 0,07 q-a qədər artırılmasının xaricetmə səmərəliliyinə və adsorbsiya qabiliyyətinə təsiri Şəkildə göstərilmişdir. 7B. Adsorbentin dozasının artırılması adsorbsiya qabiliyyətinin 33,43 mq/q-dan 6,74 mq/q-a qədər azalmasına səbəb olmuşdur. Bununla belə, adsorbent dozasının 0,01 q-dan 0,07 q-a qədər artması ilə xaricetmə səmərəliliyi 66,8%-dən 96%-ə qədər yüksəlir ki, bu da müvafiq olaraq nanokompozit səthində aktiv mərkəzlərin sayının artması ilə əlaqələndirilə bilər.
İlkin konsentrasiyanın adsorbsiya qabiliyyətinə və xaricetmə səmərəliliyinə təsiri [25-100 mq L-1, 25°C, pH 7, doza 0,05 q] öyrənilmişdir. İlkin konsentrasiya 25 mq L-1-dən 100 mq L-1-ə qədər artırıldıqda, rGO/nZVI kompozitinin xaric olma faizi 94,6%-dən 65%-ə qədər azaldı (Şəkil 7C), ehtimal ki, istənilən aktiv maddənin olmaması səbəbindən. saytlar. . DC49-un böyük konsentrasiyalarını adsorbsiya edir. Digər tərəfdən, ilkin konsentrasiya artdıqca, adsorbsiya qabiliyyəti də tarazlıq əldə olunana qədər 9,4 mq/q-dan 30 mq/q-a qədər artmışdır (Şəkil 7D). Bu qaçılmaz reaksiya, rGO/nZVI kompozitinin səthinə 50 çatmaq üçün DC ionunun kütlə ötürülməsi müqavimətindən daha çox olan ilkin DC konsentrasiyası ilə hərəkətverici qüvvənin artması ilə bağlıdır.
Əlaqə vaxtı və kinetik tədqiqatlar adsorbsiyanın tarazlıq vaxtını anlamağa çalışır. Birincisi, təmas vaxtının ilk 40 dəqiqəsi ərzində adsorbsiya edilmiş DC-nin miqdarı bütün vaxt ərzində (100 dəqiqə) adsorbsiya edilmiş ümumi miqdarın təxminən yarısı idi. Məhluldakı DC molekulları toqquşarkən, onların sürətlə rGO/nZVI kompozitinin səthinə miqrasiyasına səbəb olur və nəticədə əhəmiyyətli adsorbsiya yaranır. 40 dəqiqədən sonra DC adsorbsiya 60 dəqiqədən sonra tarazlığa çatana qədər tədricən və yavaş-yavaş artdı (Şəkil 7D). İlk 40 dəqiqə ərzində məqbul miqdar adsorbsiya olunduğundan, DC molekulları ilə daha az toqquşma olacaq və adsorbsiya olunmayan molekullar üçün daha az aktiv sahələr mövcud olacaqdır. Beləliklə, adsorbsiya dərəcəsini azaltmaq olar51.
Adsorbsiya kinetikasını daha yaxşı başa düşmək üçün psevdo birinci dərəcəli (şək. 8A), psevdo ikinci dərəcəli (şək. 8B) və Eloviç (şək. 8C) kinetik modellərin xətt qrafiklərindən istifadə edilmişdir. Kinetik tədqiqatlardan əldə edilən parametrlərdən (Cədvəl S1) aydın olur ki, psevdosaniyə modeli adsorbsiya kinetikasını təsvir etmək üçün ən yaxşı modeldir, burada R2 dəyəri digər iki modeldən daha yüksəkdir. Hesablanmış adsorbsiya tutumları (qe, cal) arasında da oxşarlıq vardır. Pseudo-ikinci sıra və eksperimental dəyərlər (qe, exp.) psevdo-ikinci sıranın digər modellərdən daha yaxşı bir model olduğuna daha bir sübutdur. Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, α (ilkin adsorbsiya dərəcəsi) və β (desorbsiya sabiti) dəyərləri adsorbsiya sürətinin desorbsiya sürətindən yüksək olduğunu təsdiqləyir, bu da DC-nin rGO/nZVI52 kompozitində səmərəli adsorbsiyaya meylli olduğunu göstərir. .
Yalançı ikinci dərəcəli (A), yalançı birinci dərəcəli (B) və Eloviç (C) xətti adsorbsiya kinetik qrafikləri [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 q ].
