Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com. Chan eil mòran taic CSS aig an tionndadh brobhsair a tha thu a’ cleachdadh. Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer). Anns an eadar-ama, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bheir sinn seachad an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
Anns an obair seo, chaidh composites rGO / nZVI a cho-chur airson a’ chiad uair a’ cleachdadh modh sìmplidh agus càirdeil don àrainneachd a’ cleachdadh earrann duille buidhe Sophora mar àidseant lughdachaidh agus stàball gus cumail ri prionnsapalan ceimigeachd “uaine”, leithid synthesis ceimigeach nach robh cho cronail. Chaidh grunn innealan a chleachdadh gus synthesis soirbheachail de choimeasgaidhean a dhearbhadh, leithid comas SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, agus zeta, a tha a’ comharrachadh saothrachadh cothlamadh soirbheachail. Chaidh coimeas a dhèanamh eadar comas toirt air falbh na stuthan ùra agus nZVI fìor-ghlan aig diofar chruinneachaidhean tòiseachaidh den doxycycline antibiotic gus sgrùdadh a dhèanamh air a’ bhuaidh synergistic eadar rGO agus nZVI. Fo chumhachan toirt air falbh 25mg L-1, 25 ° C agus 0.05g, bha an ìre toirt air falbh adsorptive de nZVI fìor-ghlan aig 90%, agus ràinig an ìre toirt air falbh adsorptive de doxycycline leis an rGO / nZVI compote 94.6%, a’ dearbhadh sin nZVI agus rGO . Tha am pròiseas sèididh a' freagairt ri òrdugh pseudo-second agus tha e ann an deagh chòrdadh ris a' mhodail Freundlich le comas asrachaidh as àirde de 31.61 mg g-1 aig 25 °C agus pH 7. Tha dòigh reusanta air a mholadh airson DC a thoirt air falbh. A bharrachd air an sin, b’ e ath-chleachdadh an stuth rGO / nZVI 60% às deidh sia cuairtean ath-nuadhachaidh leantainneach.
Tha gainnead uisge agus truailleadh a-nis na chunnart mòr dha gach dùthaich. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha truailleadh uisge, gu sònraichte truailleadh antibiotic, air a dhol suas mar thoradh air barrachd cinneasachaidh agus caitheamh rè galar lèir-sgaoilte COVID-191,2,3. Mar sin, is e obair èiginneach a th’ ann an leasachadh teicneòlas èifeachdach airson cuir às do antibiotics ann an uisge sgudail.
Is e aon de na antibiotaicean leth-synthetic resistant bhon bhuidheann tetracycline doxycycline (DC)4,5. Chaidh aithris nach urrainn fuigheall DC ann an uisge talmhainn agus uisgeachan uachdar a bhith air a mheatabolachadh, chan eil ach 20-50% air a mheatabolachadh agus tha an còrr air a leigeil ma sgaoil don àrainneachd, ag adhbhrachadh droch dhuilgheadasan àrainneachd agus slàinte6.
Faodaidh nochdadh do DC aig ìrean ìosal meanbh-fhàs-bheairtean photoynthetic uisge a mharbhadh, bagairt air sgaoileadh bacteria antimicrobial, agus àrdachadh an aghaidh antimicrobial, agus mar sin feumar an truailleadh seo a thoirt air falbh bho uisge sgudail. Tha truailleadh nàdarra DC ann an uisge na phròiseas gu math slaodach. Chan urrainn do phròiseasan fiosaigeach-ceimigeach leithid photolysis, bith-mhilleadh agus sùghadh crìonadh ach aig dùmhlachd ìosal agus aig ìrean glè ìosal7,8. Ach, is e an dòigh as èifeachdaiche, sìmplidh, càirdeil don àrainneachd, furasta a làimhseachadh agus as èifeachdaiche adsorption9,10.
Is e stuth fìor chumhachdach a th’ ann an Nano zero valent iron (nZVI) a bheir air falbh mòran antibiotaicean à uisge, nam measg metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, chloramphenicol, agus tetracycline. Tha an comas seo mar thoradh air na feartan iongantach a th’ aig nZVI, leithid reactivity àrd, farsaingeachd uachdar mòr, agus grunn làraich ceangail bhon taobh a-muigh11. Ach, tha nZVI buailteach a bhith a’ cruinneachadh ann am meadhanan uisgeach mar thoradh air feachdan van der Wells agus feartan àrd magnetach, a lughdaicheas cho èifeachdach sa tha e ann a bhith a’ toirt air falbh truaillearan mar thoradh air cruthachadh fillidhean ogsaid a chuireas bacadh air ath-ghnìomhachd nZVI10,12. Faodar cruinneachadh gràinean nZVI a lughdachadh le bhith ag atharrachadh an uachdar le surfactants agus polymers no le bhith gan cur còmhla ri nano-stuthan eile ann an cruth stuthan co-dhèanta, a tha air a bhith na dhòigh obrachaidh gus an seasmhachd san àrainneachd a leasachadh13,14.
Is e nano-stuthan gualain dà-mheudach a th’ ann an Graphene anns a bheil dadaman gualain sp2-hybridized air an rèiteachadh ann an leusair cìr-mheala. Tha farsaingeachd uachdar mòr aige, neart meacanaigeach cudromach, gnìomhachd electrocatalytic sàr-mhath, giùlan teirmeach àrd, gluasad dealanach luath, agus stuth giùlain iomchaidh gus taic a thoirt do nanoparticles neo-organach air an uachdar aige. Faodaidh an cothlamadh de nanoparticles meatailt agus graphene a dhol thairis gu mòr air na buannachdan fa leth a tha aig gach stuth agus, mar thoradh air na feartan corporra is ceimigeach adhartach aige, bheir e seachad an cuairteachadh as fheàrr de nanoparticles airson làimhseachadh uisge nas èifeachdaiche15.
Is e earrannan planntrais an roghainn eile as fheàrr an àite riochdairean lughdachadh ceimigeach cronail a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann an synthesis graphene oxide lùghdaichte (rGO) agus nZVI leis gu bheil iad rim faighinn, saor, aon-cheum, sàbhailte don àrainneachd, agus faodar an cleachdadh mar riochdairean lughdachadh. mar flavonoids agus companaidhean phenolic cuideachd ag obair mar stabilizer. Mar sin, chaidh earrann duille Atriplex halimus L. a chleachdadh mar àidseant càraidh is dùnaidh airson co-chur rGO/nZVI anns an sgrùdadh seo. Tha Atriplex halimus bhon teaghlach Amaranthaceae na phreas maireannach a tha dèidheil air nitrogen le raon farsaing cruinn-eòlasach16.
