Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS. Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ihatag ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Niini nga trabaho, ang rGO/nZVI composites gi-synthesize sa unang higayon gamit ang simple ug environment friendly nga pamaagi gamit ang Sophora yellowish leaf extract isip reducing agent ug stabilizer aron masunod ang mga prinsipyo sa "green" chemistry, sama sa dili kaayo makadaot nga kemikal nga synthesis. Daghang mga himan ang gigamit sa pag-validate sa malampuson nga synthesis sa mga komposit, sama sa SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, ug potensyal sa zeta, nga nagpakita sa malampuson nga composite fabrication. Ang kapasidad sa pagtangtang sa mga composite sa nobela ug puro nZVI sa lainlaing pagsugod nga konsentrasyon sa antibiotic doxycycline gitandi sa pag-imbestigar sa synergistic nga epekto tali sa rGO ug nZVI. Ubos sa mga kondisyon sa pagtangtang sa 25mg L-1, 25 ° C ug 0.05g, ang adsorptive removal rate sa puro nZVI maoy 90%, samtang ang adsorptive removal rate sa doxycycline sa rGO/nZVI composite miabot sa 94.6%, nga nagpamatuod nga nZVI ug rGO . Ang proseso sa adsorption katumbas sa usa ka pseudo-ikaduha nga pagkahan-ay ug maayo nga uyon sa modelo sa Freundlich nga adunay maximum nga kapasidad sa adsorption nga 31.61 mg g-1 sa 25 °C ug pH 7. Gisugyot ang usa ka makatarunganon nga mekanismo alang sa pagtangtang sa DC. Dugang pa, ang reusability sa rGO/nZVI composite mao ang 60% human sa unom ka sunod-sunod nga regeneration cycles.
Ang kanihit sa tubig ug polusyon karon usa ka seryoso nga hulga sa tanan nga mga nasud. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang polusyon sa tubig, labi na ang polusyon sa antibiotic, miuswag tungod sa pagtaas sa produksiyon ug pagkonsumo sa panahon sa pandemya sa COVID-191,2,3. Busa, ang pagpalambo sa usa ka epektibo nga teknolohiya alang sa pagwagtang sa mga antibiotics sa wastewater usa ka dinalian nga buluhaton.
Usa sa resistant nga semi-synthetic antibiotics gikan sa tetracycline group mao ang doxycycline (DC)4,5. Gikataho nga ang DC residues sa groundwater ug surface waters dili ma-metabolize, 20-50% lang ang na-metabolize ug ang uban ipagawas sa environment, hinungdan sa grabeng environmental ug health problems6.
Ang pagkaladlad sa DC sa ubos nga lebel makapatay sa aquatic photosynthetic microorganisms, makahulga sa pagkaylap sa antimicrobial bacteria, ug makadugang sa antimicrobial resistance, busa kini nga kontaminante kinahanglang tangtangon gikan sa wastewater. Ang natural nga pagkadaot sa DC sa tubig usa ka hinay kaayo nga proseso. Ang mga proseso sa physico-kemikal sama sa photolysis, biodegradation ug adsorption mahimo lamang nga madaot sa ubos nga konsentrasyon ug sa ubos kaayo nga mga rate7,8. Bisan pa, ang labing ekonomikanhon, yano, mahigalaon sa kalikopan, dali nga pagdumala ug episyente nga pamaagi mao ang adsorption9,10.
Ang Nano zero valent iron (nZVI) kay gamhanan kaayo nga materyal nga makatangtang sa daghang antibiotic gikan sa tubig, lakip na ang metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, chloramphenicol, ug tetracycline. Kini nga abilidad tungod sa katingad-an nga mga kabtangan nga naa sa nZVI, sama sa taas nga reaktibo, dako nga lugar sa nawong, ug daghang mga lugar nga nagbugkos sa gawas11. Bisan pa, ang nZVI dali nga magtipon sa tubig nga media tungod sa mga pwersa sa van der Wells ug taas nga magnetic properties, nga nagpamenos sa pagka-epektibo niini sa pagtangtang sa mga kontaminante tungod sa pagporma sa mga lut-od sa oxide nga nagpugong sa reaktibo sa nZVI10,12. Ang agglomeration sa nZVI nga mga partikulo mahimong mapakunhod pinaagi sa pag-usab sa ilang mga ibabaw nga adunay mga surfactant ug polymers o pinaagi sa paghiusa kanila sa ubang mga nanomaterial sa porma sa mga composite, nga napamatud-an nga usa ka praktikal nga pamaagi aron mapalambo ang ilang kalig-on sa palibot13,14.
Ang Graphene usa ka duha ka dimensyon nga carbon nanomaterial nga gilangkoban sa sp2-hybridized nga mga atomo sa carbon nga gihan-ay sa usa ka honeycomb lattice. Kini adunay usa ka dako nga lugar sa ibabaw, mahinungdanon nga mekanikal nga kusog, maayo kaayo nga electrocatalytic nga kalihokan, taas nga thermal conductivity, paspas nga electron mobility, ug usa ka angay nga carrier nga materyal sa pagsuporta sa dili organikong nanoparticle sa ibabaw niini. Ang kombinasyon sa mga metal nga nanoparticle ug graphene mahimong molapas pag-ayo sa tagsa-tagsa nga mga benepisyo sa matag materyal ug, tungod sa iyang labaw nga pisikal ug kemikal nga mga kabtangan, naghatag og usa ka labing maayo nga pag-apod-apod sa nanoparticle alang sa mas episyente nga pagtambal sa tubig15.
Ang mga extract sa tanum mao ang labing maayo nga alternatibo sa makadaot nga kemikal nga mga ahente sa pagkunhod nga sagad gigamit sa synthesis sa pagkunhod sa graphene oxide (rGO) ug nZVI tungod kay kini magamit, barato, usa ka lakang, luwas sa kalikopan, ug magamit ingon mga ahente sa pagkunhod. sama sa flavonoids ug phenolic compounds naglihok usab isip usa ka stabilizer. Busa, ang Atriplex halimus L. leaf extract gigamit isip usa ka pag-ayo ug panapos nga ahente alang sa synthesis sa rGO/nZVI composites niini nga pagtuon. Ang Atriplex halimus gikan sa pamilyang Amaranthaceae usa ka perennial shrub nga mahigugmaon sa nitroheno nga adunay lapad nga geographic range16.
Sumala sa anaa nga literatura, ang Atriplex halimus (A. halimus) unang gigamit sa paghimo sa rGO/nZVI composites isip ekonomikanhon ug mahigalaon nga pamaagi sa synthesis. Busa, ang tumong niini nga trabaho naglangkob sa upat ka bahin: (1) phytosynthesis sa rGO/nZVI ug parental nZVI composites gamit ang A. halimus aquatic leaf extract, (2) characterization sa phytosynthesized composites gamit ang daghang pamaagi aron makumpirma ang ilang malampuson nga fabrication, (3) ) tun-i ang synergistic nga epekto sa rGO ug nZVI sa adsorption ug pagtangtang sa mga organic contaminants sa doxycycline antibiotics ubos sa lain-laing mga parameter sa reaksyon, pag-optimize sa mga kondisyon sa proseso sa adsorption, (3) pag-imbestigar sa mga composite nga materyales sa nagkalain-laing padayon nga mga pagtambal human sa proseso sa pagproseso.
