Merci fir besicht Nature.com. D'Browser Versioun déi Dir benotzt huet limitéiert CSS Ënnerstëtzung. Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten). An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir de Site ouni Stiler a JavaScript maachen.
An dëser Aarbecht goufen rGO / nZVI Composites fir d'éischte Kéier synthetiséiert mat enger einfacher an ëmweltfrëndlecher Prozedur mat Sophora gielzeg Bliederextrakt als Reduzéierungsmëttel a Stabilisator fir d'Prinzipien vun der "grénger" Chimie ze respektéieren, sou wéi manner schiedlech chemesch Synthese. Verschidde Tools goufen benotzt fir déi erfollegräich Synthese vu Kompositen ze validéieren, sou wéi SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, an Zeta Potential, déi erfollegräich Komposit Fabrikatioun uginn. D'Entféierungskapazitéit vun den neie Kompositen a pure nZVI bei verschiddene Startkonzentratioune vum Antibiotikum Doxycyclin gouf verglach fir de synergisteschen Effekt tëscht rGO an nZVI z'ënnersichen. Ënnert der Ewechhuele Konditiounen vun 25mg L-1, 25 ° C an 0.05g, der adsorptive Ewechhuele Taux vun reng nZVI war 90%, während der adsorptive Ewechhuele Taux vun Doxycycline vun der rGO /nZVI Komposit erreecht 94,6%, confirméiert datt nZVI an rGO . Den Adsorptiounsprozess entsprécht enger Pseudo-zweet Uerdnung an ass am gudden Accord mam Freundlich Modell mat enger maximaler Adsorptiounskapazitéit vun 31,61 mg g-1 bei 25 ° C a pH 7. E raisonnabel Mechanismus fir d'Entfernung vum DC gouf proposéiert. Zousätzlech war d'Wiederverwendbarkeet vum rGO / nZVI Komposit 60% no sechs hannereneen Regeneratiounszyklen.
Waasserknappheet a Verschmotzung sinn elo eng sérieux Bedrohung fir all Länner. An de leschte Joeren ass d'Waasserverschmotzung, besonnesch Antibiotikverschmotzung, eropgaang wéinst verstäerkter Produktioun a Konsum wärend der COVID-19 Pandemie1,2,3. Dofir ass d'Entwécklung vun enger effektiver Technologie fir d'Eliminatioun vun Antibiotike am Ofwaasser eng dréngend Aufgab.
Ee vun de resistente semi-syntheteschen Antibiotike vun der Tetracyclin Grupp ass Doxycyclin (DC) 4,5. Et gouf gemellt datt DC Reschter am Grondwaasser an Uewerflächewaasser net metaboliséiert kënne ginn, nëmmen 20-50% ginn metaboliséiert an de Rescht gëtt an d'Ëmwelt verëffentlecht, wat sérieux Ëmwelt- a Gesondheetsproblemer verursaacht6.
D'Belaaschtung fir DC op nidderegen Niveauen kann aquatesch fotosynthetesch Mikroorganismen ëmbréngen, d'Verbreedung vun antimikrobiellen Bakterien menacéieren an d'antimikrobieller Resistenz erhéijen, sou datt dëse Kontaminant aus Ofwaasser geläscht muss ginn. Déi natierlech Degradatioun vum DC am Waasser ass e ganz luesen Prozess. Physikalesch-chemesch Prozesser wéi Photolyse, Biodegradatioun an Adsorptioun kënnen nëmme bei niddrege Konzentratioune a bei ganz nidderegen Tauxen degradéieren7,8. Wéi och ëmmer, déi ekonomesch, einfach, ëmweltfrëndlech, einfach ze handhaben an effizient Method ass Adsorption9,10.
Nano null valent Eisen (nZVI) ass e ganz mächtegt Material dat vill Antibiotike vu Waasser ewechhuelen kann, dorënner Metronidazol, Diazepam, Ciprofloxacin, Chloramphenicol, an Tetracyclin. Dës Fäegkeet ass wéinst den erstaunlechen Eegeschaften déi nZVI huet, sou wéi héich Reaktivitéit, grouss Uewerfläch, a vill extern Bindungsplazen11. Wéi och ëmmer, nZVI ass ufälleg fir Aggregatioun an wässerleche Medien wéinst Van der Wells Kräften an héije magnetesche Properties, wat seng Effektivitéit bei der Entfernung vu Verschmotzung reduzéiert wéinst der Bildung vun Oxidschichten, déi d'Reaktivitéit vun nZVI10,12 hemmen. D'Agglomeratioun vun nZVI-Partikelen kann reduzéiert ginn andeems se hir Flächen mat Surfaktanten a Polymeren änneren oder andeems se mat anere Nanomaterialien a Form vu Kompositen kombinéiert ginn, wat sech als liewensfäeg Approche bewisen huet fir hir Stabilitéit an der Ëmwelt ze verbesseren13,14.
Graphene ass en zwee-zweedimensional Kuelestoff Nanomaterial besteet aus sp2-hybridiséierte Kuelestoffatome arrangéiert an engem Honeycomb Gitter. Et huet eng grouss Uewerfläch, bedeitend mechanesch Kraaft, exzellent elektrokatalytesch Aktivitéit, héich thermesch Konduktivitéit, séier Elektronemobilitéit, an e passend Trägermaterial fir anorganesch Nanopartikelen op senger Uewerfläch z'ënnerstëtzen. D'Kombinatioun vun Metall Nanopartikelen a Graphen kann d'individuell Virdeeler vun all Material staark iwwerschreiden an, wéinst senge superieure physikaleschen a chemeschen Eegeschaften, eng optimal Verdeelung vun Nanopartikelen fir méi effizient Waasserbehandlung liwweren15.