A rèir an litreachais a bha ri fhaotainn, chaidh Atriplex halimus (A. halimus) a chleachdadh an toiseach gus rGO/nZVI composites a dhèanamh mar dhòigh synthesis a tha càirdeil don àrainneachd agus eaconamach. Mar sin, tha ceithir pàirtean ann an amas na h-obrach seo: (1) phytosynthesis de rGO/nZVI agus composites nZVI phàrant a’ cleachdadh earrann duilleach uisgeach A. halimus, (2) comharrachadh co-phàirtean phytosynthesis a’ cleachdadh ioma-dhòighean gus an dèanamh soirbheachail a dhearbhadh, (3 ) sgrùdadh a dhèanamh air buaidh synergistic rGO agus nZVI ann a bhith ag àrach agus a’ toirt air falbh stuthan truaillidh organach de antibiotaicean doxycycline fo pharamadairean freagairt eadar-dhealaichte, a’ dèanamh an fheum as fheàrr de chumhachan a’ phròiseas assorption, (3) a’ sgrùdadh stuthan co-dhèanta ann an grunn leigheasan leantainneach às deidh a’ chearcall giullachd.
Doxycycline hydrochloride (DC, MM = 480.90, foirmle ceimigeach C22H24N2O·HCl, 98%), cloride iarainn hexahydrate (FeCl3.6H2O, 97%), pùdar grafait a chaidh a cheannach bho Sigma-Aldrich, USA. Chaidh sodium hydroxide (NaOH, 97%), ethanol (C2H5OH, 99.9%) agus searbhag hydrochloric (HCl, 37%) a cheannach bho Merck, na SA. Chaidh NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 agus MgCl2 a cheannach bho Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Bhathas a’ cleachdadh uisge le driogadh gus a h-uile fuasgladh uisgeach ullachadh.
Chaidh sampallan riochdachail de A. halimus a chruinneachadh bhon àrainn nàdarra aca ann an Delta an Nile agus fearann air oirthir Meadhan-thìreach na h-Èiphit. Chaidh stuth planntrais a chruinneachadh a rèir stiùiridhean nàiseanta is eadar-nàiseanta iomchaidh17. Tha an t-Àrd-ollamh Manal Fawzi air sampallan planntrais a chomharrachadh a rèir Boulos18, agus tha Roinn nan Saidheansan Àrainneachd aig Oilthigh Alexandria a’ ceadachadh cruinneachadh de ghnèithean planntrais sgrùdaichte airson adhbharan saidheansail. Bithear a’ cumail eisimpleirean de eàrlasan aig Herbarium Oilthigh Tanta (TANE), eàrlasan àireamh. 14 122–14 127, herbarium poblach a bheir cothrom air stuthan tasgaidh. A bharrachd air an sin, gus duslach no salachar a thoirt air falbh, gearraich duilleagan a ’phlannt gu pìosan beaga, nigh 3 tursan le tap agus uisge grùide, agus an uairsin tiormaich aig 50 ° C. Chaidh an lus a phronnadh, chaidh 5 g den phùdar mìn a bhogadh ann an 100 ml de uisge grùide agus a ghluasad aig 70 ° C airson 20 mionaid gus earrann fhaighinn. Chaidh an earrann a fhuaireadh de Bacillus nicotianae a shìoladh tro phàipear sìoltachaidh Whatman agus a stòradh ann an tiùban glan agus sterilichte aig 4 ° C airson tuilleadh cleachdaidh.
Mar a chithear ann am Figear 1, chaidh an GO a dhèanamh à pùdar grafait leis an dòigh Hummers atharraichte. Chaidh 10 mg de phùdar GO a sgapadh ann an 50 ml de uisge deionized airson 30 min fo sonication, agus an uairsin chaidh 0.9 g de FeCl3 agus 2.9 g de NaAc a mheasgachadh airson 60 min. Chaidh 20 ml de dhuilleag duilleach atriplex a chur ris an fhuasgladh gluasad le gluasad agus fhàgail aig 80 ° C airson 8 uairean. Chaidh an crochadh dubh a thàinig às a sin a shìoladh. Chaidh na nanocomposites ullaichte a nighe le ethanol agus uisge bidistilled agus an uairsin a thiormachadh ann an àmhainn falamh aig 50 ° C airson 12 uair.
Dealbhan sgeamach is didseatach de synthesis uaine de cho-fhilltean rGO/nZVI agus nZVI agus toirt air falbh antibiotaicean DC bho uisge truaillidh a’ cleachdadh earrann Atriplex halimus.
Ann an ùine ghoirid, mar a chithear ann am Fig. 1, chaidh 10 ml de fhuasgladh clorid iarann anns an robh ianan 0.05 M Fe3+ a chur ris dropwise gu 20 ml de fhuasgladh duilleach searbh airson 60 mionaid le teasachadh meadhanach agus gluasad, agus an uairsin chaidh am fuasgladh a chuir ann an centrifuged aig 14,000 rpm (Hermle , 15,000 rpm) airson 15 min gus mìrean dubha a thoirt seachad, a chaidh an uairsin a nighe 3 tursan le ethanol agus uisge grùide agus an uairsin a thiormachadh ann an àmhainn falamh aig 60 ° C. thar oidhche.
Bha coimeasgaidhean rGO / nZVI agus nZVI air an co-chur le planntrais air an comharrachadh le speactroscopaidh faicsinneach UV (sreath T70 / T80 UV / Vis spectrophotometers, PG Instruments Ltd, RA) anns an raon sganaidh de 200-800 nm. Gus sgrùdadh a dhèanamh air cumadh-tìre agus cuairteachadh meud nan stuthan rGO / nZVI agus nZVI, chaidh speactroscopaidh TEM (JOEL, JEM-2100F, Iapan, luathachadh bholtachd 200 kV) a chleachdadh. Gus measadh a dhèanamh air na buidhnean gnìomh a dh’ fhaodadh a bhith an sàs ann an earrannan planntrais le uallach airson a ’phròiseas ath-bheothachaidh agus seasmhach, chaidh speactroscopaidh FT-IR a dhèanamh (speactrometer JASCO anns an raon 4000-600 cm-1). A bharrachd air an sin, chaidh anailisiche comas zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air cosgais uachdar nan nano-stuthan synthesized. Airson tomhas X-ray diffraction de nanomaterials pùdar, chaidh diffractometer X-ray (X'PERT PRO, an Òlaind) a chleachdadh, ag obair aig sruth (40 mA), bholtadh (45 kV) anns an raon 2θ bho 20 ° gu 80 ° agus rèididheachd CuKa1 ( \ ( \ lambda = \ ) 1.54056 Ao). Bha an spectrometer X-ray lùth (EDX) (modail JEOL JSM-IT100) an urra ri bhith a’ sgrùdadh an cothlamadh eileamaideach nuair a bha e a’ cruinneachadh ghathan-X monochromatic Al K-α bho -10 gu 1350 eV air XPS, meud spot 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, USA) is e lùth tar-chuir an speactram iomlan 200 eV agus is e an speactram cumhang 50 eV. Tha an sampall pùdar air a bhrùthadh air neach-gleidhidh sampall, a tha air a chuir ann an seòmar falamh. Chaidh an speactram C 1 s a chleachdadh mar iomradh aig 284.58 eV gus an lùth ceangail a dhearbhadh.