Doxycycline hydrochloride (DC, MM = 480.90, kemikal nga pormula C22H24N2O · HCl, 98%), iron chloride hexahydrate (FeCl3.6H2O, 97%), graphite powder nga gipalit gikan sa Sigma-Aldrich, USA. Ang sodium hydroxide (NaOH, 97%), ethanol (C2H5OH, 99.9%) ug hydrochloric acid (HCl, 37%) gipalit gikan sa Merck, USA. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 ug MgCl2 gipalit gikan sa Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Ang tanan nga mga reagents adunay taas nga analitikal nga kaputli. Ang double-distilled nga tubig gigamit sa pag-andam sa tanang tubigon nga solusyon.
Ang mga representante nga mga specimen sa A. halimus nakolekta gikan sa ilang natural nga pinuy-anan sa Nile Delta ug mga yuta ubay sa baybayon sa Mediteranyo sa Egypt. Ang materyal sa tanum gikolekta subay sa magamit nga nasyonal ug internasyonal nga mga panudlo17. Si Prof. Manal Fawzi nakaila sa mga espesimen sa tanom sumala sa Boulos18, ug ang Departamento sa Environmental Sciences sa Alexandria University nagtugot sa pagkolekta sa gitun-an nga mga espisye sa tanom alang sa siyentipikong katuyoan. Ang mga sample voucher gihimo sa Tanta University Herbarium (TANE), voucher nos. 14 122–14 127, usa ka publikong herbarium nga naghatag ug access sa mga gideposito nga materyales. Dugang pa, aron makuha ang abog o hugaw, putlon ang mga dahon sa tanum ngadto sa gagmay nga mga piraso, hugasan sa 3 ka beses gamit ang gripo ug distilled nga tubig, ug dayon uga sa 50 ° C. Ang tanum gidugmok, 5 g sa pinong pulbos gipaunlod sa 100 ml nga distilled nga tubig ug gipalihok sa 70 ° C sa 20 min aron makakuha usa ka kinuha. Ang nakuha nga extract sa Bacillus nicotianae gisala pinaagi sa Whatman filter nga papel ug gitipigan sa limpyo ug sterilized nga mga tubo sa 4 ° C alang sa dugang nga paggamit.
Sama sa gipakita sa Figure 1, ang GO gihimo gikan sa graphite powder pinaagi sa giusab nga pamaagi sa Hummers. Ang 10 mg sa GO powder gisabwag sa 50 ml nga deionized nga tubig alang sa 30 min ubos sa sonication, ug dayon 0.9 g sa FeCl3 ug 2.9 g sa NaAc ang gisagol sa 60 min. Ang 20 ml nga atriplex leaf extract gidugang sa stirred solution nga adunay stirring ug gibiyaan sa 80 ° C sulod sa 8 ka oras. Ang resulta nga itom nga suspensyon gisala. Ang giandam nga nanocomposites gihugasan sa ethanol ug bidistilled nga tubig ug dayon gipauga sa usa ka vacuum oven sa 50 ° C sulod sa 12 ka oras.
Schematic ug digital nga mga litrato sa berde nga synthesis sa rGO / nZVI ug nZVI complexes ug pagtangtang sa DC antibiotics gikan sa kontaminado nga tubig gamit ang Atriplex halimus extract.
Sa mubo, ingon sa gipakita sa Fig. 1, 10 ml sa usa ka puthaw chloride solusyon nga adunay sulod nga 0.05 M Fe3+ ions gidugang dropwise ngadto sa 20 ml sa usa ka mapait nga dahon kinuha solusyon alang sa 60 minutos uban sa kasarangan nga pagpainit ug stirring, ug unya ang solusyon mao ang centrifuged sa. 14,000 rpm (Hermle , 15,000 rpm) sulod sa 15 ka minuto aron mahatagan ang itom nga mga partikulo, nga dayon hugasan sa 3 ka beses nga adunay ethanol ug distilled nga tubig ug dayon gipauga sa usa ka vacuum oven sa 60 ° C. sa tibuok gabii.
Ang plant-synthesized rGO/nZVI ug nZVI composites gihulagway pinaagi sa UV-visible spectroscopy (T70/T80 series UV/Vis spectrophotometers, PG Instruments Ltd, UK) sa scanning range nga 200-800 nm. Aron pag-analisar sa topograpiya ug gidak-on nga pag-apod-apod sa rGO / nZVI ug nZVI composites, TEM spectroscopy (JOEL, JEM-2100F, Japan, accelerating voltage 200 kV) gigamit. Aron masusi ang mga functional nga grupo nga mahimong maapil sa mga extract sa tanum nga responsable sa proseso sa pagbawi ug pag-stabilize, ang FT-IR spectroscopy gihimo (JASCO spectrometer sa sakup nga 4000-600 cm-1). Dugang pa, ang usa ka zeta potential analyzer (Zetasizer Nano ZS Malvern) gigamit sa pagtuon sa surface charge sa synthesized nanomaterials. Para sa X-ray diffraction measurements sa powdered nanomaterials, gigamit ang X-ray diffractometer (X'PERT PRO, Netherlands), nga naglihok sa kasamtangan (40 mA), boltahe (45 kV) sa 2θ range gikan sa 20° ngadto sa 80 ° ug CuKa1 radiation (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao). Ang energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) (modelo nga JEOL JSM-IT100) maoy responsable sa pagtuon sa elemental nga komposisyon sa pagkolekta sa Al K-α monochromatic X-rays gikan -10 ngadto sa 1350 eV sa XPS, spot size 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, USA) ang transmission energy sa tibuok spectrum mao ang 200 eV ug ang pig-ot nga spectrum mao ang 50 eV. Ang sampol sa pulbos gipugos sa usa ka tighupot sa sampol, nga gibutang sa usa ka vacuum chamber. Ang C 1 s spectrum gigamit isip usa ka pakisayran sa 284.58 eV aron mahibal-an ang nagbugkos nga kusog.
