Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar për CSS. Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne do ta bëjmë faqen pa stile dhe JavaScript.
Në këtë punim, kompozitat rGO/nZVI u sintetizuan për herë të parë duke përdorur një procedurë të thjeshtë dhe miqësore me mjedisin duke përdorur ekstraktin e gjetheve të verdhë Sophora si një agjent reduktues dhe stabilizues për të përmbushur parimet e kimisë "të gjelbër", siç është sinteza kimike më pak e dëmshme. Janë përdorur disa mjete për të vërtetuar sintezën e suksesshme të kompoziteve, të tilla si SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR dhe potenciali zeta, të cilat tregojnë fabrikim të suksesshëm të përbërë. Kapaciteti heqës i përbërjeve të reja dhe nZVI të pastër në përqëndrime të ndryshme fillestare të antibiotikut doksiciklinë u krahasua për të hetuar efektin sinergjik midis rGO dhe nZVI. Në kushtet e heqjes prej 25 mg L-1, 25°C dhe 0,05 g, shkalla e heqjes adsorbtive të nZVI të pastër ishte 90%, ndërsa shkalla e heqjes absorbuese të doksiciklinës nga kompozita rGO/nZVI arriti në 94,6%, duke konfirmuar se nZVI dhe rGO . Procesi i adsorbimit korrespondon me një pseudo-rend të dytë dhe është në përputhje të mirë me modelin Freundlich me një kapacitet maksimal adsorbimi prej 31,61 mg g-1 në 25 °C dhe pH 7. Është propozuar një mekanizëm i arsyeshëm për heqjen e DC. Për më tepër, ripërdorshmëria e përbërjes rGO/nZVI ishte 60% pas gjashtë cikleve të njëpasnjëshme rigjenerimi.
Mungesa e ujit dhe ndotja janë tani një kërcënim serioz për të gjitha vendet. Vitet e fundit, ndotja e ujit, veçanërisht ndotja me antibiotikë, është rritur për shkak të rritjes së prodhimit dhe konsumit gjatë pandemisë COVID-191,2,3. Prandaj, zhvillimi i një teknologjie efektive për eliminimin e antibiotikëve në ujërat e zeza është një detyrë urgjente.
Një nga antibiotikët gjysmë sintetikë rezistent nga grupi tetraciklin është doksiciklina (DC)4,5. Është raportuar se mbetjet e DC në ujërat nëntokësore dhe sipërfaqësore nuk mund të metabolizohen, vetëm 20-50% metabolizohen dhe pjesa tjetër lëshohet në mjedis, duke shkaktuar probleme serioze mjedisore dhe shëndetësore6.
Ekspozimi ndaj DC në nivele të ulëta mund të vrasë mikroorganizmat fotosintetikë ujorë, të kërcënojë përhapjen e baktereve antimikrobike dhe të rrisë rezistencën antimikrobike, kështu që ky ndotës duhet të hiqet nga ujërat e zeza. Degradimi natyror i DC në ujë është një proces shumë i ngadaltë. Proceset fiziko-kimike si fotoliza, biodegradimi dhe adsorbimi mund të degradohen vetëm në përqendrime të ulëta dhe me ritme shumë të ulëta7,8. Megjithatë, metoda më ekonomike, e thjeshtë, miqësore me mjedisin, e lehtë për t'u trajtuar dhe më efikase është adsorbimi9,10.
Hekuri Nano zero valent (nZVI) është një material shumë i fuqishëm që mund të largojë shumë antibiotikë nga uji, duke përfshirë metronidazolin, diazepam, ciprofloxacin, kloramfenikol dhe tetraciklinë. Kjo aftësi është për shkak të vetive mahnitëse që ka nZVI, si reaktiviteti i lartë, sipërfaqja e madhe dhe vende të shumta lidhëse të jashtme11. Sidoqoftë, nZVI është i prirur për t'u grumbulluar në mjediset ujore për shkak të forcave van der Wells dhe vetive të larta magnetike, gjë që zvogëlon efektivitetin e tij në heqjen e ndotësve për shkak të formimit të shtresave okside që pengojnë reaktivitetin e nZVI10,12. Aglomerimi i grimcave nZVI mund të reduktohet duke modifikuar sipërfaqet e tyre me surfaktantë dhe polimerë ose duke i kombinuar me nanomateriale të tjera në formën e kompoziteve, gjë që ka rezultuar të jetë një qasje e zbatueshme për të përmirësuar stabilitetin e tyre në mjedis13,14.
Grafeni është një nanomaterial karboni dydimensional i përbërë nga atome karboni të hibridizuar sp2, të vendosur në një rrjetë huall mjalti. Ka një sipërfaqe të madhe, forcë të konsiderueshme mekanike, aktivitet të shkëlqyer elektrokatalitik, përçueshmëri të lartë termike, lëvizshmëri të shpejtë të elektroneve dhe një material mbartës të përshtatshëm për të mbështetur nanogrimcat inorganike në sipërfaqen e tij. Kombinimi i nanogrimcave metalike dhe grafenit mund të tejkalojë shumë përfitimet individuale të secilit material dhe, për shkak të vetive fizike dhe kimike të tij superiore, të sigurojë një shpërndarje optimale të nanogrimcave për trajtim më efikas të ujit15.
Ekstraktet e bimëve janë alternativa më e mirë ndaj agjentëve kimikë të dëmshëm reduktues që përdoren zakonisht në sintezën e oksidit të reduktuar të grafenit (rGO) dhe nZVI sepse ato janë të disponueshme, të lira, me një hap, të sigurt për mjedisin dhe mund të përdoren si agjentë reduktues. si flavonoidet dhe komponimet fenolike gjithashtu vepron si stabilizues. Prandaj, ekstrakti i gjetheve Atriplex halimus L. u përdor si një agjent riparues dhe mbyllës për sintezën e përbërjeve rGO/nZVI në këtë studim. Atriplex halimus nga familja Amaranthaceae është një shkurre shumëvjeçare azotike me një shtrirje të gjerë gjeografike16.