Chaidh deuchainnean adsorption a dhèanamh gus deuchainn a dhèanamh air èifeachdas nan nanocomposites rGO / nZVI ann a bhith a’ toirt air falbh doxycycline (DC) bho fhuasglaidhean uisgeach. Chaidh deuchainnean adsorption a dhèanamh ann am flasgaichean 25 ml Erlenmeyer aig astar crathadh de 200 rpm air orbital shaker (Stuart, Orbital Shaker / SSL1) aig 298 K. Le bhith a’ lagachadh fuasgladh stoc DC (1000 ppm) le uisge bidistilled. Gus measadh a dhèanamh air buaidh an dòs rGO / nSVI air èifeachdas sùghaidh, chaidh nanocomposites de dhiofar cuideaman (0.01-0.07 g) a chur ri 20 ml de fhuasgladh DC. Gus sgrùdadh a dhèanamh air cinneasachd agus isotherms assorption, chaidh 0.05 g den adsorbent a bhogadh ann am fuasgladh uisgeach de CD le dùmhlachd tùsail (25-100 mg L-1). Chaidh buaidh pH air toirt air falbh DC a sgrùdadh aig pH (3-11) agus dùmhlachd tùsail de 50 mg L-1 aig 25 ° C. Atharraich pH an t-siostam le bhith a 'cur beagan de fhuasgladh HCl no NaOH (meatair pH Crison, meatair pH, pH 25). A bharrachd air an sin, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air buaidh teòthachd ath-bhualadh air deuchainnean sùghaidh anns an raon 25-55 ° C. Chaidh buaidh neart ionic air a’ phròiseas assorption a sgrùdadh le bhith a’ cur diofar cho-chruinneachaidhean de NaCl (0.01-4 mol L-1) ris aig dùmhlachd tùsail de DC de 50 mg L-1, pH 3 agus 7), 25 ° C, agus dòs adsorbent de 0.05 g. Chaidh adsorption DC neo-shònraichte a thomhas le bhith a’ cleachdadh speactrphotometer UV-Vis le giùlan dùbailte (sreath T70 / T80, PG Instruments Ltd, RA) uidheamaichte le cuvettes quartz fad slighe 1.0 cm aig na tonnan as àirde (λmax) de 270 agus 350 nm. Tha an àireamh sa cheud toirt air falbh DC antibiotics (R%; Eq. 1) agus an t-suim adsorption DC, qt, Eq. 2 (mg/g) air an tomhas leis a’ cho-aontar a leanas.
far a bheil % R na chomas toirt air falbh DC (%), is e Co a’ chiad dùmhlachd DC aig àm 0, agus is e C an dùmhlachd DC aig àm t, fa leth (mg L-1).
far a bheil qe an ìre de DC adsorbed gach aonad tomad an adsorbent (mg g-1), Co agus Ce na dùmhlachdan aig àm neoni agus aig equilibrium, fa leth (mg l-1), V is e an tomhas fuasglaidh (l) , agus is e m an imreagaiche tomad assorption (g).
Tha ìomhaighean SEM (Figs. 2A–C) a’ sealltainn morf-eòlas lamellar an rGO / nZVI le nanoparticles iarann spherical air an sgapadh gu co-ionnan air an uachdar aige, a’ nochdadh ceangal soirbheachail de nZVI NPs ri uachdar rGO. A bharrachd air an sin, tha cuid de wrinkles ann an duilleag rGO, a ‘dearbhadh gun tèid buidhnean anns a bheil ocsaidean a thoirt air falbh aig an aon àm ri ath-nuadhachadh A. halimus GO. Bidh na wrinkles mòra sin nan làraich airson luchdachadh gnìomhach de NPan iarainn. Sheall ìomhaighean nZVI (Fig. 2D-F) gu robh na NPan iarainn spherical gu math sgapte agus nach robh iad a’ cruinneachadh, a tha mar thoradh air nàdar còmhdach nam pàirtean luibh-eòlais den lus lus. Bha meud nam mìrean eadar-dhealaichte taobh a-staigh 15-26 nm. Ach, tha morf-eòlas mesoporous aig cuid de roinnean le structar bulges agus uamhan, a bheir comas sùghaidh àrd èifeachdach de nZVI, leis gun urrainn dhaibh àrdachadh a dhèanamh air comasachd moileciuilean DC a ghlacadh air uachdar nZVI. Nuair a chaidh an earrann Rosa Damascus a chleachdadh airson synthesis nZVI, bha na NPan a fhuaireadh neo-aon-ghnèitheach, le beàrnan agus cumaidhean eadar-dhealaichte, a lughdaich an èifeachd ann an asaithe Cr(VI) agus a mheudaich an ùine freagairt 23 . Tha na toraidhean co-chòrdail ri nZVI air an co-chur bho dhuilleagan daraich is mulberry, a tha gu ìre mhòr nan nanoparticles spherical le diofar mheudan nanometer gun cruinneachadh follaiseach.
Ìomhaighean SEM de stuthan rGO / nZVI (AC), nZVI (D, E) agus pàtrain EDX de choimeasgaidhean nZVI / rGO (G) agus nZVI (H).
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air co-dhèanamh eileamaideach de choimeasgaidhean rGO/nZVI agus nZVI le planntrais a’ cleachdadh EDX (Fig. 2G, H). Tha sgrùdaidhean a’ sealltainn gu bheil nZVI air a dhèanamh suas de ghualain (38.29% a rèir tomad), ocsaidean (47.41% a rèir tomad) agus iarann (11.84% a rèir tomad), ach tha eileamaidean eile leithid fosfar24 an làthair cuideachd, a gheibhear bho earrannan planntrais. A bharrachd air an sin, tha an àireamh sa cheud àrd de ghualain is ogsaidean mar thoradh air làthaireachd phytochemicals bho earrannan planntrais ann an sampallan nZVI fo-uachdar. Tha na h-eileamaidean sin air an cuairteachadh gu cothromach air rGO ach ann an co-mheasan eadar-dhealaichte: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) agus Fe (10.99 wt %), EDX rGO / nZVI cuideachd a’ sealltainn làthaireachd eileamaidean eile leithid S, a tha faodar a cheangal ri earrannan planntrais, gan cleachdadh. Tha an co-mheas C:O gnàthach agus susbaint iarainn anns a’ cho-mheas rGO/nZVI a’ cleachdadh A. halimus fada nas fheàrr na bhith a’ cleachdadh an earrann duille eucalyptus, leis gu bheil e a’ comharrachadh co-dhèanamh C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) . agus Fe (8.27 wt.%). wt %) 25. Thug Nataša et al., 2022 cunntas air co-dhèanamh eileamaideach co-chosmhail de nZVI air a cho-chur bho dhuilleagan daraich is mulberry agus dhearbh e gu bheil buidhnean polyphenol agus moileciuilean eile anns an earrann duille an urra ris a’ phròiseas lughdachaidh.
Bha morf-eòlas nZVI air a cho-chur ann an lusan (Fig. S2A, B) spherical agus gu ìre neo-riaghailteach, le meud mìrean cuibheasach de 23.09 ± 3.54 nm, ach chaidh co-chruinneachaidhean slabhraidh fhaicinn mar thoradh air feachdan van der Waals agus ferromagneism. Tha an cumadh gràin-ghràin agus spherical seo gu ìre mhòr ag aontachadh gu math ri toraidhean SEM. Chaidh sgrùdadh coltach ris a lorg le Abdelfatah et al. ann an 2021 nuair a chaidh earrann duille castor bean a chleachdadh ann an synthesis nZVI11. Tha cumadh spherical aig cuibhreann duille Ruelas tuberosa NPs a thathas a’ cleachdadh mar àidseant lughdachaidh ann an nZVI le trast-thomhas de 20 gu 40 nm26.