Ang mga eksperimento sa adsorption gihimo aron sulayan ang pagka-epektibo sa mga synthesized rGO / nZVI nanocomposites sa pagtangtang sa doxycycline (DC) gikan sa tubigon nga mga solusyon. Ang mga eksperimento sa adsorption gihimo sa 25 ml Erlenmeyer flasks sa usa ka kusog nga pag-uyog nga 200 rpm sa usa ka orbital shaker (Stuart, Orbital Shaker / SSL1) sa 298 K. Pinaagi sa pagtunaw sa DC stock solution (1000 ppm) nga adunay bidistilled nga tubig. Aron masusi ang epekto sa rGO / nSVI dosis sa adsorption efficiency, nanocomposites sa lain-laing mga gibug-aton (0.01-0.07 g) gidugang ngadto sa 20 ml sa DC solusyon. Aron matun-an ang kinetics ug adsorption isotherms, ang 0.05 g sa adsorbent gituslob sa tubig nga solusyon sa CD nga adunay inisyal nga konsentrasyon (25-100 mg L-1). Ang epekto sa pH sa pagtangtang sa DC gitun-an sa pH (3-11) ug usa ka inisyal nga konsentrasyon sa 50 mg L-1 sa 25°C. I-adjust ang pH sa sistema pinaagi sa pagdugang og gamay nga kantidad sa HCl o NaOH nga solusyon (Crison pH meter, pH meter, pH 25). Dugang pa, ang impluwensya sa temperatura sa reaksyon sa mga eksperimento sa adsorption sa range nga 25-55 ° C gisusi. Ang epekto sa kalig-on sa ionic sa proseso sa adsorption gitun-an pinaagi sa pagdugang sa nagkalain-laing mga konsentrasyon sa NaCl (0.01-4 mol L-1) sa inisyal nga konsentrasyon sa DC nga 50 mg L-1, pH 3 ug 7), 25 ° C, ug usa ka adsorbent nga dosis nga 0.05 g. Ang adsorption sa non-adsorbed DC gisukod gamit ang dual beam UV-Vis spectrophotometer (T70/T80 series, PG Instruments Ltd, UK) nga adunay 1.0 cm path length quartz cuvettes sa maximum wavelengths (λmax) sa 270 ug 350 nm. Ang porsyento nga pagtangtang sa DC antibiotics (R%; Eq. 1) ug ang adsorption nga kantidad sa DC, qt, Eq. 2 (mg/g) gisukod gamit ang mosunod nga equation.
diin ang %R mao ang kapasidad sa pagtangtang sa DC (%), Co ang inisyal nga konsentrasyon sa DC sa oras nga 0, ug ang C mao ang konsentrasyon sa DC sa oras nga t, matag usa (mg L-1).
diin ang qe mao ang gidaghanon sa DC adsorbed kada yunit nga masa sa adsorbent (mg g-1), Co ug Ce mao ang mga konsentrasyon sa zero nga oras ug sa equilibrium, matag usa (mg l-1), V mao ang gidaghanon sa solusyon (l) , ug m mao ang adsorption mass reagent (g).
Ang mga hulagway sa SEM (Fig. 2A-C) nagpakita sa lamellar morphology sa rGO / nZVI composite nga adunay spherical iron nanoparticle nga parehas nga nagkatag sa ibabaw niini, nga nagpakita sa malampuson nga pagdugtong sa nZVI NPs sa rGO surface. Dugang pa, adunay pipila ka mga wrinkles sa rGO nga dahon, nga nagpamatuod sa pagtangtang sa mga grupo nga adunay oxygen nga dungan sa pagpahiuli sa A. halimus GO. Kining dagkong mga wrinkles naglihok isip mga dapit alang sa aktibong pagkarga sa mga iron NPs. Ang mga hulagway sa nZVI (Fig. 2D-F) nagpakita nga ang spherical iron NPs nagkatibulaag kaayo ug wala mag-aggregate, nga tungod sa coating nga kinaiya sa mga botanikal nga sangkap sa kinuha sa tanom. Nagkalainlain ang gidak-on sa partikulo sulod sa 15-26 nm. Bisan pa, ang pipila nga mga rehiyon adunay usa ka mesoporous nga morpolohiya nga adunay istruktura sa mga bulge ug mga lungag, nga makahatag usa ka taas nga epektibo nga kapasidad sa adsorption sa nZVI, tungod kay mahimo nila nga madugangan ang posibilidad sa pag-trap sa mga molekula sa DC sa nawong sa nZVI. Sa diha nga ang Rosa Damascus extract gigamit alang sa pag-synthesis sa nZVI, ang nakuha nga mga NP dili managsama, nga adunay mga voids ug lain-laing mga porma, nga nagpamenos sa ilang kahusayan sa Cr(VI) adsorption ug nagdugang sa oras sa reaksyon 23. Ang mga resulta nahiuyon sa nZVI nga gi-synthesize gikan sa mga dahon sa oak ug mulberry, nga kasagaran mga spherical nanoparticle nga adunay lain-laing mga gidak-on sa nanometer nga walay klaro nga agglomeration.
SEM nga mga hulagway sa rGO / nZVI (AC), nZVI (D, E) nga mga composite ug EDX nga mga pattern sa nZVI / rGO (G) ug nZVI (H) composites.
Ang elemental nga komposisyon sa plant-synthesized rGO / nZVI ug nZVI composites gitun-an gamit ang EDX (Fig. 2G, H). Gipakita sa mga pagtuon nga ang nZVI gilangkuban sa carbon (38.29% sa masa), oxygen (47.41% sa masa) ug puthaw (11.84% sa masa), apan ang ubang mga elemento sama sa phosphorus24 anaa usab, nga makuha gikan sa mga extract sa tanom. Dugang pa, ang taas nga porsyento sa carbon ug oxygen tungod sa presensya sa mga phytochemical gikan sa mga extract sa tanum sa subsurface nZVI samples. Kini nga mga elemento parehas nga giapod-apod sa rGO apan sa lainlaing mga ratios: C (39.16 wt%), O (46.98 wt%) ug Fe (10.99 wt%), ang EDX rGO / nZVI nagpakita usab sa presensya sa ubang mga elemento sama sa S, nga mahimong nakig-uban sa mga kinuha sa tanom, gigamit. Ang kasamtangan nga C: O ratio ug iron content sa rGO/nZVI composite gamit ang A. halimus mas maayo pa kay sa paggamit sa eucalyptus leaf extract, kay kini nagpaila sa komposisyon sa C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) ug Fe (8.27 wt.%). wt %) 25. Nataša et al., 2022 nagtaho sa usa ka susama nga elemento nga komposisyon sa nZVI synthesized gikan sa oak ug mulberry dahon ug gipamatud-an nga polyphenol nga mga grupo ug uban pang mga molekula nga anaa sa dahon kinuha mao ang responsable alang sa pagkunhod sa proseso.
Ang morpolohiya sa nZVI nga gi-synthesize sa mga tanum (Fig. S2A,B) kay spherical ug partially irregular, nga adunay average nga gidak-on sa partikulo nga 23.09 ± 3.54 nm, bisan pa niana ang mga chain aggregate naobserbahan tungod sa mga pwersa sa van der Waals ug ferromagnetism. Kining kasagarang granular ug spherical nga porma sa partikulo nahiuyon sa mga resulta sa SEM. Ang susama nga obserbasyon nakit-an ni Abdelfatah et al. sa 2021 sa dihang ang castor bean leaf extract gigamit sa synthesis sa nZVI11. Ang Ruelas tuberosa leaf extract NPs nga gigamit isip reducing agent sa nZVI aduna usab spherical nga porma nga adunay diyametro nga 20 ngadto sa 40 nm26.