Adsorbsiya izotermlərinin tədqiqi müxtəlif adsorbat konsentrasiyalarında (DC) və sistem temperaturlarında adsorbentin (RGO/nRVI kompozit) adsorbsiya qabiliyyətini təyin etməyə kömək edir. Maksimum adsorbsiya qabiliyyəti Langmuir izotermi ilə hesablanmışdır ki, bu da adsorbsiyanın homojen olduğunu göstərir və onlar arasında qarşılıqlı təsir göstərmədən adsorbentin səthində adsorbat monoqatının əmələ gəlməsini ehtiva edirdi53. Geniş istifadə olunan digər iki izoterm modeli Freundlich və Temkin modelləridir. Freundlich modeli adsorbsiya qabiliyyətinin hesablanmasında istifadə edilməsə də, heterogen adsorbsiya prosesini və adsorbentdəki boş yerlərin müxtəlif enerjilərə malik olduğunu anlamağa kömək edir, Temkin modeli isə adsorbsiyanın fiziki və kimyəvi xassələrini anlamağa kömək edir54.
Şəkillər 9A-C müvafiq olaraq Langmuir, Freindlich və Temkin modellərinin xətt planlarını göstərir. Freundlich (Şəkil 9A) və Langmuir (Şəkil 9B) xətlərindən hesablanmış və Cədvəl 2-də təqdim olunan R2 dəyərləri göstərir ki, rGO/nZVI kompozitində DC adsorbsiya Freundlich (0,996) və Langmuir (0,988) izotermini izləyir. modelləri və Temkin (0,985). Langmuir izoterm modelindən istifadə etməklə hesablanmış maksimum adsorbsiya qabiliyyəti (qmax) 31,61 mq g-1 təşkil etmişdir. Bundan əlavə, ölçüsüz ayırma əmsalının (RL) hesablanmış qiyməti 0 ilə 1 (0,097) arasındadır ki, bu da əlverişli adsorbsiya prosesini göstərir. Əks halda, hesablanmış Freundlich sabiti (n = 2.756) bu udma prosesinə üstünlük verdiyini göstərir. Temkin izotermasının xətti modelinə görə (şək. 9C) rGO/nZVI kompozitində DC-nin adsorbsiya edilməsi fiziki adsorbsiya prosesidir, çünki b ˂ 82 kJ mol-1 (0,408)55-dir. Fiziki adsorbsiya adətən zəif van der Waals qüvvələri tərəfindən həyata keçirilsə də, rGO/nZVI kompozitlərində birbaşa cərəyan adsorbsiyasının aşağı adsorbsiya enerjisi tələb olunur [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B) və Temkin (C) xətti adsorbsiya izotermləri [Co = 25-100 mg L-1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 q]. rGO/nZVI kompozitləri (D) ilə DC adsorbsiyası üçün Van't Hoff tənliyinin qrafiki [Co = 25-100 mg l-1, pH = 7, T = 25-55 °C və doza = 0,05 q].
Reaksiya temperaturunun dəyişməsinin rGO/nZVI kompozitlərindən DC cərəyanının çıxarılmasına təsirini qiymətləndirmək üçün tənliklərdən entropiyanın dəyişməsi (ΔS), entalpiyanın dəyişməsi (ΔH) və sərbəst enerjinin dəyişməsi (ΔG) kimi termodinamik parametrlər hesablanmışdır. 3 və 458.
burada \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – termodinamik tarazlıq sabiti, Ce və CAe – məhlulda rGO, səthi tarazlıqda müvafiq olaraq /nZVI DC konsentrasiyaları. R və RT müvafiq olaraq qaz sabiti və adsorbsiya temperaturudur. ln Ke-ni 1/T-ə qarşı çəkmək ∆S və ∆H-nin təyin oluna biləcəyi düz xətt (şək. 9D) verir.
Mənfi ΔH dəyəri prosesin ekzotermik olduğunu göstərir. Digər tərəfdən, ΔH dəyəri fiziki adsorbsiya prosesindədir. Cədvəl 3-dəki mənfi ΔG dəyərləri adsorbsiyanın mümkün və kortəbii olduğunu göstərir. ΔS-nin mənfi dəyərləri maye interfeysində adsorbent molekulların yüksək sıralanmasını göstərir (Cədvəl 3).
Cədvəl 4 rGO/nZVI kompozitini əvvəlki tədqiqatlarda bildirilmiş digər adsorbentlərlə müqayisə edir. Aydındır ki, VGO/nCVI kompoziti yüksək adsorbsiya qabiliyyətinə malikdir və DC antibiotiklərinin sudan çıxarılması üçün perspektivli material ola bilər. Bundan əlavə, rGO/nZVI kompozitlərinin adsorbsiyası 60 dəqiqəlik tarazlıq müddəti ilə sürətli bir prosesdir. rGO/nZVI kompozitlərinin əla adsorbsiya xassələri rGO və nZVI-nin sinergik təsiri ilə izah edilə bilər.