Sheall ìomhaighean TEM ioma-fhillte rGO/nZVI (Fig. S2C-D) gur e plèana basal a th’ ann an rGO le pasgain iomaill agus wrinkles a’ toirt seachad iomadh làrach luchdachadh airson nZVI NPs; tha am morf-eòlas lamellar seo cuideachd a’ dearbhadh saothrachadh soirbheachail rGO. A bharrachd air an sin, tha cumadh spherical aig nZVI NPn le meudan gràin bho 5.32 gu 27 nm agus tha iad freumhaichte anns an t-sreath rGO le sgaoileadh cha mhòr èideadh. Chaidh earrann duille Eucalyptus a chleachdadh gus Fe NPs/rGO a cho-chur; Dhaingnich toraidhean TEM cuideachd gun do leasaich wrinkles anns an ìre rGO sgaoileadh Fe NPs nas motha na Fe NPs fìor-ghlan agus mheudaich iad ath-ghnìomhachd nan stuthan co-dhèanta. Chaidh toraidhean co-chosmhail fhaighinn le Bagheri et al. 28 nuair a chaidh an stuth a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh dhòighean ultrasonic le meud nanoparticle iarainn cuibheasach timcheall air 17.70 nm.
Tha an speactra FTIR de choimeasgaidhean A. halimus, nZVI, GO, rGO, agus rGO/nZVI rim faicinn ann am Figs. 3A. Tha làthaireachd bhuidhnean gnìomh uachdar ann am duilleagan A. halimus a’ nochdadh aig 3336 cm-1, a tha a’ freagairt ri polyphenols, agus 1244 cm-1, a tha a rèir buidhnean carbonyl air an dèanamh leis a’ phròtain. Chaidh buidhnean eile leithid alkanes aig 2918 cm-1, alkanes aig 1647 cm-1 agus leudachadh CO-CO aig 1030 cm-1 fhaicinn cuideachd, a’ moladh gu bheil co-phàirtean planntrais ann a tha nan riochdairean ròin agus a tha an urra ri faighinn seachad air. bho Fe2+ gu Fe0 agus GO gu rGO29. San fharsaingeachd, tha an speactra nZVI a’ nochdadh na h-aon stùcan in-ghabhail ri siùcar searbh, ach le suidheachadh beagan air a ghluasad. Tha còmhlan dian a’ nochdadh aig 3244 cm-1 co-cheangailte ri crithidhean sìnte OH (phenols), tha stùc aig 1615 a’ freagairt ri C = C, agus bannan aig 1546 agus 1011 cm-1 ag èirigh mar thoradh air sìneadh C = O (polyphenols agus flavonoids) , CN - chaidh buidhnean de amines cùbhraidh agus amines aliphatic fhaicinn cuideachd aig 1310 cm-1 agus 1190 cm-1, fa leth13. Tha an speactram FTIR de GO a’ sealltainn làthaireachd mòran de bhuidhnean anns a bheil ocsaidean àrd-dian, a’ toirt a-steach an còmhlan sìnte alkoxy (CO) aig 1041 cm-1, an còmhlan sìnte epoxy (CO) aig 1291 cm-1, C = O sìneadh. nochd còmhlan de chreathadh sìnte C = C aig 1619 cm-1, còmhlan aig 1708 cm-1 agus còmhlan farsaing de bhuidheann OH a’ sìneadh crith aig 3384 cm-1, a tha air a dhearbhadh leis an dòigh Hummers leasaichte, a tha gu soirbheachail a’ oxidachadh an pròiseas grafait. Nuair a thathar a’ dèanamh coimeas eadar composites rGO agus rGO/nZVI le speactra GO, tha cho dian sa tha cuid de bhuidhnean anns a bheil ocsaidean, leithid OH aig 3270 cm-1, air a lughdachadh gu mòr, agus tha cuid eile, leithid C = O aig 1729 cm-1, gu tur air an lughdachadh. lùghdachadh. à sealladh, a’ comharrachadh gun deach buidhnean gnìomh anns a bheil ocsaidean a thoirt air falbh gu soirbheachail leis an earrann A. halimus. Thathas a’ cumail sùil air stùcan ùra biorach de rGO aig teannachadh C=C timcheall air 1560 agus 1405 cm-1, a tha a’ dearbhadh lùghdachadh GO gu rGO. Chaidh eadar-dhealachaidhean fhaicinn bho 1043 gu 1015 cm-1 agus bho 982 gu 918 cm-1, is dòcha mar thoradh air a bhith a’ toirt a-steach stuth planntrais31,32. Chunnaic Weng et al., 2018 cuideachd lughdachadh mòr de bhuidhnean gnìomh ocsaidean ann an GO, a ’dearbhadh cruthachadh soirbheachail rGO le bhith a’ dèanamh bioreduction, leis gu robh earrannan duille eucalyptus, a chaidh a chleachdadh gus co-dhèanamh graphene ocsaid iarainn lùghdaichte, a ’nochdadh speactra FTIR nas fhaisge air co-phàirt planntrais. buidhnean gnìomh. 33.
A. FTIR speactram de gallium, nZVI, rGO, GO, rGO/nZVI (A). Bidh Roentgenogrammy a’ dèanamh suas rGO, GO, nZVI agus rGO/nZVI (B).
Chaidh cruthachadh stuthan rGO/nZVI agus nZVI a dhearbhadh gu ìre mhòr le pàtrain sgaraidh X-ray (Fig. 3B). Chaidh stùc Fe0 àrd-dian fhaicinn aig 2Ɵ 44.5°, a rèir clàr-amais (110) (JCPDS àireamh 06–0696)11. Tha stùc eile aig 35.1 ° den itealan (311) air ainmeachadh mar magnetite Fe3O4, is dòcha gu bheil 63.2 ° co-cheangailte ri clàr-amais Miller den itealan (440) air sgàth làthaireachd ϒ-FeOOH (JCPDS àireamh 17-0536)34. Tha pàtran X-ray de GO a’ sealltainn stùc gheur aig 2Ɵ 10.3 ° agus stùc eile aig 21.1 °, a’ nochdadh làn exfoliation den ghrafait agus a’ soilleireachadh làthaireachd bhuidhnean anns a bheil ocsaidean air uachdar GO35. Chlàr pàtrain co-dhèanta de rGO agus rGO / nZVI mar a chaidh stùcan àbhaisteach GO à bith agus cruthachadh stùcan farsaing rGO aig 2Ɵ 22.17 agus 24.7 ° airson na companaidhean rGO agus rGO / nZVI, fa leth, a dhaingnich ath-bheothachadh soirbheachail GO le earrannan planntrais. Ach, anns a’ phàtran measgaichte rGO / nZVI, chaidh stùcan a bharrachd co-cheangailte ris an itealan lattice de Fe0 (110) agus bcc Fe0 (200) fhaicinn aig 44.9 \ (^ \ circ \) agus 65.22 \ (^ \ circ \), fa leth .