Ang Hybrid rGO / nZVI composite TEM nga mga hulagway (Fig. S2C-D) nagpakita nga ang rGO usa ka basal nga eroplano nga adunay marginal folds ug wrinkles nga naghatag og daghang loading sites alang sa nZVI NPs; kini nga lamellar morphology nagpamatuod usab sa malampuson nga paghimo sa rGO. Dugang pa, ang nZVI NPs adunay usa ka spherical nga porma nga adunay mga gidak-on sa partikulo gikan sa 5.32 ngadto sa 27 nm ug gilakip sa rGO layer nga adunay halos uniporme nga pagkatibulaag. Ang eucalyptus leaf extract gigamit sa pag-synthesize sa Fe NPs/rGO; Gipamatud-an usab sa mga resulta sa TEM nga ang mga wrinkles sa rGO layer nagpauswag sa pagkatibulaag sa Fe NPs labaw pa sa puro nga Fe NPs ug nagdugang sa reaktibo sa mga composite. Ang susamang mga resulta nakuha sa Bagheri et al. 28 sa dihang ang composite gihimo gamit ang ultrasonic nga mga teknik nga adunay average nga iron nanoparticle nga gidak-on nga gibana-bana nga 17.70 nm.
Ang FTIR spectra sa A. halimus, nZVI, GO, rGO, ug rGO/nZVI composites gipakita sa Fig. 3A. Ang presensya sa mga functional nga grupo sa nawong sa mga dahon sa A. halimus makita sa 3336 cm-1, nga katumbas sa polyphenols, ug 1244 cm-1, nga katumbas sa carbonyl nga mga grupo nga gihimo sa protina. Ang ubang mga grupo sama sa alkanes sa 2918 cm-1, alkenes sa 1647 cm-1 ug CO-O-CO extensions sa 1030 cm-1 naobserbahan usab, nga nagsugyot sa presensya sa mga sangkap sa tanum nga nagsilbing sealing agent ug responsable sa pagkaayo. gikan sa Fe2+ ngadto sa Fe0 ug GO sa rGO29. Sa kinatibuk-an, ang nZVI spectra nagpakita sa parehas nga pagsuyup nga mga taluktok sama sa mapait nga mga asukal, apan adunay gamay nga pagbalhin nga posisyon. Ang usa ka grabe nga banda makita sa 3244 cm-1 nga may kalabutan sa OH stretching vibrations (phenols), usa ka peak sa 1615 katumbas sa C=C, ug ang mga banda sa 1546 ug 1011 cm-1 mitungha tungod sa pag-inat sa C=O (polyphenols ug flavonoids) , CN -mga grupo sa mga aromatic amine ug aliphatic amines naobserbahan usab sa 1310 cm-1 ug 1190 cm-1, matag usa13. Ang FTIR spectrum sa GO nagpakita sa presensya sa daghang mga high-intensity nga oxygen-containing nga mga grupo, lakip ang alkoxy (CO) stretching band sa 1041 cm-1, ang epoxy (CO) stretching band sa 1291 cm-1, C=O stretch. usa ka banda sa C=C stretching vibrations sa 1619 cm-1, usa ka band sa 1708 cm-1 ug usa ka lapad nga banda sa OH group stretching vibrations sa 3384 cm-1, nga gipamatud-an sa gipaayo nga pamaagi sa Hummers, nga malampusong nag-oxidize sa proseso sa graphite. Sa pagtandi sa rGO ug rGO/nZVI composite sa GO spectra, ang intensity sa pipila ka oxygen-containing groups, sama sa OH sa 3270 cm-1, mikunhod pag-ayo, samtang ang uban, sama sa C=O sa 1729 cm-1, bug-os. pagkunhod. nawala, nga nagpakita sa malampuson nga pagtangtang sa oksiheno nga adunay mga functional nga grupo sa GO pinaagi sa A. halimus extract. Ang bag-ong hait nga kinaiya nga mga taluktok sa rGO sa C=C tension naobserbahan sa palibot sa 1560 ug 1405 cm-1, nga nagpamatuod sa pagkunhod sa GO sa rGO. Ang mga kalainan gikan sa 1043 ngadto sa 1015 cm-1 ug gikan sa 982 ngadto sa 918 cm-1 ang naobserbahan, lagmit tungod sa paglakip sa tanom nga materyal31,32. Weng et al., 2018 usab nakamatikod sa usa ka mahinungdanon nga attenuation sa oxygenated functional nga mga grupo sa GO, nga nagpamatuod sa malampuson nga pagporma sa rGO pinaagi sa bioreduction, tungod kay eucalyptus leaf extracts, nga gigamit sa synthesize pagkunhod sa puthaw graphene oxide composites, nagpakita sa mas duol FTIR spectra sa tanom nga component functional nga mga grupo. 33 .
A. FTIR spectrum sa gallium, nZVI, rGO, GO, composite rGO/nZVI (A). Ang Roentgenogrammy naglangkob sa rGO, GO, nZVI ug rGO/nZVI (B).
Ang pagporma sa rGO / nZVI ug nZVI composites kadaghanan gipamatud-an sa X-ray diffraction patterns (Fig. 3B). Ang taas nga intensity nga Fe0 peak naobserbahan sa 2Ɵ 44.5°, katumbas sa index (110) (JCPDS no. 06–0696)11. Ang laing peak sa 35.1 ° sa (311) nga eroplano gipasangil sa magnetite Fe3O4, 63.2 ° mahimong nakig-uban sa Miller index sa (440) eroplano tungod sa presensya sa ϒ-FeOOH (JCPDS no. 17-0536)34. Ang X-ray pattern sa GO nagpakita ug hait nga peak sa 2Ɵ 10.3° ug laing peak sa 21.1°, nga nagpakita sa kompletong exfoliation sa graphite ug nagpasiugda sa presensya sa oxygen-containing groups sa ibabaw sa GO35. Ang mga composite pattern sa rGO ug rGO/nZVI nagtala sa pagkawala sa mga kinaiya nga GO peak ug ang pagporma sa halapad nga rGO peaks sa 2Ɵ 22.17 ug 24.7° alang sa rGO ug rGO/nZVI composites, matag usa, nga nagpamatuod sa malampuson nga pagbawi sa GO pinaagi sa mga extract sa tanom. Bisan pa, sa composite rGO / nZVI pattern, dugang nga mga taluktok nga may kalabutan sa lattice plane sa Fe0 (110) ug bcc Fe0 (200) naobserbahan sa 44.9 \ (^ \ circ \) ug 65.22 \ (^ \ circ \), matag usa .