Sipas literaturës së disponueshme, Atriplex halimus (A. halimus) u përdor për herë të parë për të bërë kompozita rGO/nZVI si një metodë sinteze ekonomike dhe miqësore me mjedisin. Kështu, qëllimi i kësaj pune përbëhet nga katër pjesë: (1) fitosinteza e kompoziteve rGO/nZVI dhe prindërore nZVI duke përdorur ekstraktin e gjetheve ujore të A. halimus, (2) karakterizimin e kompoziteve të fitosintetizuara duke përdorur metoda të shumta për të konfirmuar fabrikimin e tyre të suksesshëm, (3 ) studimi i efektit sinergjik të rGO dhe nZVI në përthithjen dhe heqjen e ndotësve organikë të antibiotikëve doksiciklin nën parametra të ndryshëm reagimi, optimizimi i kushteve të procesit të adsorbimit, (3) hetimi i materialeve të përbëra në trajtime të ndryshme të vazhdueshme pas ciklit të përpunimit.
Hidroklorur doksiciklin (DC, MM = 480.90, formula kimike C22H24N2O·HCl, 98%), heksahidrat klorur hekuri (FeCl3.6H2O, 97%), pluhur grafiti blerë nga Sigma-Aldrich, SHBA. Hidroksidi i natriumit (NaOH, 97%), etanoli (C2H5OH, 99.9%) dhe acidi klorhidrik (HCl, 37%) janë blerë nga Merck, SHBA. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 dhe MgCl2 u blenë nga Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Të gjithë reagentët janë të pastërtisë së lartë analitike. Uji i dyfishtë i distiluar është përdorur për të përgatitur të gjitha tretësirat ujore.
Ekzemplarët përfaqësues të A. halimus janë mbledhur nga habitati i tyre natyror në deltën e Nilit dhe tokat përgjatë bregut të Mesdheut të Egjiptit. Materiali bimor u mblodh në përputhje me udhëzimet kombëtare dhe ndërkombëtare në fuqi17. Prof. Manal Fawzi ka identifikuar ekzemplarë bimore sipas Boulos18 dhe Departamenti i Shkencave Mjedisore të Universitetit të Aleksandrisë autorizon mbledhjen e specieve bimore të studiuara për qëllime shkencore. Kuponët e mostrës mbahen në Herbariumin e Universitetit Tanta (TANE), kuponët nr. 14 122–14 127, një herbarium publik që ofron akses në materialet e depozituara. Përveç kësaj, për të hequr pluhurin ose papastërtitë, gjethet e bimës priten në copa të vogla, shpëlahen 3 herë me rubinet dhe ujë të distiluar dhe më pas thahen në 50°C. Bima u shtyp, 5 g pluhur i imët u zhyt në 100 ml ujë të distiluar dhe u trazua në 70°C për 20 minuta për të marrë një ekstrakt. Ekstrakti i përftuar i Bacillus nicotianae u filtrua përmes letrës së filtrit Whatman dhe u ruajt në tuba të pastër dhe të sterilizuar në 4°C për përdorim të mëtejshëm.
Siç tregohet në Figurën 1, GO është bërë nga pluhur grafiti me metodën e modifikuar Hummers. 10 mg pluhur GO u shpërndanë në 50 ml ujë të deionizuar për 30 minuta nën sonikacion, dhe më pas 0.9 g FeCl3 dhe 2.9 g NaAc u përzier për 60 min. 20 ml ekstrakt gjetheje atripleksi iu shtua tretësirës së trazuar me përzierje dhe u la në 80°C për 8 orë. Pezullimi i zi që rezulton u filtrua. Nanokompozitët e përgatitur u lanë me etanol dhe ujë të bidistiluar dhe më pas u thanë në furrë me vakum në 50°C për 12 orë.
Fotografi skematike dhe dixhitale të sintezës së gjelbër të komplekseve rGO/nZVI dhe nZVI dhe heqja e antibiotikëve DC nga uji i kontaminuar duke përdorur ekstrakt halimus Atriplex.
Shkurtimisht, siç tregohet në figurën 1, 10 ml të një solucioni të klorurit të hekurit që përmban 0,05 M jone Fe3+ iu shtuan pika-pika në 20 ml të një tretësire të ekstraktit të gjetheve të hidhura për 60 minuta me ngrohje dhe përzierje të moderuar, dhe më pas tretësira u centrifugua në 14,000 rpm (Hermle , 15,000 rpm) për 15 min për të dhënë grimca të zeza, të cilat më pas lahen 3 herë me etanol dhe ujë të distiluar dhe më pas thahen në furrë me vakum në 60° C gjatë natës.
Kompozitat rGO/nZVI dhe nZVI të sintetizuara nga bimët u karakterizuan me spektroskopi të dukshme UV (spektrofotometra të serisë T70/T80 UV/Vis, PG Instruments Ltd, MB) në diapazonin e skanimit prej 200-800 nm. Për të analizuar topografinë dhe shpërndarjen e madhësisë së kompozitave rGO/nZVI dhe nZVI, është përdorur spektroskopia TEM (JOEL, JEM-2100F, Japoni, tension përshpejtues 200 kV). Për të vlerësuar grupet funksionale që mund të përfshihen në ekstraktet bimore përgjegjëse për procesin e rikuperimit dhe stabilizimit, u krye spektroskopia FT-IR (spektrometri JASCO në intervalin 4000-600 cm-1). Përveç kësaj, një analizues i potencialit zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) u përdor për të studiuar ngarkesën sipërfaqësore të nanomaterialeve të sintetizuara. Për matjet e difraksionit me rreze X të nanomaterialeve pluhur, u përdor një difraktometër me rreze X (X'PERT PRO, Holandë), që funksionon me një rrymë (40 mA), tension (45 kV) në intervalin 2θ nga 20° deri në 80 ° dhe rrezatimi CuKa1 (\(\lambda =\ ) 1,54056 Ao). Spektometri i shpërndarjes së energjisë me rreze X (EDX) (modeli JEOL JSM-IT100) ishte përgjegjës për studimin e përbërjes elementare gjatë mbledhjes së rrezeve X monokromatike Al K-α nga -10 në 1350 eV në XPS, madhësia e pikës 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, USA) energjia e transmetimit të spektrit të plotë është 200 eV dhe spektrit të ngushtë është 50 eV. Mostra e pluhurit shtypet në një mbajtës kampioni, i cili vendoset në një dhomë vakum. Spektri C 1 s u përdor si referencë në 284.58 eV për të përcaktuar energjinë e lidhjes.