Planzenextrakter sinn déi bescht Alternativ zu schiedleche chemesche Reduktiounsmëttelen, déi allgemeng an der Synthese vu reduzéierter Graphenoxid (rGO) an nZVI benotzt ginn, well se verfügbar sinn, preiswert, een-Schrëtt, ëmweltfrëndlech sécher a kënnen als Reduktiounsmëttel benotzt ginn. wéi Flavonoiden a phenolesch Verbindungen handelen och als Stabilisator. Dofir, war Atriplex halimus L. Leaf Extrait als Reparatur an Ofschloss Agent fir d'Synthes vun rGO /nZVI composites an dëser Etude benotzt. Atriplex halimus aus der Famill Amaranthaceae ass e Stickstoff-liewende méijähreg Strauch mat enger breeder geographescher Gamme16.
Laut der verfügbarer Literatur gouf Atriplex halimus (A. halimus) fir d'éischt benotzt fir rGO / nZVI Composites als ekonomesch an ëmweltfrëndlech Synthesemethod ze maachen. Also, d'Zil vun dëser Aarbecht besteet aus véier Deeler: (1) phytosynthesis vun rGO / nZVI an Elterendeel nZVI Composites benotzt A. halimus aquatesch Blat Extrait, (2) Charakteriséierung vun phytosynthesized Composites mat multiple Methoden hir erfollegräich fabrication ze confirméieren, (3) ) studéiert de synergisteschen Effekt vun rGO an nZVI bei der Adsorptioun an der Entfernung vun organeschen Verschmotzungen vun Doxycyclin Antibiotike ënner verschiddene Reaktiounsparameter, optiméiert d'Konditioune vum Adsorptiounsprozess, (3) Untersuchung vu Kompositmaterialien a verschiddene kontinuéierleche Behandlungen nom Veraarbechtungszyklus.
Doxycyclin-Hydrochlorid (DC, MM = 480,90, chemesch Formel C22H24N2O·HCl, 98%), Eisenchlorid-hexahydrat (FeCl3.6H2O, 97%), Graphitpulver kaaft vu Sigma-Aldrich, USA. Natriumhydroxid (NaOH, 97%), Ethanol (C2H5OH, 99,9%) an Salzsäure (HCl, 37%) goufen vu Merck, USA kaaft. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 an MgCl2 goufen aus Tianjin Comio Chemeschen Reagent Co., Ltd kaaft All reagents sinn vun héich analytesch Rengheet. Duebel-destilléiert Waasser gouf benotzt fir all wässerlech Léisungen ze preparéieren.
Representativ Exemplare vun A. halimus goufen aus hirem natierlechen Liewensraum am Nil Delta a Lännereien laanscht d'Mëttelmier Küst vun Egypten gesammelt. Planzmaterial gouf am Aklang mat den applicabelen nationalen an internationale Richtlinnen gesammelt17. De Prof.. Manal Fawzi huet Planzexemplare no Boulos18 identifizéiert, an de Department of Environmental Sciences vun der Alexandria University autoriséiert d'Sammlung vu studéierte Planzenaarten fir wëssenschaftlech Zwecker. Proufbongen sinn am Tanta University Herbarium (TANE), Bongen Nr. 14 122–14 127, en ëffentlechen Herbarium deen Zougang zu deposéierte Materialien ubitt. Zousätzlech, fir Stëbs oder Dreck ze entfernen, d'Blieder vun der Planz a kleng Stécker schneiden, 3 Mol mat Krunn a destilléiert Waasser spülen, an dann op 50 ° C dréchen. D'Planz gouf zerquetscht, 5 g vum feine Pudder gouf an 100 ml destilléiert Waasser ënnerbruecht an 20 min bei 70 ° C gerührt fir en Extrait ze kréien. De kritt Extrait vu Bacillus nicotianae gouf duerch Whatman Filterpabeier gefiltert an a propper a steriliséierte Réier bei 4 ° C fir weider Benotzung gelagert.
Wéi an der Figur 1 gewisen, gouf de GO aus Graphitpulver duerch d'modifizéiert Hummers Method gemaach. 10 mg GO-Pulver gouf an 50 ml deioniséiertem Waasser fir 30 min ënner Sonikatioun verdeelt, an dann 0,9 g FeCl3 an 2,9 g NaAc fir 60 min gemëscht. 20 ml Atriplex Blatextrakt gouf an d'gerührte Léisung mat Rühr bäigefüügt an 8 Stonnen bei 80 ° C gelooss. Déi resultéierend schwaarz Suspension gouf gefiltert. Déi preparéiert Nanokomposite goufen mat Ethanol a bidestilléiert Waasser gewascht an duerno an engem Vakuumofen bei 50°C fir 12 Stonnen gedréchent.
Schematesch an digital Fotoe vu grénger Synthese vun rGO / nZVI an nZVI Komplexen an Entfernung vun DC Antibiotike vu kontaminéiertem Waasser mat Atriplex Halimus Extrakt.
Kuerz gesot, wéi an der Fig. 14.000 rpm (Hermle , 15.000 rpm) fir 15 min fir schwaarz Partikelen ze ginn, déi dann 3 Mol mat Ethanol a destilléiert Waasser gewascht goufen an duerno an engem Vakuumofen bei 60°C iwwer Nuecht gedréchent ginn.