Şəkil 10A, B DC antibiotiklərinin rGO/nZVI və nZVI kompleksləri tərəfindən çıxarılmasının rasional mexanizmini göstərir. PH-nin DC adsorbsiyasının səmərəliliyinə təsiri ilə bağlı təcrübələrin nəticələrinə görə, pH-nın 3-dən 7-yə qədər artması ilə rGO/nZVI kompozitində DC adsorbsiyasına zwitterion rolunu oynadığı üçün elektrostatik qarşılıqlı təsirlərlə idarə olunmadı; buna görə də pH dəyərindəki dəyişiklik adsorbsiya prosesinə təsir göstərməmişdir. Sonradan adsorbsiya mexanizmi rGO/nZVI kompoziti və DC66 arasında hidrogen bağlanması, hidrofobik təsirlər və π-π yığma qarşılıqlı təsirləri kimi elektrostatik olmayan qarşılıqlı təsirlərlə idarə oluna bilər. Məlumdur ki, laylı qrafenin səthlərində aromatik adsorbatların mexanizmi əsas hərəkətverici qüvvə kimi π–π yığma qarşılıqlı təsirləri ilə izah edilmişdir. Kompozit π-π* keçidinə görə 233 nm-də udma maksimumu olan qrafenə bənzər laylı materialdır. DC adsorbatının molekulyar strukturunda dörd aromatik halqanın olmasına əsaslanaraq, biz fərz etdik ki, aromatik DC (π-elektron qəbuledicisi) ilə π-elektronlarla zəngin olan bölgə arasında π-π-yığma qarşılıqlı təsir mexanizmi mövcuddur. RGO səthi. /nZVI kompozitləri. Bundan əlavə, Şəkildə göstərildiyi kimi. 10B, rGO/nZVI kompozitlərinin DC ilə molekulyar qarşılıqlı təsirini öyrənmək üçün FTIR tədqiqatları aparılmışdır və DC adsorbsiyasından sonra rGO/nZVI kompozitlərinin FTIR spektrləri Şəkil 10B-də göstərilmişdir. 10b. 67 rGO/nZVI səthində müvafiq üzvi funksional qrupların mövcudluğunu göstərən C=C bağının çərçivə vibrasiyasına uyğun gələn 2111 sm-1-də yeni pik müşahidə edilir. Digər zirvələr 1561-dən 1548 sm-1-ə və 1399-dan 1360 sm-1-ə dəyişir, bu da π-π qarşılıqlı təsirinin qrafen və üzvi çirkləndiricilərin adsorbsiyasında mühüm rol oynadığını təsdiqləyir68,69. DC adsorbsiyasından sonra OH kimi bəzi oksigen tərkibli qrupların intensivliyi 3270 sm-1-ə qədər azaldı ki, bu da hidrogen bağlanmasının adsorbsiya mexanizmlərindən biri olduğunu deməyə əsas verir. Beləliklə, nəticələrə əsasən, rGO/nZVI kompozitində DC adsorbsiya əsasən π-π yığma qarşılıqlı təsirləri və H-bağları hesabına baş verir.
DC antibiotiklərinin rGO/nZVI və nZVI kompleksləri ilə adsorbsiyasının rasional mexanizmi (A). rGO/nZVI və nZVI (B) üzərində DC-nin FTIR adsorbsiya spektrləri.
3244, 1615, 1546 və 1011 sm-1-də nZVI-nin udma zolaqlarının intensivliyi nZVI-də DC adsorbsiyasından sonra (Şəkil 10B) nZVI ilə müqayisədə artmışdır ki, bu da karboksilik turşunun mümkün funksional qrupları ilə qarşılıqlı əlaqə ilə əlaqəli olmalıdır. DC-də O qrupları. Bununla belə, bütün müşahidə olunan zolaqlarda ötürülmənin bu aşağı faizi, adsorbsiya prosesindən əvvəl nZVI ilə müqayisədə fitosintetik adsorbentin (nZVI) adsorbsiya effektivliyində əhəmiyyətli dəyişiklik olmadığını göstərir. nZVI71 ilə bəzi DC aradan qaldırılması tədqiqatlarına görə, nZVI H2O ilə reaksiya verdikdə elektronlar sərbəst buraxılır və sonra H+ yüksək dərəcədə reduksiya olunan aktiv hidrogen istehsal etmək üçün istifadə olunur. Nəhayət, bəzi kationik birləşmələr aktiv hidrogendən elektronları qəbul edir, nəticədə -C=N və -C=C- olur ki, bu da benzol halqasının parçalanması ilə əlaqələndirilir.
Göndərmə vaxtı: 14 noyabr 2022-ci il