Is e an comas zeta an comas eadar còmhdach ionic a tha ceangailte ri uachdar mìrean agus fuasgladh uisgeach a bhios a’ dearbhadh feartan electrostatach stuth agus a’ tomhas a sheasmhachd37. Sheall mion-sgrùdadh comasach Zeta de choimeasgaidhean planntrais nZVI, GO, agus rGO / nZVI an seasmhachd air sgàth làthaireachd chosgaisean àicheil de -20.8, -22, agus -27.4 mV, fa leth, air an uachdar aca, mar a chithear ann am Figear S1A- c. . Tha toraidhean mar seo co-chòrdail ri grunn aithisgean a tha ag ainmeachadh gu bheil fuasglaidhean anns a bheil gràineanan le luachan comasach zeta nas lugha na -25 mV mar as trice a’ nochdadh ìre àrd de sheasmhachd mar thoradh air ath-bhualadh electrostatach eadar na gràinean sin. Tha an cothlamadh de rGO agus nZVI a’ leigeil leis a’ cho-chruinneachadh cosgaisean nas àicheil fhaighinn agus mar sin tha seasmhachd nas àirde aige na an dàrna cuid GO no nZVI a-mhàin. Mar sin, bidh an t-iongantas a thaobh ath-bhualadh electrostatach a’ leantainn gu cruthachadh stuthan stàbaill rGO/nZVI39. Tha uachdar àicheil GO a’ leigeil leis a bhith air a sgapadh gu cothromach ann am meadhan uisgeach gun cruinneachadh, a chruthaicheas suidheachaidhean fàbharach airson eadar-obrachadh le nZVI. Is dòcha gu bheil an cosgais àicheil co-cheangailte ri làthaireachd diofar bhuidhnean gnìomh anns an earrann melon searbh, a tha cuideachd a’ dearbhadh an eadar-obrachadh eadar GO agus ro-ruitheadairean iarainn agus an earrann planntrais gus rGO agus nZVI a chruthachadh, fa leth, agus an ionad rGO / nZVI. Faodaidh na todhar planntrais sin a bhith nan riochdairean capaidh cuideachd, leis gu bheil iad a’ cur casg air na nanoparticles a thig às a chruinneachadh agus mar sin ag àrdachadh an seasmhachd40.
Chaidh co-dhèanamh eileamaideach agus stàitean valence nan companaidhean nZVI agus rGO/nZVI a dhearbhadh le XPS (Fig. 4). Sheall an sgrùdadh XPS iomlan gu bheil an stuth rGO/nZVI air a dhèanamh suas sa mhòr-chuid de na h-eileamaidean C, O, agus Fe, co-chòrdail ri mapadh EDS (Fig. 4F–H). Tha an speactram C1s air a dhèanamh suas de thrì stùcan aig 284.59 eV, 286.21 eV agus 288.21 eV a’ riochdachadh CC, CO agus C = O, fa leth. Chaidh an speactram O1s a roinn ann an trì stùcan, a’ toirt a-steach 531.17 eV, 532.97 eV, agus 535.45 eV, a chaidh a shònrachadh do na buidhnean O = CO, CO, agus NO, fa leth. Ach, tha na stùcan aig 710.43, 714.57 agus 724.79 eV a’ toirt iomradh air Fe 2p3/2, Fe + 3 agus Fe p1/2, fa leth. Sheall spectra XPS de nZVI (Fig. 4C-E) stùcan airson na h-eileamaidean C, O, agus Fe. Bidh stùcan aig 284.77, 286.25, agus 287.62 eV a 'dearbhadh gu bheil aloidhean iarainn-carbon ann, mar a tha iad a' toirt iomradh air CC, C-OH, agus CO, fa leth. Bha an speactram O1s a’ freagairt ri trì stùcan C–O/iarann carbonate (531.19 eV), hydroxyl radical (532.4 eV) agus O–C = O (533.47 eV). Tha an stùc aig 719.6 air a thoirt do Fe0, agus tha FeOOH a’ sealltainn stùcan aig 717.3 agus 723.7 eV, a bharrachd air an sin, tha an stùc aig 725.8 eV a’ comharrachadh làthaireachd Fe2O342.43.
Sgrùdaidhean XPS air companaidhean nZVI agus rGO/nZVI, fa leth (A, B). Speactra slàn de nZVI C1s (C), Fe2p (D), agus O1s (E) agus rGO / nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H).
Tha an isotherm asorption/desorption N2 (Fig. 5A, B) a’ sealltainn gu bheil na stuthan nZVI agus rGO/nZVI a’ buntainn ri seòrsa II. A bharrachd air an sin, chaidh an raon uachdar sònraichte (SBET) de nZVI suas bho 47.4549 gu 152.52 m2 / g às deidh dha dalladh le rGO. Faodar an toradh seo a mhìneachadh leis an lùghdachadh ann an feartan magnetach nZVI às deidh sèididh rGO, mar sin a ’lughdachadh cruinneachadh gràin agus a’ meudachadh farsaingeachd uachdar nan stuthan co-dhèanta. A bharrachd air an sin, mar a chithear ann am Fig. 5C, tha an tomhas pore (8.94 nm) den stuth rGO/nZVI nas àirde na an ìre tùsail nZVI (2.873 nm). Tha an toradh seo ag aontachadh le El-Monaem et al. 45.
Gus measadh a dhèanamh air a’ chomas sùghaidh airson DC a thoirt air falbh eadar na co-phàirtean rGO/nZVI agus an nZVI tùsail a rèir an àrdachaidh anns a’ chiad dùmhlachd, chaidh coimeas a dhèanamh le bhith a’ cur dòs cunbhalach de gach adsorbent (0.05 g) ri DC aig diofar chruinneachaidhean tùsail. Fuasgladh air a sgrùdadh [25] . –100 mg l–1] aig 25 ° C. Sheall na toraidhean gu robh èifeachdas toirt air falbh (94.6%) den stuth rGO / nZVI nas àirde na an nZVI tùsail (90%) aig dùmhlachd nas ìsle (25 mg L-1). Ach, nuair a chaidh an dùmhlachd tòiseachaidh àrdachadh gu 100 mg L-1, thuit èifeachdas toirt air falbh rGO / nZVI agus nZVI phàrantan gu 70% agus 65%, fa leth (Figear 6A), a dh’ fhaodadh a bhith mar thoradh air nas lugha de làraich gnìomhach agus truailleadh. mìrean nZVI. Air an làimh eile, sheall rGO / nZVI èifeachdas nas àirde de thoirt air falbh DC, a dh’ fhaodadh a bhith mar thoradh air buaidh synergistic eadar rGO agus nZVI, anns a bheil làraich gnìomhach seasmhach a tha rim faighinn airson asorption mòran nas àirde, agus a thaobh rGO / nZVI, barrachd Faodar DC a shanasachadh na nZVI iomlan. A bharrachd air an sin, ann am fige. Tha 6B a’ sealltainn gun do dh’ èirich comas assorption stuthan rGO / nZVI agus nZVI bho 9.4 mg / g gu 30 mg / g agus 9 mg / g, fa leth, le àrdachadh anns a ’chiad dùmhlachd bho 25-100 mg / L. -1.1 gu 28.73 mg g-1. Mar sin, bha an ìre toirt air falbh DC co-cheangailte gu h-àicheil leis a’ chiad dùmhlachd DC, a bha mar thoradh air an àireamh chuingealaichte de ionadan freagairt a fhuair taic bho gach adsorbent airson adsorption agus toirt air falbh DC ann am fuasgladh. Mar sin, faodar a cho-dhùnadh bho na co-dhùnaidhean sin gu bheil èifeachdas assorpting agus lughdachadh nas àirde aig na composites rGO / nZVI, agus faodar rGO ann an co-dhèanamh rGO / nZVI a chleachdadh an dà chuid mar adsorbent agus mar stuth giùlain.