Eksperimentet e adsorbimit u kryen për të testuar efektivitetin e nanokompoziteve të sintetizuara rGO/nZVI në heqjen e doksiciklinës (DC) nga tretësirat ujore. Eksperimentet e adsorbimit u kryen në balonat Erlenmeyer 25 ml me një shpejtësi tundjeje prej 200 rpm në një shaker orbital (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) në 298 K. Duke holluar tretësirën stok DC (1000 ppm) me ujë të bidistiluar. Për të vlerësuar efektin e dozës rGO/nSVI në efikasitetin e përthithjes, nanokompozite me pesha të ndryshme (0,01-0,07 g) u shtuan në 20 ml tretësirë DC. Për të studiuar kinetikën dhe izotermat e adsorbimit, 0,05 g adsorbent u zhyt në një tretësirë ujore të CD me përqendrim fillestar (25-100 mg L-1). Efekti i pH në heqjen e DC u studiua në pH (3-11) dhe një përqendrim fillestar prej 50 mg L-1 në 25°C. Rregulloni pH-në e sistemit duke shtuar një sasi të vogël tretësirë HCl ose NaOH (pHmetër Crison, pHmetër, pH 25). Përveç kësaj, u hetua ndikimi i temperaturës së reaksionit në eksperimentet e adsorbimit në intervalin 25-55°C. Efekti i forcës jonike në procesin e përthithjes u studiua duke shtuar përqendrime të ndryshme të NaCl (0,01-4 mol L-1) në një përqendrim fillestar të DC prej 50 mg L-1, pH 3 dhe 7), 25°C dhe një dozë adsorbuese prej 0,05 g. Adsorbimi i DC jo i adsorbuar u mat duke përdorur një spektrofotometër UV-Vis me rreze të dyfishtë (seritë T70/T80, PG Instruments Ltd, UK) të pajisur me kuveta kuarci me gjatësi shtegu 1.0 cm në gjatësi vale maksimale (λmax) 270 dhe 350 nm. Përqindja e heqjes së antibiotikëve DC (R%; barazimi 1) dhe sasia e adsorbimit të DC, qt, barazimi. 2 (mg/g) u matën duke përdorur ekuacionin e mëposhtëm.
ku %R është kapaciteti i heqjes së DC (%), Co është përqendrimi fillestar i DC në kohën 0 dhe C është përqendrimi i DC në kohën t, përkatësisht (mg L-1).
ku qe është sasia e DC e absorbuar për njësi të masës së adsorbentit (mg g-1), Co dhe Ce janë përqendrimet në kohën zero dhe në ekuilibër, përkatësisht (mg l-1), V është vëllimi i tretësirës (l) , dhe m është reagenti i masës së adsorbimit (g).
Imazhet SEM (Fig. 2A-C) tregojnë morfologjinë lamelare të përbërjes rGO/nZVI me nanogrimca hekuri sferike të shpërndara në mënyrë uniforme në sipërfaqen e tij, duke treguar lidhjen e suksesshme të NP-ve nZVI në sipërfaqen rGO. Përveç kësaj, ka disa rrudha në gjethen rGO, duke konfirmuar heqjen e grupeve që përmbajnë oksigjen në të njëjtën kohë me restaurimin e A. halimus GO. Këto rrudha të mëdha veprojnë si vende për ngarkimin aktiv të NP-ve të hekurit. Imazhet nZVI (Fig. 2D-F) treguan se NP-të sferike të hekurit ishin shumë të shpërndara dhe nuk u grumbulluan, gjë që është për shkak të natyrës së veshjes së përbërësve botanikë të ekstraktit bimor. Madhësia e grimcave ndryshonte brenda 15-26 nm. Megjithatë, disa rajone kanë një morfologji mezoporoze me një strukturë fryrjesh dhe zgavrash, të cilat mund të ofrojnë një kapacitet të lartë absorbues efektiv të nZVI, pasi ato mund të rrisin mundësinë e bllokimit të molekulave DC në sipërfaqen e nZVI. Kur ekstrakti i Rosa Damascus u përdor për sintezën e nZVI, NP-të e përftuara ishin johomogjene, me boshllëqe dhe forma të ndryshme, gjë që uli efikasitetin e tyre në adsorbimin e Cr(VI) dhe rrit kohën e reagimit 23 . Rezultatet janë në përputhje me nZVI të sintetizuar nga gjethet e lisit dhe manit, të cilat janë kryesisht nanogrimca sferike me madhësi të ndryshme nanometërsh pa grumbullim të dukshëm.
Imazhet SEM të përbërjeve rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) dhe modeleve EDX të përbërjeve nZVI/rGO (G) dhe nZVI (H).
Përbërja elementare e kompozitave rGO/nZVI dhe nZVI të sintetizuara nga bima u studiua duke përdorur EDX (Fig. 2G, H). Studimet tregojnë se nZVI përbëhet nga karboni (38.29% në masë), oksigjen (47.41% në masë) dhe hekur (11.84% në masë), por janë të pranishëm edhe elementë të tjerë si fosfori24, të cilët mund të merren nga ekstraktet bimore. Për më tepër, përqindja e lartë e karbonit dhe oksigjenit është për shkak të pranisë së fitokimikateve nga ekstraktet bimore në mostrat nëntokësore nZVI. Këta elementë janë të shpërndarë në mënyrë të barabartë në rGO, por në raporte të ndryshme: C (39,16 wt %), O (46,98 wt %) dhe Fe (10,99 wt %), EDX rGO/nZVI tregon gjithashtu praninë e elementeve të tjerë si S, i cili mund të shoqërohen me ekstrakte bimore, përdoren. Raporti aktual C:O dhe përmbajtja e hekurit në përbërjen rGO/nZVI duke përdorur A. halimus është shumë më i mirë se përdorimi i ekstraktit të gjetheve të eukaliptit, pasi karakterizon përbërjen e C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) dhe Fe (8.27 wt.%). wt %) 25. Nataša et al., 2022 raportuan një përbërje të ngjashme elementare të nZVI të sintetizuar nga gjethet e lisit dhe manit dhe konfirmuan se grupet e polifenolit dhe molekulat e tjera që përmbahen në ekstraktin e gjetheve janë përgjegjëse për procesin e reduktimit.
Morfologjia e nZVI e sintetizuar në bimë (Fig. S2A,B) ishte sferike dhe pjesërisht e çrregullt, me një madhësi mesatare të grimcave prej 23,09 ± 3,54 nm, megjithatë agregatet zinxhir u vunë re për shkak të forcave van der Waals dhe ferromagnetizmit. Kjo formë e grimcave kryesisht granulare dhe sferike është në përputhje të mirë me rezultatet e SEM. Një vëzhgim i ngjashëm u gjet nga Abdelfatah et al. në vitin 2021 kur ekstrakti i gjetheve të kastorit u përdor në sintezën e nZVI11. NP-të e ekstraktit të gjetheve Ruelas tuberosa të përdorura si agjent reduktues në nZVI gjithashtu kanë një formë sferike me një diametër prej 20 deri në 40 nm26.