Ang potensyal sa zeta mao ang potensyal tali sa usa ka ionic layer nga gilakip sa nawong sa usa ka partikulo ug usa ka tubig nga solusyon nga nagtino sa electrostatic nga mga kabtangan sa usa ka materyal ug nagsukod sa kalig-on niini37. Ang potensyal nga pag-analisa sa Zeta sa mga komposit nga nZVI, GO, ug rGO / nZVI nga hinimo sa tanum nagpakita sa ilang kalig-on tungod sa presensya sa negatibo nga mga singil sa -20.8, -22, ug -27.4 mV, matag usa, sa ilang nawong, ingon sa gipakita sa Figure S1A- C. . Ang ingon nga mga resulta nahiuyon sa daghang mga taho nga naghisgot nga ang mga solusyon nga adunay sulud nga mga partikulo nga adunay potensyal nga mga kantidad sa zeta nga ubos sa -25 mV sa kasagaran nagpakita sa usa ka taas nga lebel sa kalig-on tungod sa electrostatic repulsion tali sa kini nga mga partikulo. Ang kombinasyon sa rGO ug nZVI nagtugot sa composite nga makakuha og mas daghang negatibo nga mga singil ug sa ingon adunay mas taas nga kalig-on kay sa GO o nZVI lamang. Busa, ang panghitabo sa electrostatic repulsion mosangpot sa pagporma sa lig-on nga rGO / nZVI39 composite. Ang negatibo nga nawong sa GO nagtugot niini nga parehas nga magkatibulaag sa usa ka tubigon nga medium nga walay agglomeration, nga nagmugna og paborableng mga kondisyon alang sa interaksyon sa nZVI. Ang negatibo nga bayad mahimong nalangkit sa presensya sa lain-laing mga functional nga mga grupo sa mapait nga melon kinuha, nga nagpamatuod usab sa interaksyon tali sa GO ug puthaw precursors ug sa tanom kinuha sa pagporma rGO ug nZVI, sa tinagsa, ug ang rGO / nZVI complex. Kini nga mga compound sa tanum mahimo usab nga molihok ingon mga ahente sa capping, tungod kay gipugngan nila ang pagtipon sa mga resulta nga nanoparticle ug sa ingon nagdugang ang ilang kalig-on40.
Ang elemental nga komposisyon ug valence states sa nZVI ug rGO/nZVI composites gitino sa XPS (Fig. 4). Ang kinatibuk-ang pagtuon sa XPS nagpakita nga ang rGO/nZVI composite kasagaran gilangkoban sa mga elemento C, O, ug Fe, nga nahiuyon sa EDS mapping (Fig. 4F–H). Ang C1s spectrum naglangkob sa tulo ka peak sa 284.59 eV, 286.21 eV ug 288.21 eV nga nagrepresentar sa CC, CO ug C=O, matag usa. Ang O1s spectrum gibahin sa tulo ka mga taluktok, lakip ang 531.17 eV, 532.97 eV, ug 535.45 eV, nga gi-assign sa O=CO, CO, ug NO nga mga grupo, matag usa. Bisan pa, ang mga taluktok sa 710.43, 714.57 ug 724.79 eV nagtumong sa Fe 2p3/2, Fe+3 ug Fe p1/2, matag usa. Ang XPS spectra sa nZVI (Fig. 4C-E) nagpakita sa mga taluktok alang sa mga elemento C, O, ug Fe. Ang mga taluktok sa 284.77, 286.25, ug 287.62 eV nagpamatuod sa presensya sa iron-carbon alloys, ingon nga kini nagtumong sa CC, C-OH, ug CO, matag usa. Ang O1s spectrum katumbas sa tulo ka peak C–O/iron carbonate (531.19 eV), hydroxyl radical (532.4 eV) ug O–C=O (533.47 eV). Ang peak sa 719.6 gipasangil sa Fe0, samtang ang FeOOH nagpakita sa mga peak sa 717.3 ug 723.7 eV, dugang pa, ang peak sa 725.8 eV nagpakita sa presensya sa Fe2O342.43.
XPS nga mga pagtuon sa nZVI ug rGO/nZVI composites, matag usa (A, B). Bug-os nga spectra sa nZVI C1s (C), Fe2p (D), ug O1s (E) ug rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) composite.
Ang N2 adsorption/desorption isotherm (Fig. 5A, B) nagpakita nga ang nZVI ug rGO/nZVI composites iya sa type II. Dugang pa, ang espesipikong dapit sa nawong (SBET) sa nZVI misaka gikan sa 47.4549 ngadto sa 152.52 m2/g human sa pagbuta sa rGO. Kini nga resulta mahimong ipatin-aw pinaagi sa pagkunhod sa magnetic nga mga kabtangan sa nZVI human sa rGO blinding, sa ingon pagkunhod sa partikulo aggregation ug sa pagdugang sa ibabaw nga dapit sa mga composite. Dugang pa, ingon sa gipakita sa Fig. 5C, ang pore volume (8.94 nm) sa rGO / nZVI composite mas taas kay sa orihinal nga nZVI (2.873 nm). Kini nga resulta nahiuyon sa El-Monaem et al. 45 .
Aron masusi ang kapasidad sa adsorption sa pagtangtang sa DC tali sa rGO / nZVI composites ug sa orihinal nga nZVI depende sa pagtaas sa inisyal nga konsentrasyon, ang usa ka pagtandi gihimo pinaagi sa pagdugang sa usa ka kanunay nga dosis sa matag adsorbent (0.05 g) ngadto sa DC sa lain-laing mga inisyal nga konsentrasyon. Gisusi nga solusyon [25]. –100 mg l–1] sa 25°C. Gipakita sa mga resulta nga ang kahusayan sa pagtangtang (94.6%) sa rGO / nZVI composite mas taas kaysa sa orihinal nga nZVI (90%) sa usa ka ubos nga konsentrasyon (25 mg L-1). Bisan pa, kung ang pagsugod nga konsentrasyon nadugangan sa 100 mg L-1, ang pagkaayo sa pagtangtang sa rGO / nZVI ug ginikanan nZVI nahulog sa 70% ug 65%, matag usa (Figure 6A), nga mahimo’g tungod sa gamay nga aktibo nga mga site ug pagkadaot sa mga partikulo sa nZVI. Sa kasukwahi, ang rGO / nZVI nagpakita sa usa ka mas taas nga kahusayan sa pagtangtang sa DC, nga mahimong tungod sa usa ka synergistic nga epekto tali sa rGO ug nZVI, diin ang mga lig-on nga aktibo nga mga site nga magamit alang sa adsorption mas taas, ug sa kaso sa rGO / nZVI, labaw pa. Ang DC mahimong ma-adsorbed kay sa intact nZVI. Dugang pa, sa fig. Gipakita sa 6B nga ang kapasidad sa adsorption sa rGO / nZVI ug nZVI composites misaka gikan sa 9.4 mg / g ngadto sa 30 mg / g ug 9 mg / g, matag usa, nga adunay pagtaas sa inisyal nga konsentrasyon gikan sa 25-100 mg / L. -1.1 ngadto sa 28.73 mg g-1. Busa, ang rate sa pagtangtang sa DC negatibo nga may kalabotan sa inisyal nga konsentrasyon sa DC, nga tungod sa limitado nga gidaghanon sa mga sentro sa reaksyon nga gisuportahan sa matag adsorbent alang sa adsorption ug pagtangtang sa DC sa solusyon. Sa ingon, mahimong mahinapos gikan niini nga mga resulta nga ang rGO / nZVI composite adunay mas taas nga efficiency sa adsorption ug reduction, ug ang rGO sa komposisyon sa rGO / nZVI mahimong gamiton ingon nga usa ka adsorbent ug ingon nga usa ka carrier nga materyal.