Planz-synthetiséiert rGO / nZVI an nZVI Komposit goufen duerch UV-siichtbar Spektroskopie (T70 / T80 Serie UV / Vis Spektrofotometer, PG Instruments Ltd, UK) am Scannenberäich vun 200-800 nm charakteriséiert. Fir d'Topographie an d'Gréisst Verdeelung vun der rGO /nZVI an nZVI Komposit analyséieren, TEM Spektroskopie (JOEL, JEM-2100F, Japan, Beschleunegung Volt 200 kV) benotzt gouf. Fir déi funktionell Gruppen ze evaluéieren, déi an de Planzenextrakter verantwortlech sinn fir den Erhuelungs- a Stabiliséierungsprozess ze bewäerten, gouf FT-IR Spektroskopie duerchgefouert (JASCO Spektrometer am Beräich vun 4000-600 cm-1). Zousätzlech gouf en Zeta Potential Analyser (Zetasizer Nano ZS Malvern) benotzt fir d'Uewerflächladung vun de synthetiséierte Nanomaterialien ze studéieren. Fir Röntgendiffraktiounsmiessunge vu pulveriséierte Nanomaterialien gouf en Röntgendiffraktometer (X'PERT PRO, Holland) benotzt, deen mat engem Stroum (40 mA), Spannung (45 kV) am 2θ Beräich vun 20° bis 80 funktionnéiert. ° a CuKa1 Stralung (\(\lambda =\) 1,54056 Ao). Den Energie dispersive Röntgenspektrometer (EDX) (Modell JEOL JSM-IT100) war verantwortlech fir d'Elemental Zesummesetzung ze studéieren beim Sammelen vun Al K-α monochromatesch Röntgenstrahlen vun -10 bis 1350 eV op XPS, Fleckgréisst 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, USA) d'Transmissiounsenergie vum ganze Spektrum ass 200 eV an de schmuele Spektrum ass 50 eV. D'Pudderprobe gëtt op e Probehalter gedréckt, deen an enger Vakuumkammer gesat gëtt. De C 1 s Spektrum gouf als Referenz bei 284,58 eV benotzt fir d'Bindungsenergie ze bestëmmen.
Adsorptiounsexperimenter goufen duerchgefouert fir d'Effizienz vun de synthetiséierte rGO / nZVI Nanokomposite bei der Entfernung vun Doxycyclin (DC) aus wässerleche Léisungen ze testen. Adsorptiounsexperimenter goufen an 25 ml Erlenmeyer-Flaschen mat enger Schüttegeschwindegkeet vun 200 RPM op engem Orbital Shaker (Stuart, Orbital Shaker / SSL1) bei 298 K. Duerch d'Verdünnung vun der DC Stammléisung (1000 ppm) mat bidestilléiertem Waasser gemaach. Fir den Effet vun der rGO /nSVI Doséierung op d'Adsorptiounseffizienz ze bewäerten, goufen Nanokomposite vu verschiddene Gewiichter (0,01-0,07 g) zu 20 ml DC Léisung bäigefüügt. Fir d'Kinetik an d'Adsorptioun Isothermen ze studéieren, gouf 0,05 g vum Adsorbent an enger wässerlecher Léisung vu CD mat enger initialer Konzentratioun (25-100 mg L-1) ënnerholl. Den Effet vum pH op d'Entfernung vun DC gouf um pH (3-11) an eng initial Konzentratioun vu 50 mg L-1 bei 25 ° C studéiert. Ajustéiert de pH vum System andeems Dir eng kleng Quantitéit vun HCl oder NaOH Léisung (Crison pH Meter, pH Meter, pH 25) derbäigesat. Zousätzlech gouf den Afloss vun der Reaktiounstemperatur op Adsorptiounsexperimenter am Beräich vun 25-55 ° C ënnersicht. Den Effekt vun der Ionescher Kraaft op den Adsorptiounsprozess gouf studéiert andeems verschidde Konzentratioune vu NaCl (0,01-4 mol L-1) bei enger initialer Konzentratioun vun DC vun 50 mg L-1, pH 3 a 7, 25 °C, an eng adsorbent Dosis vun 0,05 g. D'Adsorptioun vun net-adsorbéierten DC gouf gemooss mat engem Dual-Beam UV-Vis Spektrofotometer (T70/T80 Serie, PG Instruments Ltd, UK) ausgestatt mat 1,0 cm Weelängt Quarzkuvetten bei maximale Wellelängten (λmax) vun 270 an 350 nm. De Prozentsaz Entfernung vun DC Antibiotike (R%; Eq. 1) an der adsorption Montant vun DC, qt, Eq. 2 (mg / g) goufen mat der folgender Equatioun gemooss.
wou %R d'DC-Entfernungskapazitéit ass (%), Co ass d'initial DC Konzentratioun zu Zäit 0, an C ass d'DC Konzentratioun zu Zäit t, respektiv (mg L-1).
wou qe d'Quantitéit vum DC adsorbéiert pro Eenheet Mass vum Adsorbent ass (mg g-1), Co a Ce sinn d'Konzentratioune bei Nullzäit respektiv am Gläichgewiicht (mg l-1), V ass de Léisungsvolumen (l) a m ass den Adsorptiounsmassereagens (g).
SEM Biller (Figebam. 2A-C) weisen der lamellar Morphologie vun der rGO /nZVI Komposit mat kugelfërmeg Eisen Nanopartikel eenheetlech op senger Uewerfläch verspreet, besot erfollegräich Unhang vun nZVI NPs zu der rGO Uewerfläch. Zousätzlech ginn et e puer Falten am rGO Blat, bestätegt d'Entfernung vu Sauerstoffhaltege Gruppen gläichzäiteg mat der Restauratioun vun A. halimus GO. Dës grouss Falten handelen als Site fir aktiv Belaaschtung vun Eisen NPs. nZVI Biller (Fig. 2D-F) weisen datt d'kugelfërmeg Eisen NPs ganz verspreet waren an net aggregéiert sinn, wat wéinst der Beschichtungsnatur vun de botanesche Komponenten vum Planzenextrakt ass. D'Partikelgréisst variéiert bannent 15-26 nm. Wéi och ëmmer, e puer Regiounen hunn eng mesoporös Morphologie mat enger Struktur vu Bulgen a Huelraim, déi eng héich effektiv Adsorptiounskapazitéit vun nZVI ubidden, well se d'Méiglechkeet erhéijen fir DC Molekülen op der Uewerfläch vum nZVI ze fangen. Wann de Rosa Damaskus Extrait fir d'Synthese vun nZVI benotzt gouf, waren déi erhalen NPs inhomogen, mat Void a verschiddene Formen, wat hir Effizienz an der Cr (VI) Adsorptioun reduzéiert huet an d'Reaktiounszäit 23 erhéicht huet. D'Resultater si konsequent mat nZVI synthetiséiert aus Eichen- a Maulbeiblieder, déi haaptsächlech kugelfërmeg Nanopartikele mat verschiddene Nanometergréissten ouni offensichtlech Agglomeratioun sinn.