B’ e an èifeachd toirt air falbh agus an comas sùghaidh DC airson an stuth rGO/nZVI agus nZVI coimeasgaichte (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 ° C, dòs = 0.05 g], pH. air comas asorption agus èifeachdas toirt air falbh DC air stuthan rGO/nZVI (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25 ° C, dòs = 0.05 g].
Tha fuasgladh pH na fheart deatamach ann a bhith a’ sgrùdadh phròiseasan adsorption, leis gu bheil e a’ toirt buaidh air ìre ionization, speciation, agus ionization an adsorbent. Chaidh an deuchainn a dhèanamh aig 25 ° C le dòs cunbhalach adsorbent (0.05 g) agus dùmhlachd tùsail de 50 mg L-1 anns an raon pH (3-11). A rèir sgrùdadh litreachais46, tha DC na mholacile amphiphilic le grunn bhuidhnean gnìomh ionizable (phenols, buidhnean amino, alcohols) aig diofar ìrean pH. Mar thoradh air an sin, faodaidh na diofar dhleastanasan aig DC agus na structaran co-cheangailte air uachdar an stuth rGO / nZVI eadar-obrachadh gu electrostatically agus dh’ fhaodadh iad a bhith ann mar cations, zwitterions, agus anions, tha am moileciuil DC ann mar cationic (DCH3 +) aig pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 agus anionic (DCH− no DC2−) aig PH 7.7. Mar thoradh air an sin, faodaidh na diofar dhleastanasan aig DC agus na structaran co-cheangailte air uachdar an stuth rGO / nZVI eadar-obrachadh gu electrostatically agus dh’ fhaodadh iad a bhith ann mar cations, zwitterions, agus anions, tha am moileciuil DC ann mar cationic (DCH3 +) aig pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 agus anionic (DCH- no DC2-) aig PH 7.7. В результате различные функции ДК agus связанных ними структур на поверхности композитавита ь электростатически и могут существовать виде катионов, цвиттер-ионов agus анионов, молекула ДК сутищи рН <3,3, цvitter- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Mar thoradh air an sin, faodaidh diofar dhleastanasan DC agus structaran co-cheangailte air uachdar an stuth rGO / nZVI eadar-obrachadh gu electrostatically agus faodaidh iad a bhith ann an cruth cations, zwitterions, agus anion; tha am moileciuil DC ann mar cation (DCH3+) aig pH <3.3; ionic (DCH20) 3.3 <pH <7.7 agus anionic (DCH- no DC2-) aig 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在子、两性离子和阴离子的形式存在, DC 分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+) 的形式存在, 两 性 离 子(DCH20) 3.3 < pH <7.7 和阴离 子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7。因此, dc 的 种 功能 和 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 仓构可能 会可可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ，, dc 分子 在 pH <3.3 时 阳离子 阳离馳 禳 禳 禳 禳 子子 (dch3+) fhathast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 функх Вступог электростатиче ские Взаимодтвия и яуютсят тсят тсятитtion (дцг3 +) ри р Н <3,3. Mar sin, faodaidh diofar dhleastanasan DC agus structaran co-cheangailte air uachdar an stuth rGO / nZVI a dhol a-steach do eadar-obrachaidhean electrostatach agus a bhith ann an cruth cations, zwitterions, agus anions, fhad ‘s a tha moileciuilean DC cationic (DCH3 +) aig pH <3.3. Aig an àm seo tha an цвиттер-иона (DCH20) mu 3,3 < pH <7,7 agus аниона (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Tha e ann mar zwitterion (DCH20) aig 3.3 <pH <7.7 agus anion (DCH- no DC2-) aig pH 7.7.Le àrdachadh ann am pH bho 3 gu 7, mheudaich comas sèididh agus èifeachdas toirt air falbh DC bho 11.2 mg/g (56%) gu 17 mg/g (85%) (Fig. 6C). Ach, mar a chaidh am pH suas gu 9 agus 11, chaidh an comas sùghaidh agus èifeachdas gluasaid sìos beagan, bho 10.6 mg / g (53%) gu 6 mg / g (30%), fa leth. Le àrdachadh ann am pH bho 3 gu 7, bha DCn sa mhòr-chuid ann an cruth zwitterions, a thug orra cha mhòr nach robh iad air an tàladh gu dealanach no air an ath-bhualadh le co-phàirtean rGO / nZVI, gu ìre mhòr le eadar-obrachadh electrostatach. Mar a dh’ èirich am pH os cionn 8.2, chaidh uachdar an adsorbent a ghearradh gu àicheil, agus mar sin chaidh an comas sùghaidh sìos agus lùghdaich e mar thoradh air an ath-bhualadh electrostatach eadar an doxycycline le cosgais àicheil agus uachdar an adsorbent. Tha an gluasad seo a’ nochdadh gu bheil assorption DC air stuthan rGO/nZVI gu mòr an urra ri pH, agus tha na toraidhean cuideachd a’ nochdadh gu bheil co-phàirtean rGO/nZVI freagarrach mar adsorbents fo chumhachan searbhagach is neodrach.
Chaidh buaidh teòthachd air a bhith a 'toirt a-steach fuasgladh uisgeach de DC a dhèanamh aig (25-55 ° C). Tha Figear 7A a’ sealltainn buaidh àrdachadh teodhachd air èifeachdas toirt air falbh antibiotaicean DC air rGO/nZVI, tha e soilleir gun do dh’ èirich an comas toirt air falbh agus an comas adsorption bho 83.44% agus 13.9 mg/g gu 47% agus 7.83 mg/g. , fa leth. Dh’ fhaodadh an lùghdachadh mòr seo a bhith mar thoradh air àrdachadh ann an lùth teirmeach ions DC, a tha a’ leantainn gu desorption47.
Buaidh teòthachd air èifeachd toirt air falbh agus comas sùghadh CD air rGO/nZVI Composites (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, dòs = 0.05 g], dòs adsorbent air èifeachd toirt air falbh agus èifeachd toirt air falbh CD Tùsachadh tùsail air comas sèididh agus èifeachdas toirt air falbh DC air an stuth 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, dòs = 0.05 g].