Ang kahusayan sa pagtangtang ug kapasidad sa adsorption sa DC alang sa rGO / nZVI ug nZVI composite mao ang (A, B) [Co = 25 mg l-1-100 mg l-1, T = 25 °C, dosis = 0.05 g], pH. sa adsorption capacity ug DC removal efficiency sa rGO/nZVI composites (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3-11, T = 25°C, dosis = 0.05 g].
Ang solusyon pH usa ka kritikal nga hinungdan sa pagtuon sa mga proseso sa adsorption, tungod kay kini makaapekto sa lebel sa ionization, speciation, ug ionization sa adsorbent. Ang eksperimento gihimo sa 25 ° C nga adunay kanunay nga adsorbent nga dosis (0.05 g) ug usa ka inisyal nga konsentrasyon sa 50 mg L-1 sa pH range (3-11). Sumala sa usa ka pagrepaso sa literatura46, ang DC usa ka molekula nga amphiphilic nga adunay daghang mga ionizable nga functional nga mga grupo (phenols, amino nga mga grupo, alkohol) sa lainlaing lebel sa pH. Ingon usa ka sangputanan, ang lainlaing mga gimbuhaton sa DC ug ang mga may kalabutan nga istruktura sa ibabaw sa rGO / nZVI composite mahimong makig-interact sa electrostatically ug mahimong maglungtad ingon mga kation, zwitterion, ug anion, ang molekula sa DC naglungtad ingon cationic (DCH3 +) sa pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH <7.7 ug anionic (DCH− o DC2−) sa PH 7.7. Ingon usa ka sangputanan, ang lainlaing mga gimbuhaton sa DC ug ang mga may kalabutan nga istruktura sa ibabaw sa rGO / nZVI composite mahimong makig-interact sa electrostatically ug mahimong maglungtad ingon mga kation, zwitterion, ug anion, ang molekula sa DC naglungtad ingon cationic (DCH3 +) sa pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH <7.7 ug anionic (DCH- o DC2-) sa PH 7.7. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композита rGO/nZVI могут могут взаигут структур ут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК существует в виде катиона (DCH3+) пи3 цр ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 ug анионный (DCH- o DC2-) при pH 7,7. Ingon nga resulta, ang nagkalain-laing mga gimbuhaton sa DC ug may kalabutan nga mga istruktura sa ibabaw sa rGO / nZVI composite mahimong interaksyon electrostatically ug mahimong anaa sa porma sa mga cation, zwitterions, ug anion; ang molekula sa DC anaa isip cation (DCH3+) sa pH <3.3; ionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ug anionic (DCH- o DC2-) sa 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相互作用互作用互作用、两性离子和阴离子的形式存在，DC 分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+) 的形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7.因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可能 会 发生 静电 相互 ， 并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 分子 在 pH <3.3 时 阳离子 阳离子 阳离子 阳离子 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 ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI могут могут могут вступликтуть ствия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, а молекулы ДК являются катионными (+ДЦ3 рими (+ДЦ3 риными) Busa, ang lain-laing mga gimbuhaton sa DC ug may kalabutan nga mga istruktura sa ibabaw sa rGO / nZVI composite mahimong mosulod sa electrostatic interaksyon ug anaa sa porma sa mga cation, zwitterions, ug anion, samtang DC molekula cationic (DCH3 +) sa pH <3.3. Он существует виде цвиттер-иона (DCH20) kay 3,3 < pH < 7,7 ug аниона (DCH- o DC2-) kay pH 7,7. Anaa kini isip zwitterion (DCH20) sa 3.3 < pH <7.7 ug anion (DCH- o DC2-) sa pH 7.7.Uban sa usa ka pagtaas sa pH gikan sa 3 ngadto sa 7, ang adsorption kapasidad ug efficiency sa DC pagtangtang misaka gikan sa 11.2 mg/g (56%) ngadto sa 17 mg/g (85%) (Fig. 6C). Apan, samtang ang pH misaka ngadto sa 9 ug 11, ang adsorption kapasidad ug pagtangtang efficiency mikunhod medyo, gikan sa 10.6 mg/g (53%) ngadto sa 6 mg/g (30%), sa tinagsa. Uban sa usa ka pagtaas sa pH gikan sa 3 ngadto sa 7, DCs nag-una anaa sa porma sa zwitterions, nga naghimo kanila nga halos non-electrostatically nadani o repulsed uban sa rGO / nZVI composites, kasagaran pinaagi sa electrostatic interaksyon. Samtang ang pH misaka sa ibabaw sa 8.2, ang nawong sa adsorbent negatibo nga gikargahan, sa ingon ang adsorption nga kapasidad mikunhod ug mikunhod tungod sa electrostatic repulsion tali sa negatibo nga gikarga nga doxycycline ug sa nawong sa adsorbent. Kini nga uso nagsugyot nga ang DC adsorption sa rGO / nZVI composites nagsalig kaayo sa pH, ug ang mga resulta nagpakita usab nga ang rGO / nZVI composites angay isip adsorbents ubos sa acidic ug neutral nga kondisyon.
Ang epekto sa temperatura sa adsorption sa usa ka tubigon nga solusyon sa DC gihimo sa (25-55 ° C). Ang Figure 7A nagpakita sa epekto sa pagtaas sa temperatura sa pagkaayo sa pagtangtang sa DC antibiotics sa rGO/nZVI, klaro nga ang kapasidad sa pagtangtang ug kapasidad sa adsorption misaka gikan sa 83.44% ug 13.9 mg/g ngadto sa 47% ug 7.83 mg/g. , matag usa. Kini nga mahinungdanon nga pagkunhod mahimong tungod sa usa ka pagtaas sa kainit enerhiya sa DC ions, nga mosangpot sa desorption47.
Epekto sa Temperatura sa Efficiency sa Pagtangtang ug Adsorption Capacity sa CD sa rGO/nZVI Composites (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Dose = 0.05 g], Adsorbent Dose sa Removal Efficiency ug Removal Efficiency sa CD Epekto sa Inisyal nga Konsentrasyon sa kapasidad sa adsorption ug kahusayan sa pagtangtang sa DC sa rGO/nSVI composite (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25-100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dosis = 0.05 g].