SEM Biller vun rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) Kompositen an EDX Mustere vun nZVI/rGO (G) an nZVI (H) Kompositen.
D'Elemental Zesummesetzung vun Planz-synthetiséiert rGO /nZVI an nZVI Composite war mat EDX studéiert (Figebam. 2G, H). Studien weisen datt nZVI aus Kuelestoff (38,29 Mass%), Sauerstoff (47,41 Mass%) an Eisen (11,84 Mass%) besteet, awer och aner Elementer wéi Phosphor24 sinn dobäi, déi aus Planzenextrakter kritt kënne ginn. Zousätzlech ass den héije Prozentsaz vu Kuelestoff a Sauerstoff wéinst der Präsenz vu Phytochemikalien aus Planzenextrakter an Ënnerfläch nZVI Proben. Dës Elementer sinn gläichméisseg op rGO verdeelt awer a verschiddene Verhältnisser: C (39,16 wt%), O (46,98 wt%) a Fe (10,99 wt%), EDX rGO/nZVI weist och d'Präsenz vun aneren Elementer wéi S, déi kënne mat Planzenextrakter verbonne sinn, benotzt ginn. Den aktuellen C:O Verhältnis an den Eisengehalt am rGO/nZVI Komposit mat A. halimus ass vill besser wéi den Eucalyptusblattextrakt ze benotzen, well et d'Zesummesetzung vu C (23,44 gew.%), O (68.29 gew.%) charakteriséiert. an Fe (8,27 gew.%). wt%) 25. Nataša et al., 2022 bericht eng ähnlech elementar Zesummesetzung vun nZVI synthetiséiert aus Eichen- a Maulbeerblieder a bestätegt datt Polyphenolgruppen an aner Molekülen, déi am Blatextrakt enthale sinn, fir de Reduktiounsprozess verantwortlech sinn.
D'Morphologie vun nZVI zu Planzen synthetiséiert (Figebam. S2A, B) war Kugelgestalt an deelweis onregelméisseg, mat enger Moyenne Partikelgréisst vun 23,09 ± 3,54 nm, awer Kette Aggregaten sech wéinst Van der Waals Kräften an ferromagnetism observéiert. Dës haaptsächlech granulär a kugelfërmeg Partikelform ass am gudden Accord mat de SEM Resultater. Eng ähnlech Observatioun gouf vum Abdelfatah et al. am Joer 2021 wann Castor Bean Blat Extrait an der Synthese vun nZVI11 benotzt gouf. Ruelas tuberosa Bliederextrakt NPs, déi als Reduktiounsmëttel an nZVI benotzt ginn, hunn och eng Kugelform mat engem Duerchmiesser vun 20 bis 40 nm26.
Hybrid rGO / nZVI Komposit TEM Biller (Fig. S2C-D) huet gewisen datt rGO e Basalplang ass mat marginale Falten a Falten déi verschidde Luedeplazen fir nZVI NPs ubidden; dëser lamellar Morphologie bestätegt och déi erfollegräich Fabrikatioun vun rGO. Zousätzlech hunn nZVI NPs eng kugelfërmeg Form mat Partikelgréissten vu 5,32 bis 27 nm a sinn an der rGO Schicht mat enger bal eenheetlecher Dispersioun agebonnen. Eucalyptus Blat Extrait gouf benotzt Fe NPs / rGO ze synthetiséieren; D'TEM Resultater hunn och bestätegt datt Falten an der rGO Schicht d'Dispersioun vu Fe NPs méi wéi reng Fe NPs verbessert hunn an d'Reaktivitéit vun de Kompositen erhéicht hunn. Ähnlech Resultater goufen duerch Bagheri et al kritt. 28 wann de Komposit fabrizéiert gouf mat Ultraschalltechniken mat enger duerchschnëttlecher Eisen Nanopartikelgréisst vun ongeféier 17.70 nm.