Imazhet hibride rGO/nZVI të përbërë TEM (Fig. S2C-D) treguan se rGO është një rrafsh bazal me palosje dhe rrudha margjinale që ofron vende të shumta ngarkimi për NP-të nZVI; kjo morfologji lamelare konfirmon edhe fabrikimin e suksesshëm të rGO. Për më tepër, NP-të nZVI kanë një formë sferike me madhësi grimcash nga 5.32 në 27 nm dhe janë të ngulitura në shtresën rGO me një shpërndarje pothuajse uniforme. Ekstrakti i gjetheve të eukaliptit është përdorur për të sintetizuar Fe NP/rGO; Rezultatet e TEM konfirmuan gjithashtu se rrudhat në shtresën rGO përmirësonin shpërndarjen e NP-ve Fe më shumë se NP-të e pastër Fe dhe rritën reaktivitetin e përbërjeve. Rezultate të ngjashme janë marrë nga Bagheri et al. 28 kur përbërja u fabrikua duke përdorur teknika tejzanor me një madhësi mesatare të nanogrimcave të hekurit prej afërsisht 17.70 nm.
Spektrat FTIR të përbërjeve A. halimus, nZVI, GO, rGO dhe rGO/nZVI janë paraqitur në Fig. 3A. Prania e grupeve funksionale sipërfaqësore në gjethet e A. halimus shfaqet në 3336 cm-1, që korrespondon me polifenolet dhe 1244 cm-1, që korrespondon me grupet karbonil të prodhuar nga proteina. Grupe të tjera si alkanet në 2918 cm-1, alkenet në 1647 cm-1 dhe zgjatimet CO-O-CO në 1030 cm-1 janë vërejtur gjithashtu, duke sugjeruar praninë e përbërësve të bimëve që veprojnë si agjentë izolues dhe janë përgjegjës për rikuperimin. nga Fe2+ në Fe0 dhe GO në rGO29. Në përgjithësi, spektrat nZVI tregojnë të njëjtat kulme përthithjeje si sheqernat e hidhur, por me një pozicion paksa të zhvendosur. Një brez intensiv shfaqet në 3244 cm-1 i shoqëruar me dridhjet e shtrirjes së OH (fenoleve), një kulm në 1615 korrespondon me C=C dhe brezat në 1546 dhe 1011 cm-1 lindin për shkak të shtrirjes së C=O (polifenoleve dhe flavonoideve). , CN-grupet e aminave aromatike dhe aminave alifatike janë vërejtur gjithashtu në 1310 cm-1 dhe 1190 cm-1, përkatësisht13. Spektri FTIR i GO tregon praninë e shumë grupeve me intensitet të lartë që përmbajnë oksigjen, duke përfshirë brezin e shtrirjes së alkoksive (CO) në 1041 cm-1, brezin shtrirës epoksi (CO) në 1291 cm-1, shtrirjen C=O. u shfaq një brez vibracionesh shtrirëse C=C në 1619 cm-1, një brez në 1708 cm-1 dhe një brez i gjerë vibracionesh shtrirëse të grupit OH në 3384 cm-1, gjë që konfirmohet nga metoda e përmirësuar Hummers, e cila oksidon me sukses procesi i grafitit. Kur krahasohen kompozitat rGO dhe rGO/nZVI me spektrat GO, intensiteti i disa grupeve që përmbajnë oksigjen, si OH në 3270 cm-1, zvogëlohet ndjeshëm, ndërsa të tjerët, si C=O në 1729 cm-1, janë plotësisht. reduktuar. u zhduk, duke treguar heqjen e suksesshme të grupeve funksionale që përmbajnë oksigjen në GO nga ekstrakti A. halimus. Maja të reja të mprehta karakteristike të rGO në tensionin C=C vërehen rreth 1560 dhe 1405 cm-1, gjë që konfirmon reduktimin e GO në rGO. Janë vërejtur variacione nga 1043 në 1015 cm-1 dhe nga 982 në 918 cm-1, ndoshta për shkak të përfshirjes së materialit bimor31,32. Weng et al., 2018 gjithashtu vuri re një zbutje të konsiderueshme të grupeve funksionale të oksigjenuara në GO, duke konfirmuar formimin e suksesshëm të rGO nga bioreduksioni, pasi ekstraktet e gjetheve të eukaliptit, të cilat u përdorën për të sintetizuar kompozitat e reduktuara të oksidit të grafenit të hekurit, treguan spektra më të afërt FTIR të përbërësit bimor grupet funksionale. 33 .
A. Spektri FTIR i galiumit, nZVI, rGO, GO, i përbërë rGO/nZVI (A). Kompozitat e rentgenografisë rGO, GO, nZVI dhe rGO/nZVI (B).
Formimi i kompozitave rGO/nZVI dhe nZVI u konfirmua kryesisht nga modelet e difraksionit me rreze X (Fig. 3B). Një kulm i Fe0 me intensitet të lartë u vu re në 2Ɵ 44.5°, që korrespondon me indeksin (110) (JCPDS nr. 06-0696)11. Një kulm tjetër në 35.1° të planit (311) i atribuohet magnetitit Fe3O4, 63.2° mund të shoqërohet me indeksin Miller të planit (440) për shkak të pranisë së ϒ-FeOOH (JCPDS nr. 17-0536)34. Modeli i rrezeve X të GO tregon një kulm të mprehtë në 2Ɵ 10.3° dhe një kulm tjetër në 21.1°, duke treguar eksfolimin e plotë të grafitit dhe duke theksuar praninë e grupeve që përmbajnë oksigjen në sipërfaqen e GO35. Modelet e përbëra të rGO dhe rGO/nZVI regjistruan zhdukjen e majave karakteristike GO dhe formimin e majave të gjera rGO në 2Ɵ 22.17 dhe 24.7° për kompozitat rGO dhe rGO/nZVI, përkatësisht, gjë që konfirmoi rikuperimin e suksesshëm të GO nga ekstraktet bimore. Sidoqoftë, në modelin e përbërë rGO/nZVI, majat shtesë të lidhura me rrafshin e rrjetës së Fe0 (110) dhe bcc Fe0 (200) u vunë re respektivisht në 44.9\(^\circ\) dhe 65.22\(^\circ\). .