Ang epekto sa pagdugang sa dosis sa composite adsorbent rGO / nZVI gikan sa 0.01 g ngadto sa 0.07 g sa pagtangtang efficiency ug adsorption kapasidad gipakita sa Fig. 7B. Ang pagtaas sa dosis sa adsorbent misangpot sa pagkunhod sa kapasidad sa adsorption gikan sa 33.43 mg/g ngadto sa 6.74 mg/g. Bisan pa, sa pagtaas sa adsorbent nga dosis gikan sa 0.01 g hangtod sa 0.07 g, ang kahusayan sa pagtangtang nagdugang gikan sa 66.8% hangtod sa 96%, nga, sa ingon, mahimo’g adunay kalabotan sa pagtaas sa gidaghanon sa mga aktibo nga sentro sa nanocomposite nga nawong.
Ang epekto sa inisyal nga konsentrasyon sa kapasidad sa adsorption ug kahusayan sa pagtangtang [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, dosis 0.05 g] gitun-an. Sa diha nga ang inisyal nga konsentrasyon misaka gikan sa 25 mg L-1 ngadto sa 100 mg L-1, ang pagtangtang porsyento sa rGO / nZVI composite mikunhod gikan sa 94.6% ngadto sa 65% (Fig. 7C), tingali tungod sa pagkawala sa gitinguha nga aktibo. mga site. . Adsorbs dako nga konsentrasyon sa DC49. Sa laing bahin, samtang ang inisyal nga konsentrasyon misaka, ang adsorption nga kapasidad misaka usab gikan sa 9.4 mg/g ngadto sa 30 mg/g hangtud maabot ang equilibrium (Fig. 7D). Kini nga dili kalikayan nga reaksyon tungod sa usa ka pagtaas sa puwersa sa pagmaneho nga adunay usa ka inisyal nga konsentrasyon sa DC nga labi pa sa DC ion mass transfer nga pagsukol aron maabot ang nawong 50 sa rGO / nZVI composite.
Ang oras sa pagkontak ug mga pagtuon sa kinetic nagtumong sa pagsabut sa oras sa panimbang sa adsorption. Una, ang gidaghanon sa DC nga na-adsorb sa unang 40 ka minuto sa oras sa pagkontak maoy gibana-bana nga katunga sa kinatibuk-ang kantidad nga na-adsorb sa tibuok panahon (100 ka minuto). Samtang ang mga molekula sa DC sa solusyon nagbangga hinungdan nga kini paspas nga molalin sa nawong sa rGO / nZVI komposit nga nagresulta sa hinungdanon nga adsorption. Human sa 40 min, ang DC adsorption misaka sa hinay-hinay ug hinay-hinay hangtud nga ang equilibrium maabot human sa 60 min (Fig. 7D). Tungod kay ang usa ka makatarunganon nga kantidad ma-adsorbed sulod sa unang 40 ka minuto, adunay gamay nga pagbangga sa mga molekula sa DC ug mas gamay nga aktibo nga mga site ang magamit alang sa mga non-adsorbed nga molekula. Busa, ang adsorption rate mahimong makunhuran51.
Aron mas masabtan ang adsorption kinetics, ang mga line plot sa pseudo first order (Fig. 8A), pseudo second order (Fig. 8B), ug Elovich (Fig. 8C) kinetic nga mga modelo gigamit. Gikan sa mga parameter nga nakuha gikan sa kinetic nga mga pagtuon (Table S1), kini nahimong tin-aw nga ang pseudosecond nga modelo mao ang pinakamaayo nga modelo alang sa paghulagway sa adsorption kinetics, diin ang R2 nga bili gibutang nga mas taas kay sa laing duha ka mga modelo. Adunay usab kaamgiran tali sa kalkulado nga mga kapasidad sa adsorption (qe, cal). Ang pseudo-second order ug ang experimental values (qe, exp.) dugang nga ebidensya nga ang pseudo-second order mas maayo nga modelo kay sa ubang mga modelo. Sama sa gipakita sa Talaan 1, ang mga kantidad sa α (inisyal nga adsorption rate) ug β (desorption constant) nagpamatuod nga ang adsorption rate mas taas kay sa desorption rate, nga nagpakita nga ang DC adunay maayo nga adsorb sa rGO/nZVI52 composite. .
Linear adsorption kinetic plots sa pseudo-second order (A), pseudo-first order (B) ug Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, dosis = 0.05 g ].
Ang mga pagtuon sa adsorption isotherms makatabang sa pagtino sa kapasidad sa adsorption sa adsorbent (RGO/nRVI composite) sa lain-laing adsorbate concentrations (DC) ug sistema sa temperatura. Ang maximum nga kapasidad sa adsorption gikalkulo gamit ang Langmuir isotherm, nga nagpakita nga ang adsorption homogenous ug naglakip sa pagporma sa usa ka adsorbate monolayer sa ibabaw sa adsorbent nga walay interaksyon tali kanila53. Duha pa ka kaylap nga gigamit nga isotherm nga mga modelo mao ang Freundlich ug Temkin nga mga modelo. Bisan tuod ang Freundlich nga modelo wala gigamit sa pagkalkulo sa kapasidad sa adsorption, kini makatabang sa pagsabut sa heterogeneous adsorption nga proseso ug nga ang mga bakante sa adsorbent adunay lain-laing mga kusog, samtang ang Temkin nga modelo makatabang sa pagsabut sa pisikal ug kemikal nga mga kabtangan sa adsorption54.
Ang mga numero 9A-C nagpakita sa mga laraw sa linya sa Langmuir, Freindlich, ug Temkin nga mga modelo, matag usa. Ang R2 nga mga kantidad nga kalkulado gikan sa Freundlich (Fig. 9A) ug Langmuir (Fig. 9B) nga mga laraw sa linya ug gipresentar sa Table 2 nagpakita nga ang DC adsorption sa rGO / nZVI composite nagsunod sa Freundlich (0.996) ug Langmuir (0.988) isotherm mga modelo ug Temkin (0.985). Ang pinakataas nga kapasidad sa adsorption (qmax), nga gikalkulo gamit ang Langmuir isotherm nga modelo, maoy 31.61 mg g-1. Dugang pa, ang kalkulado nga bili sa dimensionless separation factor (RL) anaa sa taliwala sa 0 ug 1 (0.097), nga nagpakita sa usa ka paborableng proseso sa adsorption. Kung dili, ang kalkulado nga kanunay nga Freundlich (n = 2.756) nagpakita sa usa ka gusto alang niini nga proseso sa pagsuyup. Sumala sa linear nga modelo sa Temkin isotherm (Fig. 9C), ang adsorption sa DC sa rGO/nZVI composite kay usa ka physical adsorption process, kay b is ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. Bisan kung ang pisikal nga adsorption sagad nga gipataliwala sa huyang nga mga pwersa sa van der Waals, ang direktang kasamtangan nga adsorption sa rGO / nZVI composite nanginahanglan ubos nga kusog sa adsorption [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B), ug Temkin (C) linear adsorption isotherms [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dosis = 0.05 g]. Plot sa van't Hoff equation para sa DC adsorption pinaagi sa rGO/nZVI composites (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C ug dosis = 0.05 g].