D'FTIR Spektrum vun A. halimus, nZVI, GO, rGO, an rGO /nZVI Composites sinn an Lalumi gewisen. 3A. D'Präsenz vun Uewerfläch funktionell Gruppen an de Blieder vun A. halimus erschéngt bei 3336 cm-1, déi zu polyphenols entsprécht, an 1244 cm-1, déi entspriechend Carbonyl Gruppen produzéiert vum Protein. Aner Gruppen wéi Alkane bei 2918 cm-1, Alkene bei 1647 cm-1 an CO-O-CO Verlängerungen bei 1030 cm-1 goufen och beobachtet, wat d'Präsenz vu Planzenkomponenten suggeréiert, déi als Dichtungsmëttel handelen a verantwortlech sinn fir d'Erhuelung. vu Fe2+ op Fe0 a GO op rGO29. Am Allgemengen weisen d'nZVI Spektrum déiselwecht Absorptiounspeaks wéi bitter Zucker, awer mat enger liicht verréckter Positioun. Eng intensiv Band erschéngt bei 3244 cm-1 assoziéiert mat OH Stretching Schwéngungen (Phenolen), e Peak bei 1615 entsprécht C=C, a Bande bei 1546 an 1011 cm-1 entstinn wéinst der Ausdehnung vu C=O (Polyphenolen a Flavonoiden) , CN -Gruppen vun aromatesche Aminen an alifateschen Aminen goufen och bei 1310 cm-1 respektiv 1190 cm-1 observéiert13. D'FTIR Spektrum vun GO weist d'Präsenz vu ville héich-Intensitéit Sauerstoff-haltege Gruppen, dorënner d'Alkoxy (CO) Stretching Band op 1041 cm-1, der epoxy (CO) Stretch Band op 1291 cm-1, C = O Streck. eng Band vu C=C Stretchvibrationen op 1619 cm-1, eng Band bei 1708 cm-1 an eng breet Band vun OH Grupp Stretching Schwéngungen op 3384 cm-1 erschéngen, wat bestätegt gëtt duerch déi verbessert Hummers Method, déi erfollegräich oxidéiert graphite Prozess. Wann Dir rGO an rGO/nZVI Komposite mat GO Spektre vergläicht, gëtt d'Intensitéit vun e puer Sauerstoffhaltege Gruppen, wéi OH bei 3270 cm-1, wesentlech reduzéiert, während anerer, wéi C=O bei 1729 cm-1, komplett sinn. reduzéiert. verschwonnen, déi erfollegräich Ewechhuele vun Sauerstoff-haltege funktionell Gruppen am GO vun der A. halimus Extrait uginn. Nei schaarf charakteristesch Peaks vu rGO bei C=C Spannungen ginn ëm 1560 an 1405 cm-1 observéiert, wat d'Reduktioun vum GO op rGO bestätegt. Variatiounen vun 1043 bis 1015 cm-1 a vun 982 bis 918 cm-1 goufen observéiert, méiglecherweis wéinst der Inklusioun vu Planzmaterial31,32. Weng et al., 2018 hunn och eng bedeitend Dämpfung vu oxygenéierte funktionnelle Gruppen am GO observéiert, déi erfollegräich Bildung vu rGO duerch Bioreduktioun bestätegt, well Eucalyptusblattextrakter, déi benotzt gi fir reduzéiert Eisen-Graphenoxid-Kompositen ze synthetiséieren, méi no FTIR Spektra vun der Planzkomponent weisen. funktionell Gruppen. 33.
A. FTIR Spektrum vun Gallium, nZVI, rGO, GO, Komposit rGO / nZVI (A). Roentgenogrammy Composites rGO, GO, nZVI an rGO/nZVI (B).
D'Bildung vun rGO /nZVI an nZVI composites war gréisstendeels vun X-Ray diffraction Mustere bestätegt (Lalumi 3B). Eng héich-Intensitéit Fe0 Peak war bei 2Ɵ 44,5 ° observéiert, entspriechend Index (110) (JCPDS Nr. 06-0696)11. En aneren Héichpunkt op 35,1° vum (311) Fliger gëtt dem Magnetit Fe3O4 zougeschriwwen, 63,2° kënne mam Miller Index vun der (440) Fliger verbonne sinn wéinst der Präsenz vu ϒ-FeOOH (JCPDS Nr. 17-0536)34. D'Röntgenmuster vum GO weist e scharfen Peak bei 2Ɵ 10,3° an en aneren Peak bei 21,1°, wat d'komplett Exfoliatioun vum Grafit beweist an d'Präsenz vu Sauerstoffhaltege Gruppen op der Uewerfläch vum GO35 beliicht. Komposit Mustere vun rGO an rGO /nZVI opgeholl d'Verschwannen vun charakteristesche GO Biergspëtzten an d'Bildung vun breet rGO Biergspëtzten um 2Ɵ 22,17 an 24,7 ° fir d'rGO an rGO /nZVI Komposit, respektiv, déi erfollegräich Erhuelung vun GO duerch Planz Extrait bestätegt. Wéi och ëmmer, am Komposit rGO / nZVI Muster, goufen zousätzlech Peaks verbonne mat der Gitterfläch vu Fe0 (110) a bcc Fe0 (200) bei 44,9\(^\circ\) respektiv 65,22\(^\circ\) observéiert. .
Den Zeta Potenzial ass de Potenzial tëscht enger ionescher Schicht, déi un der Uewerfläch vun engem Partikel befestegt ass, an enger wässerlecher Léisung, déi d'elektrostatesch Eegeschafte vun engem Material bestëmmt a seng Stabilitéit moosst37. Zeta Potential Analyse vu Planzsynthetiséierter nZVI, GO, an rGO/nZVI Kompositen hunn hir Stabilitéit gewisen wéinst der Präsenz vun negativen Ladungen vun -20,8, -22, respektiv -27,4 mV op hirer Uewerfläch, wéi an der Figur S1A- gewisen. C. . Esou Resultater si konsequent mat e puer Berichter, déi ernimmen datt Léisunge mat Partikele mat Zeta Potentialwäerter manner wéi -25 mV allgemeng en héije Grad vu Stabilitéit weisen wéinst elektrostatesche Repulsioun tëscht dëse Partikelen. D'Kombinatioun vun rGO an nZVI erlaabt de Komposit méi negativ Ladungen ze kréien an huet also méi Stabilitéit wéi entweder GO oder nZVI eleng. Dofir wäert de Phänomen vun der elektrostatescher Repulsioun zu der Bildung vu stabile rGO/nZVI39 Kompositen féieren. Déi negativ Uewerfläch vum GO erlaabt et gläichméisseg an engem wässerleche Medium ouni Agglomeratioun ze verdeelen, wat gënschteg Konditioune fir Interaktioun mat nZVI schaaft. Déi negativ Ladung kann mat der Präsenz vu verschiddene funktionnelle Gruppen am Bitter Melonextrakt assoziéiert ginn, wat och d'Interaktioun tëscht GO an Eisen Virgänger an dem Planzextrakt bestätegt fir rGO an nZVI ze bilden, respektiv, an den rGO / nZVI Komplex. Dës Planzverbindunge kënnen och als Kappmëttelen handelen, well se d'Aggregatioun vun de resultéierende Nanopartikel verhënneren an domat hir Stabilitéit erhéijen40.