Potenciali zeta është potenciali midis një shtrese jonike të ngjitur në sipërfaqen e një grimce dhe një tretësire ujore që përcakton vetitë elektrostatike të një materiali dhe mat stabilitetin e tij37. Analiza e potencialit zeta e kompoziteve nZVI, GO dhe rGO/nZVI të sintetizuara nga bimët tregoi qëndrueshmërinë e tyre për shkak të pranisë së ngarkesave negative prej -20.8, -22 dhe -27.4 mV, përkatësisht, në sipërfaqen e tyre, siç tregohet në figurën S1A- C. . Rezultate të tilla janë në përputhje me disa raporte që përmendin se tretësirat që përmbajnë grimca me vlera zeta potenciale më të vogla se -25 mV në përgjithësi tregojnë një shkallë të lartë stabiliteti për shkak të zmbrapsjes elektrostatike midis këtyre grimcave. Kombinimi i rGO dhe nZVI lejon që kompozita të fitojë më shumë ngarkesa negative dhe kështu ka stabilitet më të lartë se GO ose nZVI vetëm. Prandaj, dukuria e zmbrapsjes elektrostatike do të çojë në formimin e kompoziteve të qëndrueshme rGO/nZVI39. Sipërfaqja negative e GO lejon që ajo të shpërndahet në mënyrë të barabartë në një mjedis ujor pa grumbullim, gjë që krijon kushte të favorshme për ndërveprim me nZVI. Ngarkesa negative mund të shoqërohet me praninë e grupeve të ndryshme funksionale në ekstraktin e pjeprit të hidhur, gjë që konfirmon gjithashtu ndërveprimin midis prekursorëve GO dhe hekurit dhe ekstraktit bimor për të formuar respektivisht rGO dhe nZVI dhe kompleksin rGO/nZVI. Këto përbërje bimore mund të veprojnë edhe si agjentë mbulues, pasi parandalojnë grumbullimin e nanogrimcave që rezultojnë dhe në këtë mënyrë rrisin qëndrueshmërinë e tyre40.
Përbërja elementare dhe gjendjet e valencës së kompozitave nZVI dhe rGO/nZVI u përcaktuan nga XPS (Fig. 4). Studimi i përgjithshëm XPS tregoi se kompozita rGO/nZVI përbëhet kryesisht nga elementët C, O dhe Fe, në përputhje me hartën EDS (Fig. 4F-H). Spektri C1s përbëhet nga tre maja në 284.59 eV, 286.21 eV dhe 288.21 eV që përfaqësojnë përkatësisht CC, CO dhe C=O. Spektri O1s u nda në tre maja, duke përfshirë 531.17 eV, 532.97 eV dhe 535.45 eV, të cilat iu caktuan përkatësisht grupeve O=CO, CO dhe NO. Megjithatë, majat në 710.43, 714.57 dhe 724.79 eV i referohen përkatësisht Fe 2p3/2, Fe+3 dhe Fe p1/2. Spektrat XPS të nZVI (Fig. 4C-E) treguan maja për elementët C, O dhe Fe. Pikat në 284.77, 286.25 dhe 287.62 eV konfirmojnë praninë e lidhjeve hekur-karbon, pasi ato i referohen përkatësisht CC, C-OH dhe CO. Spektri O1s korrespondonte me tre maja C–O/karbonat hekuri (531.19 eV), radikal hidroksil (532.4 eV) dhe O–C=O (533.47 eV). Piku në 719.6 i atribuohet Fe0, ndërsa FeOOH tregon majat në 717.3 dhe 723.7 eV, përveç kësaj, kulmi në 725.8 eV tregon praninë e Fe2O342.43.
Studimet XPS të përbërjeve nZVI dhe rGO/nZVI, përkatësisht (A, B). Spektrat e plotë të përbërjes nZVI C1s (C), Fe2p (D) dhe O1s (E) dhe rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H).
Izotermi i adsorbimit/desorbimit N2 (Fig. 5A, B) tregon se kompozitat nZVI dhe rGO/nZVI i përkasin tipit II. Përveç kësaj, sipërfaqja specifike (SBET) e nZVI u rrit nga 47,4549 në 152,52 m2/g pas verbimit me rGO. Ky rezultat mund të shpjegohet me uljen e vetive magnetike të nZVI pas verbimit të rGO, duke zvogëluar kështu grumbullimin e grimcave dhe duke rritur sipërfaqen e përbërjeve. Përveç kësaj, siç tregohet në Fig. 5C, vëllimi i poreve (8,94 nm) i përbërjes rGO/nZVI është më i lartë se ai i nZVI origjinal (2,873 nm). Ky rezultat është në përputhje me El-Monaem et al. 45 .
Për të vlerësuar kapacitetin e absorbimit për të hequr DC midis përbërjeve rGO/nZVI dhe nZVI origjinale në varësi të rritjes së përqendrimit fillestar, u bë një krahasim duke shtuar një dozë konstante të secilit adsorbent (0,05 g) në DC në përqendrime të ndryshme fillestare. Zgjidhja e hetuar [25]. –100 mg l–1] në 25°C. Rezultatet treguan se efikasiteti i heqjes (94.6%) i përbërjes rGO/nZVI ishte më i lartë se ai i nZVI origjinal (90%) në një përqendrim më të ulët (25 mg L-1). Megjithatë, kur përqendrimi fillestar u rrit në 100 mg L-1, efikasiteti i heqjes së rGO/nZVI dhe nZVI prindëror ra në 70% dhe 65%, përkatësisht (Figura 6A), gjë që mund të jetë për shkak të më pak vendeve aktive dhe degradimit të grimcat nZVI. Përkundrazi, rGO/nZVI tregoi një efikasitet më të lartë të heqjes së DC, gjë që mund të jetë për shkak të një efekti sinergjik midis rGO dhe nZVI, në të cilin vendet aktive të qëndrueshme të disponueshme për adsorbim janë shumë më të larta, dhe në rastin e rGO/nZVI, më shumë. DC mund të absorbohet se nZVI i paprekur. Përveç kësaj, në fig. 6B tregon se kapaciteti adsorbues i kompozitave rGO/nZVI dhe nZVI u rrit nga 9.4 mg/g në 30 mg/g dhe 9 mg/g, përkatësisht, me një rritje të përqendrimit fillestar nga 25-100 mg/L. -1,1 deri në 28,73 mg g-1. Prandaj, shkalla e heqjes së DC ishte në korrelacion negativ me përqendrimin fillestar të DC, e cila ishte për shkak të numrit të kufizuar të qendrave të reagimit të mbështetur nga secili adsorbent për adsorbimin dhe heqjen e DC në tretësirë. Kështu, nga këto rezultate mund të konkludohet se kompozitat rGO/nZVI kanë një efikasitet më të lartë të përthithjes dhe reduktimit, dhe rGO në përbërjen e rGO/nZVI mund të përdoret edhe si adsorbent dhe si material mbartës.