Tha buaidh àrdachadh dòs an adsorbent co-dhèanta rGO / nZVI bho 0.01 g gu 0.07 g air èifeachdas toirt air falbh agus comas assorption ri fhaicinn ann am Fig. . 7b. Mar thoradh air àrdachadh ann an dòs an adsorbent chaidh an comas adsorption sìos bho 33.43 mg / g gu 6.74 mg / g. Ach, le àrdachadh anns an dòs adsorbent bho 0.01 g gu 0.07 g, tha an èifeachdas gluasaid ag àrdachadh bho 66.8% gu 96%, a dh’ fhaodadh, a rèir sin, a bhith co-cheangailte ri àrdachadh anns an àireamh de ionadan gnìomhach air uachdar nanocomposite.
Chaidh sgrùdadh a dhèanamh air a’ bhuaidh a bha aig a’ chiad dol-a-mach air comas sùghaidh agus èifeachdas gluasaid [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, dòs 0.05 g]. Nuair a chaidh an dùmhlachd tùsail àrdachadh bho 25 mg L-1 gu 100 mg L-1, chaidh an àireamh sa cheud toirt air falbh den stuth rGO / nZVI sìos bho 94.6% gu 65% (Fig. 7C), is dòcha air sgàth dìth an gnìomh gnìomhach a bhathas ag iarraidh. làraichean. . Adsorbs dùmhlachdan mòra de DC49. Air an làimh eile, mar a bha an dùmhlachd tùsail a’ dol am meud, mheudaich an comas sùghaidh bho 9.4 mg/g gu 30 mg/g gus an ruigeadh co-chothromachd (Fig. 7D). Tha an ath-bhualadh do-sheachanta seo mar thoradh air àrdachadh ann am feachd dràibhidh le dùmhlachd DC tùsail nas motha na an aghaidh gluasad mòr ion DC gus uachdar 50 den stuth rGO / nZVI a ruighinn.
Tha ùine conaltraidh agus sgrùdaidhean cinideach ag amas air àm co-chothromachd assorption a thuigsinn. An toiseach, bha an ìre de DC a chaidh a shanasachadh anns a’ chiad 40 mionaid den ùine conaltraidh timcheall air leth den t-suim iomlan a chaidh a shanasachadh thairis air an ùine gu lèir (100 mionaid). Fhad ‘s a tha na moileciuilean DC ann am fuasgladh a’ bualadh a ’toirt orra imrich gu sgiobalta gu uachdar a’ cho-dhèanamh rGO / nZVI a ’leantainn gu sùghadh mòr. Às deidh 40 min, mheudaich adsorption DC mean air mhean agus gu slaodach gus an ruigeadh cothromachadh às deidh 60 min (Fig. 7D). Leis gu bheil tomhas reusanta air a shanasachadh taobh a-staigh a’ chiad 40 mionaid, bidh nas lugha de thubaistean ann le moileciuilean DC agus bidh nas lugha de làraich gnìomhach rim faighinn airson moileciuilean nach eil air an glacadh. Mar sin, faodar an ìre sùghaidh a lughdachadh51.
Gus tuigse nas fheàrr fhaighinn air cineataigs adsorption, chaidh plotaichean loidhne de chiad òrdugh pseudo (Fig. 8A), pseudo san dàrna òrdugh (Fig. 8B), agus modalan cinneachail Elovich (Fig. 8C). Bho na paramadairean a gheibhear bho na sgrùdaidhean cinideach (Clàr S1), bidh e soilleir gur e am modal pseudosecond am modail as fheàrr airson cunntas a thoirt air cinneasachadh adsorption, far a bheil luach R2 air a shuidheachadh nas àirde na anns an dà mhodail eile. Tha cuideachd coltas ann eadar na comasan sùghaidh àireamhaichte (qe, cal). Tha an òrdugh pseudo-second agus na luachan deuchainneach (qe, exp.) nan tuilleadh fianais gu bheil an òrdugh pseudo-second na mhodail nas fheàrr na modalan eile. Mar a chithear ann an Clàr 1, tha luachan α (ìre assorption tùsail) agus β (co-sheasmhach desorption) a’ dearbhadh gu bheil an ìre sùghaidh nas àirde na an ìre desorption, a’ nochdadh gu bheil DC buailteach a bhith a’ sùghadh gu h-èifeachdach air a’ cho-mheas rGO/nZVI52. .
Plocan cinéiteach sreathach de dh’ òrdugh pseudo-second (A), pseudo-first order (B) agus Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 ° C, dòs = 0.05 g ].
Bidh sgrùdaidhean air isotherms adsorption a’ cuideachadh le bhith a’ dearbhadh comas sùghaidh an adsorbent (RGO/nRVI composite) aig diofar cho-chruinneachaidhean adsorbate (DC) agus teòthachd an t-siostaim. Chaidh an comas sùghaidh as àirde a thomhas a’ cleachdadh an Langmuir isotherm, a bha a’ nochdadh gun robh an t-asachadh aon-ghnèitheach agus a’ toirt a-steach cruthachadh monolayer adsorbate air uachdar an adsorbent gun eadar-obrachadh eatorra53. Is e dà mhodail isotherm eile a tha air an cleachdadh gu farsaing na modalan Freundlich agus Temkin. Ged nach eilear a’ cleachdadh modal Freundlich gus an comas sùghaidh obrachadh a-mach, tha e a’ cuideachadh le bhith a’ tuigsinn a’ phròiseas sùghaidh heterogeneous agus gu bheil diofar lùths aig dreuchdan bàna air an adsorbent, fhad ‘s a tha modal Temkin a’ cuideachadh le bhith a’ tuigsinn feartan fiosaigeach is ceimigeach an adsorption54.
Tha figearan 9A-C a’ sealltainn plotaichean loidhne de mhodalan Langmuir, Freindlich, agus Temkin, fa leth. Tha na luachan R2 air an obrachadh a-mach bho na plotaichean loidhne Freundlich (Fig. 9A) agus Langmuir (Fig. 9B) agus air an taisbeanadh ann an Clàr 2 a’ sealltainn gu bheil assorption DC air a’ cho-chruinneachadh rGO/nZVI a’ leantainn an isotherm Freundlich (0.996) agus Langmuir (0.988). modailean agus Temkin (0.985). B' e 31.61 mg g-1 an comas assorption as àirde (qmax), air a thomhas a' cleachdadh modal Langmuir isotherm. A bharrachd air an sin, tha luach àireamhaichte a’ bhàillidh dealachaidh gun tomhas (RL) eadar 0 agus 1 (0.097), a’ nochdadh pròiseas assorption fàbharach. Rud eile, tha an seasmhach Freundlich air a thomhas (n = 2.756) a’ nochdadh roghainn airson a’ phròiseas in-ghabhail seo. A rèir a’ mhodail sreathach den Temkin isotherm (Fig. 9C), tha adsorptachadh DC air a’ cho-dhèanamh rGO/nZVI na phròiseas asaithe corporra, leis gur e b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. Ged a bhios aslachadh corporra mar as trice air a mheadhanachadh le feachdan lag van der Waals, tha feum air sùghadh sruth dìreach air composites rGO/nZVI le lùth assorption ìosal [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B), agus Temkin (C) isotherms asorption sreathach [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 ° C, dòs = 0.05 g]. Cuilbheart den cho-aontar van’t Hoff airson adsorption DC le rGO/nZVI composites (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 ° C agus dòs = 0.05 g].