D'Elementer Zesummesetzung an Valence Staaten vun der nZVI an rGO /nZVI Composite sech duerch XPS (Lalumi 4) bestëmmt. Déi allgemeng XPS-Studie huet gewisen datt de rGO /nZVI-Komposit haaptsächlech aus den Elementer C, O a Fe besteet, konsequent mat der EDS-Mapping (Fig. 4F-H). D'C1s Spektrum besteet aus dräi Peaks bei 284,59 eV, 286,21 eV an 288,21 eV representéiert CC, CO a C=O, respektiv. Den O1s Spektrum gouf an dräi Peaks opgedeelt, dorënner 531,17 eV, 532,97 eV, a 535,45 eV, déi un d'O=CO, CO, an NO Gruppen respektiv zougewisen goufen. Wéi och ëmmer, d'Spëtze bei 710,43, 714,57 an 724,79 eV bezéien sech op Fe 2p3/2, Fe+3 respektiv Fe p1/2. D'XPS-Spektra vun nZVI (Fig. 4C-E) weisen Peaks fir d'Elementer C, O a Fe. Peaks bei 284,77, 286,25, an 287,62 eV bestätegen d'Präsenz vun Eisen-Kuelestofflegierungen, wéi se op CC, C-OH a CO bezéien, respektiv. Den O1s Spektrum entsprécht dräi Peaks C–O / Eisenkarbonat (531.19 eV), Hydroxylradikal (532.4 eV) an O–C=O (533.47 eV). De Peak bei 719.6 gëtt un Fe0 zougeschriwwen, während FeOOH Peaks bei 717.3 an 723.7 eV weist, zousätzlech weist de Peak bei 725.8 eV d'Präsenz vu Fe2O342.43 un.
XPS Studien vun nZVI an rGO / nZVI Kompositen, respektiv (A, B). Voll Spektrum vun nZVI C1s (C), Fe2p (D), an O1s (E) an rGO / nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) Komposit.
D'N2 Adsorptioun / Desorptioun Isotherm (Fig. 5A, B) weist datt d'nZVI an rGO / nZVI Kompositen zum Typ II gehéieren. Zousätzlech ass d'spezifesch Uewerfläch (SBET) vum nZVI vu 47.4549 op 152.52 m2 / g eropgaang no der Blendung mat rGO. Dëst Resultat kann duerch d'Ofsenkung vun de magnetesche Eegeschafte vun nZVI no rGO Blendung erkläert ginn, doduerch d'Partikelaggregatioun ze reduzéieren an d'Uewerfläch vun de Kompositen ze erhéijen. Zousätzlech, wéi an der Fig. Dëst Resultat ass am Aklang mat El-Monaem et al. 45.
Fir d'Adsorptiounskapazitéit ze evaluéieren fir DC tëscht den rGO / nZVI Kompositen an dem ursprénglechen nZVI ze evaluéieren ofhängeg vun der Erhéijung vun der initialer Konzentratioun, gouf e Verglach gemaach andeems Dir eng konstant Dosis vun all Adsorbent (0,05 g) op DC bei verschiddenen initialen Konzentratioune bäidréit. Ënnersicht Léisung [25]. –100 mg l–1] bei 25°C. D'Resultater weisen datt d'Effizienz vun der Entfernung (94.6%) vum rGO /nZVI Komposit méi héich war wéi déi vun der ursprénglecher nZVI (90%) bei enger méi niddereger Konzentratioun (25 mg L-1). Wéi och ëmmer, wann d'Startkonzentratioun op 100 mg L-1 erhéicht gouf, ass d'Effizienz vun der Entfernung vun rGO /nZVI an Elterendeel nZVI op 70% a 65% gefall, respektiv (Dorënner 6A), wat wéinst manner aktive Siten an Degradatioun vun nZVI Partikel. Am Géigendeel, rGO / nZVI huet eng méi héich Effizienz vun der DC-Entfernung gewisen, wat wéinst engem synergisteschen Effekt tëscht rGO an nZVI ka sinn, an deenen stabile aktive Site verfügbar fir Adsorptioun vill méi héich sinn, an am Fall vun rGO / nZVI, méi DC ka adsorbéiert ginn wéi intakt nZVI. Zousätzlech, an der Fig. 6B weist datt d'Adsorptiounskapazitéit vun den rGO / nZVI an nZVI Kompositen vun 9,4 mg / g op 30 mg / g an 9 mg / g eropgaang ass, respektiv, mat enger Erhéijung vun der initialer Konzentratioun vu 25-100 mg / L. -1,1 bis 28,73 mg g-1. Dofir war d'DC Entfernungsquote negativ mat der initialer DC Konzentratioun korreléiert, wat wéinst der limitéierter Zuel vu Reaktiounszentren vun all Adsorbent ënnerstëtzt gouf fir d'Adsorptioun an d'Entfernung vun DC an der Léisung. Also kann et aus dëse Resultater ofgeschloss ginn datt d'rGO / nZVI Kompositen eng méi héich Effizienz vun der Adsorptioun a Reduktioun hunn, an rGO an der Zesummesetzung vun rGO / nZVI ka souwuel als Adsorbent an als Trägermaterial benotzt ginn.
D'Effizienz vun der Entféierung an d'DC Adsorptiounskapazitéit fir den rGO /nZVI an nZVI Komposit waren (A, B) [Co = 25 mg l-1-100 mg l-1, T = 25 ° C, Dosis = 0,05 g], pH. op Adsorptiounskapazitéit an DC Entfernungseffizienz op rGO / nZVI Kompositen (C) [Co = 50 mg L-1, pH = 3-11, T = 25 ° C, Dosis = 0,05 g].