Efikasiteti i heqjes dhe kapaciteti i adsorbimit DC për përbërjen rGO/nZVI dhe nZVI ishin (A, B) [Co = 25 mg l-1-100 mg l-1, T = 25 °C, doza = 0,05 g], pH. mbi kapacitetin adsorbues dhe efikasitetin e heqjes së DC në përbërjet rGO/nZVI (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, doza = 0,05 g].
PH i tretësirës është një faktor kritik në studimin e proceseve të absorbimit, pasi ndikon në shkallën e jonizimit, speciacionit dhe jonizimit të adsorbentit. Eksperimenti u krye në 25°C me një dozë adsorbuese konstante (0.05 g) dhe një përqendrim fillestar prej 50 mg L-1 në intervalin e pH (3-11). Sipas një rishikimi të literaturës46, DC është një molekulë amfifilike me disa grupe funksionale të jonizueshme (fenole, amino grupe, alkoole) në nivele të ndryshme pH. Si rezultat, funksionet e ndryshme të DC dhe strukturat përkatëse në sipërfaqen e përbërjes rGO/nZVI mund të ndërveprojnë në mënyrë elektrostatike dhe mund të ekzistojnë si katione, zwiterione dhe anione, molekula DC ekziston si kationike (DCH3+) në pH < 3.3. zwitterionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 dhe anionike (DCH- ose DC2-) në PH 7,7. Si rezultat, funksionet e ndryshme të DC dhe strukturat përkatëse në sipërfaqen e përbërjes rGO/nZVI mund të ndërveprojnë në mënyrë elektrostatike dhe mund të ekzistojnë si katione, zwiterione dhe anione, molekula DC ekziston si kationike (DCH3+) në pH < 3.3. zwitterionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 dhe anionike (DCH- ose DC2-) në PH 7,7. Në результа различные функции ДК и связанных со ними структур на поверхности композита rGO/nZVI mund të взаимодействовать электростатически и може да существовать в катионов, цвиттер-ионов, катионов и ани. при рН < 3,3, цвитер- ionnый (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 dhe anionnый (DCH- ose DC2-) me pH 7,7. Si rezultat, funksione të ndryshme të DC dhe strukturave të lidhura me të në sipërfaqen e përbërjes rGO/nZVI mund të ndërveprojnë në mënyrë elektrostatike dhe mund të ekzistojnë në formën e kationeve, zwiterioneve dhe anioneve; molekula DC ekziston si një kation (DCH3+) në pH < 3,3; jonike (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 dhe anionike (DCH- ose DC2-) në 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表面的相关结构可能会发生静电衹盜会阳离子、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+)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 会 会 发生 静电 ， 并 可能 以 阳离子 阳离子 两 和 阴 离子 形式 ， ， 分子 在 在 在 在 在 在 时 时 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 两 两 性 和 阴 离子 ， ， ， 在 在 在 在 在 时 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 两 两 性 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 分子 分子 分子 分子 分子 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,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 ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI mund të вступать в электростатические взаимодействия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионовыл, катионов и ДЦГ3+) при рН < 3,3. Prandaj, funksione të ndryshme të DC dhe strukturave të lidhura me të në sipërfaqen e përbërjes rGO/nZVI mund të hyjnë në ndërveprime elektrostatike dhe të ekzistojnë në formën e kationeve, zwiterioneve dhe anioneve, ndërsa molekulat DC janë kationike (DCH3+) në pH < 3.3. Në ditët e sotme është shfaqur цвитер-јона (DCH20) me 3,3 < pH < 7,7 dhe aniona (DCH- ose DC2-) me pH 7,7. Ekziston si një zwitterion (DCH20) në 3,3 < pH < 7,7 dhe një anion (DCH- ose DC2-) në pH 7,7.Me një rritje të pH nga 3 në 7, kapaciteti i absorbimit dhe efikasiteti i heqjes së DC u rrit nga 11,2 mg/g (56%) në 17 mg/g (85%) (Fig. 6C). Megjithatë, ndërsa pH u rrit në 9 dhe 11, kapaciteti i absorbimit dhe efikasiteti i heqjes u ul disi, nga 10.6 mg/g (53%) në 6 mg/g (30%), respektivisht. Me një rritje të pH nga 3 në 7, DC-të ekzistonin kryesisht në formën e zwiterioneve, gjë që i bëri ato pothuajse jo-elektrostatike ose të zmbrapsura me kompozita rGO/nZVI, kryesisht nga ndërveprimi elektrostatik. Me rritjen e pH mbi 8.2, sipërfaqja e adsorbentit u ngarkua negativisht, kështu që kapaciteti i absorbimit u ul dhe u ul për shkak të zmbrapsjes elektrostatike midis doksiciklinës së ngarkuar negativisht dhe sipërfaqes së adsorbentit. Ky trend sugjeron që adsorbimi i DC në përbërjet rGO/nZVI është shumë i varur nga pH dhe rezultatet tregojnë gjithashtu se kompozitat rGO/nZVI janë të përshtatshme si adsorbentë në kushte acidike dhe neutrale.
Efekti i temperaturës në përthithjen e një tretësire ujore të DC u krye në (25-55 ° C). Figura 7A tregon efektin e rritjes së temperaturës në efikasitetin e heqjes së antibiotikëve DC në rGO/nZVI, është e qartë se kapaciteti i largimit dhe kapaciteti adsorbues u rrit nga 83.44% dhe 13.9 mg/g në 47% dhe 7.83 mg/g. , respektivisht. Kjo rënie e ndjeshme mund të jetë për shkak të rritjes së energjisë termike të joneve DC, e cila çon në desorbim47.