Aron masusi ang epekto sa pagbag-o sa temperatura sa reaksyon sa pagtangtang sa DC gikan sa rGO / nZVI composite, ang mga thermodynamic nga parameter sama sa pagbag-o sa entropy (ΔS), pagbag-o sa enthalpy (ΔH), ug pagbag-o sa libre nga enerhiya (ΔG) gikalkulo gikan sa mga equation. 3 ug 458.
diin \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – thermodynamic equilibrium constant, Ce ug CAe – rGO sa solusyon, sa tinagsa / nZVI DC konsentrasyon sa equilibrium sa ibabaw. R ug RT mao ang gas kanunay ug adsorption temperatura, sa tinagsa. Ang paglaraw sa ln Ke batok sa 1/T naghatag ug tul-id nga linya (Fig. 9D) diin matino ang ∆S ug ∆H.
Ang negatibo nga ΔH nga kantidad nagpakita nga ang proseso kay exothermic. Sa laing bahin, ang ΔH nga kantidad naa sa sulod sa proseso sa pisikal nga adsorption. Ang negatibo nga mga kantidad sa ΔG sa Talaan 3 nagpakita nga ang adsorption posible ug kusog. Ang negatibo nga mga kantidad sa ΔS nagpaila sa usa ka taas nga pag-order sa mga molekula sa adsorbent sa interface sa likido (Table 3).
Ang talaan 4 nagtandi sa rGO/nZVI composite sa ubang mga adsorbents nga gitaho sa miaging mga pagtuon. Klaro nga ang VGO/nCVI composite adunay taas nga adsorption capacity ug mahimong usa ka promising material para sa pagtangtang sa DC antibiotics gikan sa tubig. Dugang pa, ang adsorption sa rGO / nZVI composite usa ka paspas nga proseso nga adunay oras sa pagbalanse nga 60 min. Ang maayo kaayo nga mga kabtangan sa adsorption sa rGO / nZVI composites mahimong ipasabut sa synergistic nga epekto sa rGO ug nZVI.
Ang mga numero 10A, B naghulagway sa makatarunganon nga mekanismo alang sa pagtangtang sa DC antibiotics sa rGO / nZVI ug nZVI complexes. Sumala sa mga resulta sa mga eksperimento sa epekto sa pH sa efficiency sa DC adsorption, uban sa usa ka pagtaas sa pH gikan sa 3 ngadto sa 7, DC adsorption sa rGO/nZVI composite dili kontrolado sa electrostatic interaksyon, tungod kay kini naglihok ingon nga usa ka zwitterion; busa, ang usa ka pagbag-o sa pH nga kantidad wala makaapekto sa proseso sa adsorption. Pagkahuman, ang mekanismo sa adsorption mahimong kontrolado sa mga non-electrostatic nga interaksyon sama sa hydrogen bonding, hydrophobic effects, ug π-π stacking nga mga interaksyon tali sa rGO / nZVI composite ug DC66. Nahibal-an kaayo nga ang mekanismo sa mga aromatic adsorbates sa ibabaw sa layered graphene gipatin-aw pinaagi sa π–π stacking interactions isip nag-unang puwersa sa pagmaneho. Ang composite usa ka layered nga materyal nga susama sa graphene nga adunay maximum absorption sa 233 nm tungod sa π-π* nga transisyon. Base sa presensya sa upat ka humot nga mga singsing sa molekular nga estraktura sa DC adsorbate, among gi-hypothesize nga adunay mekanismo sa π-π-stacking interaction tali sa humot nga DC (π-electron acceptor) ug sa rehiyon nga dato sa π-electrons ngadto sa ibabaw sa RGO. /nZVI mga komposisyon. Dugang pa, ingon sa gipakita sa fig. 10B, ang mga pagtuon sa FTIR gihimo aron tun-an ang molekular nga interaksyon sa rGO / nZVI nga mga komposit nga adunay DC, ug ang FTIR spectra sa rGO / nZVI nga mga komposisyon pagkahuman sa DC adsorption gipakita sa Figure 10B. 10b. Ang usa ka bag-ong peak naobserbahan sa 2111 cm-1, nga katumbas sa framework vibration sa C = C bond, nga nagpakita sa presensya sa mga katugbang nga organikong functional nga mga grupo sa ibabaw sa 67 rGO / nZVI. Ang ubang mga taluktok mibalhin gikan sa 1561 ngadto sa 1548 cm-1 ug gikan sa 1399 ngadto sa 1360 cm-1, nga nagpamatuod usab nga ang mga interaksyon sa π-π adunay importante nga papel sa adsorption sa graphene ug organic pollutants68,69. Human sa DC adsorption, ang intensity sa pipila ka oxygen-containing groups, sama sa OH, mikunhod ngadto sa 3270 cm-1, nga nagsugyot nga ang hydrogen bonding usa sa mga mekanismo sa adsorption. Busa, base sa mga resulta, ang DC adsorption sa rGO / nZVI composite mahitabo nag-una tungod sa π-π stacking interactions ug H-bonds.
Rational nga mekanismo sa adsorption sa DC antibiotics pinaagi sa rGO / nZVI ug nZVI complexes (A). FTIR adsorption spectra sa DC sa rGO / nZVI ug nZVI (B).
Ang intensity sa absorption bands sa nZVI sa 3244, 1615, 1546, ug 1011 cm-1 misaka human sa DC adsorption sa nZVI (Fig. 10B) kon itandi sa nZVI, nga kinahanglan nga may kalabutan sa interaksyon sa posible nga functional nga mga grupo sa carboxylic acid O mga grupo sa DC. Bisan pa, kini nga ubos nga porsyento sa transmission sa tanan nga naobserbahan nga mga banda nagpakita nga wala’y hinungdanon nga pagbag-o sa kahusayan sa adsorption sa phytosynthetic adsorbent (nZVI) kumpara sa nZVI sa wala pa ang proseso sa adsorption. Sumala sa pipila ka panukiduki sa pagtangtang sa DC nga adunay nZVI71, kung ang nZVI mo-react sa H2O, ang mga electron gipagawas ug dayon ang H+ gigamit aron makahimo og labi ka maminusan nga aktibo nga hydrogen. Sa kataposan, ang ubang mga cationic compound modawat sa mga electron gikan sa aktibong hydrogen, nga miresulta sa -C=N ug -C=C-, nga gipasangil sa pagkabahin sa benzene ring.
Oras sa pag-post: Nob-14-2022