Léisung pH ass e kritesche Faktor bei der Studie vun Adsorptiounsprozesser, well et de Grad vun der Ioniséierung, Spezifizéierung an Ioniséierung vum Adsorbent beaflosst. D'Experiment gouf bei 25 ° C mat enger konstanter Adsorbentdosis (0,05 g) an enger initialer Konzentratioun vu 50 mg L-1 am pH-Beräich (3-11) duerchgefouert. Laut enger Literaturrevisioun46 ass DC en amphiphile Molekül mat verschiddene ioniséierbare funktionelle Gruppen (Phenolen, Aminogruppen, Alkoholen) op verschiddene pH Niveauen. Als Resultat kënnen déi verschidde Funktiounen vum DC an déi verbonne Strukturen op der Uewerfläch vum rGO / nZVI Komposit elektrostatesch interagéieren a kënnen als Kationen, Zwitterionen an Anionen existéieren, d'DC Molekül existéiert als kationesch (DCH3+) bei pH <3,3, zwitterionesch (DCH20) 3,3 < pH <7,7 an anionesch (DCH- oder DC2-) bei PH 7,7. Als Resultat kënnen déi verschidde Funktiounen vum DC an déi verbonne Strukturen op der Uewerfläch vum rGO / nZVI Komposit elektrostatesch interagéieren a kënnen als Kationen, Zwitterionen an Anionen existéieren, d'DC Molekül existéiert als kationesch (DCH3+) bei pH <3,3, zwitterionesch (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 an anionesch (DCH- oder DC2-) bei PH 7,7. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур op поверхности компостита rGO/nZVI моговать тически и могут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК существует в видет в видео 3, (D) цвитер- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 an анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Als Resultat kënne verschidde Funktiounen vun DC a verbonne Strukturen op der Uewerfläch vum rGO / nZVI Komposit elektrostatesch interagéieren a kënnen a Form vu Kationen, Zwitterionen an Anionen existéieren; den DC Molekül existéiert als Kation (DCH3+) bei pH <3,3; ionesch (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 an anionesch (DCH- oder DC2-) bei 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甽相䘏静甽相离子、两性离子和阴离子的形式存在，DC 分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+) 的形式存在，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 叔 缯胏 因此并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， DC 分子 在 pH <3.3 时 阳禳 筳 阳 禳 筐 嘳 禳 筐阳离子 (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 могстут в поверхности композита rGO/nZVI аимодействия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов an анионов, a молекулы ДК являются катионов (+3. Dofir kënne verschidde Funktiounen vum DC a verbonne Strukturen op der Uewerfläch vum rGO / nZVI Komposit an elektrostatesch Interaktiounen erakommen an existéieren a Form vu Kationen, Zwitterionen an Anionen, während DC Moleküle kationesch sinn (DCH3+) bei pH <3,3. Он существует в виде цвиттер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 an аниона (DCH- oder DC2-) при pH 7,7. Et existéiert als Zwitterion (DCH20) bei 3,3 < pH <7,7 an en Anion (DCH- oder DC2-) bei pH 7,7.Mat enger Erhéijung vum pH vun 3 bis 7 ass d'Adsorptiounskapazitéit an d'Effizienz vun der DC-Entfernung vun 11,2 mg / g (56%) op 17 mg / g (85%) eropgaang (Fig. 6C). Wéi de pH awer op 9 an 11 eropgeet, ass d'Adsorptiounskapazitéit an d'Effizienz vun der Entfernung e bësse erofgaang, vun 10,6 mg / g (53%) op 6 mg / g (30%), respektiv. Mat enger Erhéijung vun pH vun 3 ze 7, DCs haaptsächlech an der Form vun zwitterions existéiert, déi se bal net-electrostatically mat rGO / nZVI Composite ugezunn oder ofgestouss, virun allem duerch elektrostatesch Interaktioun. Wéi de pH iwwer 8,2 eropgeet, war d'Uewerfläch vum Adsorbent negativ gelueden, sou datt d'Adsorptiounskapazitéit erofgaang ass a verréngert wéinst der elektrostatescher Repulsioun tëscht dem negativ geluedenen Doxycyclin an der Uewerfläch vum Adsorbent. Dësen Trend suggeréiert datt d'DC Adsorptioun op rGO / nZVI Kompositen héich pH ofhängeg ass, an d'Resultater weisen och datt rGO / nZVI Kompositen als Adsorbents ënner sauerem an neutralen Konditiounen gëeegent sinn.
Den Effekt vun der Temperatur op d'Adsorptioun vun enger wässerlecher Léisung vu DC gouf bei (25-55 ° C) duerchgefouert. Figur 7A weist den Effet vun Temperatur Erhéijung op der Ewechhuele Effizienz vun DC Antibiotiken op rGO /nZVI, et ass kloer, datt d'Ewechhuele Muecht an adsorption Kapazitéit vun 83,44% an 13,9 mg /g zu 47% an 7,83 mg /g fräi. , respektiv. Dës bedeitend Ofsenkung kann wéinst enger Erhéijung vun der thermescher Energie vun DC Ionen sinn, wat zu Desorptioun féiert47.
Effekt vun Temperatur op Ewechhuele Effizienz an Adsorption Kapazitéit vun CD op rGO / nZVI Composites (A) [Co = 50 mg L-1, pH = 7, Dosis = 0,05 g], Adsorbent Dosis op Ewechhuele Effizienz an Ewechhuele Effizienz vun CD Effekt vun Initial Konzentratioun op d'Adsorptiounskapazitéit an d'Effizienz vun der DC Entfernung op der rGO/nSVI Komposit (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].