Efekti i temperaturës në efikasitetin e largimit dhe kapacitetin adsorbues të CD në përbërjet rGO/nZVI (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Doza = 0.05 g], Doza adsorbent në Efikasitetin e Largimit dhe Efikasitetin e Largimit të Efektit CD të Përqendrimi fillestar në kapacitetin adsorbues dhe efikasitetin e heqjes së DC në përbërjen rGO/nSVI (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 g].
Në Fig. 7B. Një rritje në dozën e adsorbentit çoi në një ulje të kapacitetit të absorbimit nga 33.43 mg/g në 6.74 mg/g. Sidoqoftë, me një rritje të dozës së adsorbentit nga 0,01 g në 0,07 g, efikasiteti i heqjes rritet nga 66,8% në 96%, gjë që, në përputhje me rrethanat, mund të shoqërohet me një rritje të numrit të qendrave aktive në sipërfaqen e nanokompozitit.
U studiua efekti i përqendrimit fillestar në kapacitetin adsorbues dhe efikasitetin e largimit [25-100 mg L-1, 25°C, pH 7, doza 0.05 g]. Kur përqendrimi fillestar u rrit nga 25 mg L-1 në 100 mg L-1, përqindja e heqjes së përbërjes rGO/nZVI u ul nga 94,6% në 65% (Fig. 7C), ndoshta për shkak të mungesës së aktivit të dëshiruar faqet. . Përthith përqendrime të mëdha të DC49. Nga ana tjetër, me rritjen e përqendrimit fillestar, u rrit edhe kapaciteti i absorbimit nga 9.4 mg/g në 30 mg/g derisa të arrihet ekuilibri (Fig. 7D). Ky reagim i pashmangshëm është për shkak të një rritje të forcës lëvizëse me një përqendrim fillestar DC më të madh se rezistenca e transferimit të masës së joneve DC për të arritur sipërfaqen 50 të përbërjes rGO/nZVI.
Koha e kontaktit dhe studimet kinetike synojnë të kuptojnë kohën e ekuilibrit të adsorbimit. Së pari, sasia e DC e absorbuar gjatë 40 minutave të para të kohës së kontaktit ishte afërsisht gjysma e sasisë totale të absorbuar gjatë gjithë kohës (100 minuta). Ndërsa molekulat DC në tretësirë përplasen duke shkaktuar që ato të migrojnë me shpejtësi në sipërfaqen e përbërjes rGO/nZVI duke rezultuar në adsorbim të konsiderueshëm. Pas 40 min, adsorbimi DC u rrit gradualisht dhe ngadalë derisa ekuilibri u arrit pas 60 minutash (Fig. 7D). Meqenëse një sasi e arsyeshme absorbohet brenda 40 minutave të para, do të ketë më pak përplasje me molekulat DC dhe më pak vende aktive do të jenë të disponueshme për molekulat jo të adsorbuara. Prandaj, shkalla e përthithjes mund të reduktohet51.
Për të kuptuar më mirë kinetikën e përthithjes, u përdorën skicat e linjave të modeleve kinetike pseudo të rendit të parë (Fig. 8A), pseudo rendit të dytë (Fig. 8B) dhe Elovich (Fig. 8C). Nga parametrat e marrë nga studimet kinetike (Tabela S1), del qartë se modeli pseudosekonda është modeli më i mirë për përshkrimin e kinetikës së adsorbimit, ku vlera R2 është vendosur më e lartë se në dy modelet e tjera. Ekziston gjithashtu një ngjashmëri midis kapaciteteve të llogaritura të absorbimit (qe, cal). Rendi i pseudo-dytë dhe vlerat eksperimentale (qe, eksp.) janë dëshmi të mëtejshme se pseudo-rendi i dytë është një model më i mirë se modelet e tjera. Siç tregohet në tabelën 1, vlerat e α (shkalla fillestare e përthithjes) dhe β (konstanta e përthithjes) konfirmojnë se shkalla e përthithjes është më e lartë se shkalla e përthithjes, duke treguar se DC tenton të absorbohet në mënyrë efikase në përbërjen rGO/nZVI52. .
Grafikët kinetikë të adsorbimit linear të rendit të pseudo të dytë (A), pseudo të rendit të parë (B) dhe Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 g ].
Studimet e izotermave të përthithjes ndihmojnë në përcaktimin e kapacitetit absorbues të adsorbentit (përbërja RGO/nRVI) në përqendrime të ndryshme adsorbimi (DC) dhe temperatura të sistemit. Kapaciteti maksimal i përthithjes u llogarit duke përdorur izotermën Langmuir, e cila tregonte se adsorbimi ishte homogjen dhe përfshinte formimin e një shtrese adsorbati në sipërfaqen e adsorbentit pa ndërveprim ndërmjet tyre53. Dy modele të tjera izotermike të përdorura gjerësisht janë modelet Freundlich dhe Temkin. Megjithëse modeli Freundlich nuk përdoret për të llogaritur kapacitetin e absorbimit, ai ndihmon për të kuptuar procesin heterogjen të përthithjes dhe se vendet e lira në adsorbent kanë energji të ndryshme, ndërsa modeli Temkin ndihmon për të kuptuar vetitë fizike dhe kimike të adsorbimit54.
Figura 9A-C tregojnë grafikët e linjës të modeleve Langmuir, Freindlich dhe Temkin, respektivisht. Vlerat R2 të llogaritura nga grafikët e linjës Freundlich (Fig. 9A) dhe Langmuir (Fig. 9B) dhe të paraqitura në tabelën 2 tregojnë se adsorbimi DC në përbërjen rGO/nZVI ndjek izotermën Freundlich (0.996) dhe Langmuir (0.988). modele dhe Temkin (0,985). Kapaciteti maksimal i absorbimit (qmax), i llogaritur duke përdorur modelin izotermik Langmuir, ishte 31.61 mg g-1. Për më tepër, vlera e llogaritur e faktorit të ndarjes pa dimension (RL) është midis 0 dhe 1 (0,097), duke treguar një proces të favorshëm adsorbimi. Përndryshe, konstanta e llogaritur e Freundlich (n = 2,756) tregon një preferencë për këtë proces absorbimi. Sipas modelit linear të izotermës së Temkinit (Fig. 9C), adsorbimi i DC në përbërjen rGO/nZVI është një proces adsorbimi fizik, pasi b është ˂ 82 kJ mol-1 (0,408)55. Megjithëse adsorbimi fizik zakonisht ndërmjetësohet nga forcat e dobëta të van der Waals-it, adsorbimi i rrymës direkte në përbërjet rGO/nZVI kërkon energji të ulëta të absorbimit [56, 57].