Gus measadh a dhèanamh air buaidh atharrachadh teòthachd freagairt air toirt air falbh DC bho rGO / nZVI composites, chaidh paramadairean thermodynamic leithid atharrachadh entropy (ΔS), atharrachadh enthalpy (ΔH), agus atharrachadh lùth an-asgaidh (ΔG) a thomhas bho cho-aontaran. 3 agus 458.
far a bheil \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) - seasmhach co-chothromachd thermodynamic, Ce agus CAe - rGO ann am fuasgladh, fa leth / nZVI DC dùmhlachdan aig co-chothromachd uachdar. Is e R agus RT an seasmhach gas agus teòthachd adsorption, fa leth. Le bhith a’ dealbhadh ln Ke an aghaidh 1/T tha loidhne dhìreach (Fig. 9D) às an urrainnear ∆S agus ∆H a dhearbhadh.
Tha luach àicheil ΔH a’ nochdadh gu bheil am pròiseas exothermic. Air an làimh eile, tha an luach ΔH taobh a-staigh a’ phròiseas asaithe corporra. Tha luachan ΔG àicheil ann an Clàr 3 a’ nochdadh gu bheil sùghadh comasach agus gun spionnadh. Tha luachan àicheil ΔS a’ nochdadh òrdugh àrd de mholacilean adsorbent aig an eadar-aghaidh lionn (Clàr 3).
Tha Clàr 4 a’ dèanamh coimeas eadar an rGO/nZVI compound le adsorbents eile a chaidh aithris ann an sgrùdaidhean roimhe. Tha e soilleir gu bheil comas sùghaidh àrd aig a’ cho-chruinneachadh VGO/nCVI agus gum faodadh e a bhith na stuth gealltanach airson antibiotaicean DC a thoirt air falbh bho uisge. A bharrachd air an sin, is e pròiseas luath a th’ ann a bhith a ’toirt a-steach stuthan rGO / nZVI le ùine cothromachaidh de 60 min. Faodar na feartan sùghaidh sàr-mhath aig na stuthan rGO / nZVI a mhìneachadh le buaidh synergistic rGO agus nZVI.
Tha figearan 10A, B a’ sealltainn an dòigh reusanta airson toirt air falbh antibiotics DC leis na h-ionadan rGO/nZVI agus nZVI. A rèir toraidhean deuchainnean air buaidh pH air èifeachdas DC adsorption, le àrdachadh ann an pH bho 3 gu 7, DC adsorption air an rGO / nZVI coimeasgaichte cha robh smachd le electrostatic eadar-obrachadh, leis gu bheil e ag obair mar zwitterion; mar sin, cha tug atharrachadh ann an luach pH buaidh air a’ phròiseas adsorption. Às deidh sin, faodar smachd a chumail air an uidheamachd sùghaidh le eadar-obrachaidhean neo-dealanach leithid ceangal hydrogen, buaidhean hydrophobic, agus eadar-obrachaidhean cruachadh π-π eadar an rGO / nZVI compote agus DC66. Tha fios gu bheil uidheamachd adsorbates cùbhraidh air uachdar graphene le sreathan air a mhìneachadh le eadar-obrachaidhean cruachadh π–π mar am prìomh fheachd dràibhidh. Is e stuth le còmhdach coltach ri graphene a th ’anns a’ cho-mheasgachadh le ìre as àirde de in-ghabhail aig 233 nm mar thoradh air an eadar-ghluasad π-π *. Stèidhichte air làthaireachd ceithir fàinneachan cùbhraidh ann an structar moileciuil an adsorbate DC, bha sinn den bheachd gu bheil uidheamachd eadar-obrachadh cruachadh π-π eadar an DC cùbhraidh (π-electron acceptor) agus an roinn làn de π-electrons air. an uachdar RGO. /nZVI coimeasgaidhean. A bharrachd air an sin, mar a chithear ann am fige. 10B, chaidh sgrùdaidhean FTIR a dhèanamh gus sgrùdadh a dhèanamh air an eadar-obrachadh moileciuil de choimeasgaidhean rGO / nZVI le DC, agus tha an speactra FTIR de choimeasgaidhean rGO / nZVI às deidh adsorption DC air an sealltainn ann am Figear 10B. 10b. Thathas a’ cumail sùil air stùc ùr aig 2111 cm-1, a tha a rèir crathadh frèam a’ cheangail C = C, a tha a’ nochdadh gu bheil na buidhnean gnìomh organach co-fhreagarrach air uachdar 67 rGO / nZVI. Bidh stùcan eile a 'gluasad bho 1561 gu 1548 cm-1 agus bho 1399 gu 1360 cm-1, a tha cuideachd a' dearbhadh gu bheil àite cudromach aig eadar-obrachaidhean π-π ann a bhith a 'toirt a-steach truailleadh graphene agus organach68,69. Às deidh DC adsorption, chaidh dian cuid de bhuidhnean anns a bheil ocsaidean, leithid OH, sìos gu 3270 cm-1, a tha a’ nochdadh gur e ceangal hydrogen aon de na dòighean asorption. Mar sin, stèidhichte air na toraidhean, tha asachadh DC air an rGO / nZVI co-dhèanta a’ tachairt gu ìre mhòr mar thoradh air eadar-obrachaidhean cruachadh π-π agus bannan H.
Uidheam reusanta airson a bhith a 'toirt a-steach antibiotics DC le ionadan rGO / nZVI agus nZVI (A). Spectra assorption FTIR de DC air rGO/nZVI agus nZVI (B).
Mheudaich dian bannan in-ghabhail nZVI aig 3244, 1615, 1546, agus 1011 cm–1 às deidh DC adsorption air nZVI (Fig. 10B) an coimeas ri nZVI, a bu chòir a bhith co-cheangailte ris an eadar-obrachadh le buidhnean gnìomh comasach den searbhag carboxylic O buidhnean ann an DC. Ach, tha an àireamh sa cheud nas ìsle seo de chraoladh anns a h-uile còmhlan a chaidh fhaicinn a’ nochdadh nach eil atharrachadh mòr ann an èifeachd assorption an adsorbent phytosynthetic (nZVI) an coimeas ri nZVI ron phròiseas assorption. A rèir cuid de sgrùdadh toirt air falbh DC le nZVI71, nuair a bhios nZVI ag ath-fhreagairt le H2O, thèid dealanan a leigeil ma sgaoil agus an uairsin bidh H + air a chleachdadh gus hydrogen gnìomhach a ghabhas lughdachadh a thoirt gu buil. Mu dheireadh, bidh cuid de choimeasgaidhean cationic a 'gabhail ri dealanan bho hydrogen gnìomhach, a' ciallachadh -C = N agus -C = C-, a tha air sgàth sgaradh a 'chearcaill benzene.
Ùine puist: Samhain-14-2022