Izotermat lineare të adsorbimit Freundlich (A), Langmuir (B) dhe Temkin (C) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 g]. Skema e ekuacionit van't Hoff për adsorbimin DC nga kompozitat rGO/nZVI (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C dhe doza = 0,05 g].
Për të vlerësuar efektin e ndryshimit të temperaturës së reaksionit në heqjen e DC nga kompozitat rGO/nZVI, parametrat termodinamikë si ndryshimi i entropisë (ΔS), ndryshimi i entalpisë (ΔH) dhe ndryshimi i energjisë së lirë (ΔG) u llogaritën nga ekuacionet. 3 dhe 458.
ku \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – konstante e ekuilibrit termodinamik, Ce dhe CAe – rGO në tretësirë, përkatësisht /nZVI përqendrimet e DC në ekuilibër sipërfaqësor. R dhe RT janë konstanta e gazit dhe temperatura e adsorbimit, përkatësisht. Vizatimi i ln Ke kundrejt 1/T jep një vijë të drejtë (Fig. 9D) nga e cila mund të përcaktohen ∆S dhe ∆H.
Një vlerë negative ΔH tregon se procesi është ekzotermik. Nga ana tjetër, vlera ΔH është brenda procesit të adsorbimit fizik. Vlerat negative ΔG në Tabelën 3 tregojnë se përthithja është e mundur dhe spontane. Vlerat negative të ΔS tregojnë një renditje të lartë të molekulave adsorbente në ndërfaqen e lëngshme (Tabela 3).
Tabela 4 krahason përbërjen rGO/nZVI me adsorbentë të tjerë të raportuar në studimet e mëparshme. Është e qartë se përbërja VGO/nCVI ka një kapacitet të lartë absorbues dhe mund të jetë një material premtues për heqjen e antibiotikëve DC nga uji. Përveç kësaj, adsorbimi i kompoziteve rGO/nZVI është një proces i shpejtë me një kohë ekuilibri prej 60 min. Vetitë e shkëlqyera të absorbimit të përbërjeve rGO/nZVI mund të shpjegohen me efektin sinergjik të rGO dhe nZVI.
Figura 10A, B ilustrojnë mekanizmin racional për heqjen e antibiotikëve DC nga komplekset rGO/nZVI dhe nZVI. Sipas rezultateve të eksperimenteve mbi efektin e pH në efikasitetin e adsorbimit DC, me një rritje të pH nga 3 në 7, adsorbimi i DC në përbërjen rGO/nZVI nuk kontrollohej nga ndërveprimet elektrostatike, pasi vepronte si zwitterion; prandaj, një ndryshim në vlerën e pH nuk ka ndikuar në procesin e përthithjes. Më pas, mekanizmi i adsorbimit mund të kontrollohet nga ndërveprimet jo-elektrostatike si lidhja hidrogjenore, efektet hidrofobike dhe ndërveprimet e grumbullimit π-π midis përbërjes rGO/nZVI dhe DC66. Dihet mirë se mekanizmi i adsorbateve aromatike në sipërfaqet e grafenit të shtresuar është shpjeguar nga ndërveprimet e grumbullimit π–π si forca kryesore lëvizëse. Kompoziti është një material i shtresuar i ngjashëm me grafenin me një maksimum absorbimi në 233 nm për shkak të tranzicionit π-π*. Bazuar në praninë e katër unazave aromatike në strukturën molekulare të adsorbatit DC, ne supozuam se ekziston një mekanizëm i ndërveprimit të grumbullimit π-π midis DC aromatike (p-pranuesi i elektroneve) dhe rajonit të pasur me p-elektrone në sipërfaqen RGO. /nZVI kompozita. Përveç kësaj, siç tregohet në fig. 10B, studimet FTIR u kryen për të studiuar ndërveprimin molekular të kompoziteve rGO/nZVI me DC, dhe spektrat FTIR të kompoziteve rGO/nZVI pas adsorbimit DC tregohen në figurën 10B. 10b. Vërehet një kulm i ri në 2111 cm-1, që i përgjigjet dridhjes kornizë të lidhjes C=C, e cila tregon praninë e grupeve funksionale organike përkatëse në sipërfaqen prej 67 rGO/nZVI. Majat e tjera zhvendosen nga 1561 në 1548 cm-1 dhe nga 1399 në 1360 cm-1, gjë që konfirmon gjithashtu se ndërveprimet π-π luajnë një rol të rëndësishëm në përthithjen e grafenit dhe ndotësve organikë68,69. Pas adsorbimit DC, intensiteti i disa grupeve që përmbajnë oksigjen, si OH, u ul në 3270 cm-1, gjë që sugjeron se lidhja hidrogjenore është një nga mekanizmat e adsorbimit. Kështu, bazuar në rezultatet, adsorbimi DC në përbërjen rGO/nZVI ndodh kryesisht për shkak të ndërveprimeve të grumbullimit π-π dhe lidhjeve H.
Mekanizmi racional i adsorbimit të antibiotikëve DC nga komplekset rGO/nZVI dhe nZVI (A). Spektrat e adsorbimit FTIR të DC në rGO/nZVI dhe nZVI (B).
Intensiteti i brezave të përthithjes së nZVI në 3244, 1615, 1546 dhe 1011 cm-1 u rrit pas adsorbimit DC në nZVI (Fig. 10B) në krahasim me nZVI, i cili duhet të lidhet me ndërveprimin me grupet e mundshme funksionale të acidit karboksilik Grupet O në DC. Megjithatë, kjo përqindje më e ulët e transmetimit në të gjitha brezat e vëzhguar nuk tregon ndonjë ndryshim të rëndësishëm në efikasitetin e adsorbimit të adsorbentit fitosintetik (nZVI) krahasuar me nZVI përpara procesit të adsorbimit. Sipas disa kërkimeve për heqjen e DC me nZVI71, kur nZVI reagon me H2O, elektronet lirohen dhe më pas H+ përdoret për të prodhuar hidrogjen aktiv shumë të reduktueshëm. Së fundi, disa komponime kationike pranojnë elektrone nga hidrogjeni aktiv, duke rezultuar në -C=N dhe -C=C-, që i atribuohet ndarjes së unazës së benzenit.
Koha e postimit: Nëntor-14-2022