Den Effekt vun der Erhéijung vun der Dosis vum Kompositadsorbent rGO / nZVI vun 0,01 g op 0,07 g op d'Entfernungseffizienz an d'Adsorptiounskapazitéit gëtt an der Fig. 7B. Eng Erhéijung vun der Dosis vum Adsorbent huet zu enger Ofsenkung vun der Adsorptiounskapazitéit vun 33,43 mg / g op 6,74 mg / g gefouert. Wéi och ëmmer, mat enger Erhéijung vun der Adsorbentdosis vun 0,01 g op 0,07 g erhéicht d'Effizienz vun der Entfernung vu 66,8% op 96%, wat deementspriechend mat enger Erhéijung vun der Zuel vun den aktiven Zentren op der Nanokomposit Uewerfläch assoziéiert ass.
Den Effekt vun der initialer Konzentratioun op d'Adsorptiounskapazitéit an d'Effizienz vun der Entféierung [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, Dosis 0,05 g] gouf studéiert. Wann déi initial Konzentratioun vu 25 mg L-1 op 100 mg L-1 erhéicht gouf, ass d'Ewechhuele Prozentsaz vun der rGO /nZVI Komposit vun 94,6% op 65% erofgaang (Figebam. 7C), wahrscheinlech wéinst der Fehlen vum gewënschten aktive Siten. . Adsorbéiert grouss Konzentratioune vun DC49. Op der anerer Säit, wéi d'initial Konzentratioun eropgaang ass, huet d'Adsorptiounskapazitéit och vun 9,4 mg / g op 30 mg / g erhéicht bis d'Gläichgewiicht erreecht gouf (Figebam. 7D). Dës inévitabel Reaktioun ass wéinst enger Erhéijung vun der dreiwend Kraaft mat enger initialer DC Konzentratioun méi grouss wéi d'DC Ion Mass Transfer Resistenz fir d'Uewerfläch 50 vum rGO / nZVI Komposit z'erreechen.
Kontaktzäit a kinetesch Studien zielen d'Gläichgewiichtzäit vun der Adsorptioun ze verstoen. Als éischt war d'Quantitéit vum DC adsorbéiert während den éischte 40 Minutte vun der Kontaktzäit ongeféier d'Halschent vun der Gesamtbetrag adsorbéiert iwwer déi ganz Zäit (100 Minutten). Wärend d'DC Molekülle an der Léisung kollidéieren, wat se séier op d'Uewerfläch vum rGO / nZVI Komposit wanderen, wat zu bedeitende Adsorptioun resultéiert. No 40 min huet d'DC Adsorptioun lues a lues erhéicht bis d'Gläichgewiicht no 60 min erreecht gouf (Figebam. 7D). Zënter datt eng raisonnabel Betrag an den éischten 40 Minutten adsorbéiert gëtt, ginn et manner Kollisiounen mat DC Molekülle a manner aktive Site fir net adsorbéiert Moleküle verfügbar. Dofir kann den Adsorptiounsquote reduzéiert ginn51.
Fir besser d'adsorption Kinetics verstoen, Linn Diagrammer vun Pseudo éischt Uerdnung (Lalumi 8A), Pseudo zweeter Uerdnung (Lalumi 8B), an Elovich (Lalumi 8C) kinetesch Modeller goufen benotzt. Vun de Parameteren, déi aus de kineteschen Studien (Table S1) kritt goufen, gëtt et kloer datt de Pseudosekonnmodell dee beschte Modell ass fir d'Adsorptiounskinetik ze beschreiwen, wou de R2 Wäert méi héich gesat ass wéi an deenen aneren zwee Modeller. Et gëtt och eng Ähnlechkeet tëscht de berechent Adsorptiounskapazitéiten (qe, cal). D'Pseudo-zweet Uerdnung an d'experimentell Wäerter (qe, exp.) si weider Beweiser datt d'Pseudo-zweet Uerdnung e bessere Modell ass wéi aner Modeller. Wéi an der Tabell 1 gewisen, bestätegen d'Wäerter vun α (initial Adsorptionsrate) an β (Desorptiounskonstant) datt d'Adsorptiounsquote méi héich ass wéi d'Desorptiounsquote, wat beweist datt DC tendéiert effizient op de rGO / nZVI52 Komposit ze adsorbéieren. .
Linear adsorption kinetesch Diagrammer vun pseudo-zweet Uerdnung (A), Pseudo-éischt Uerdnung (B) an Elovich (C) [Co = 25-100 mg l-1, pH = 7, T = 25 ° C, Dosis = 0,05 g ].
Studien vun Adsorptioun Isothermen hëllefen d'Adsorptiounskapazitéit vum Adsorbent (RGO / nRVI Composite) bei verschiddenen Adsorbatkonzentratioune (DC) a Systemtemperaturen ze bestëmmen. Déi maximal Adsorptiounskapazitéit gouf mat der Langmuir Isotherm berechent, wat uginn datt d'Adsorptioun homogen war an d'Bildung vun enger Adsorbat Monolayer op der Uewerfläch vum Adsorbent enthält ouni Interaktioun tëscht hinnen53. Zwee aner wäit benotzt Isotherm Modeller sinn d'Freundlich an Temkin Modeller. Obwuel de Freundlich Modell net benotzt gëtt fir d'Adsorptiounskapazitéit ze berechnen, hëlleft et den heterogenen Adsorptiounsprozess ze verstoen an datt d'Vacances op der Adsorbent verschidden Energien hunn, während den Temkin Modell hëlleft fir d'physikalesch a chemesch Eegeschafte vun der Adsorption54 ze verstoen.
Figuren 9A-C weisen Linnenplot vun de Langmuir, Freindlich a Temkin Modeller respektiv. D'R2 Wäerter berechent aus de Freundlich (Fig. 9A) a Langmuir (Fig. 9B) Linnenplot a presentéiert an Table 2 weisen datt d'DC Adsorption op der rGO/nZVI Komposit de Freundlich (0.996) a Langmuir (0.988) Isotherm folgt Modeller an Temkin (0.985). Déi maximal Adsorptiounskapazitéit (qmax), berechent mam Langmuir Isotherm Modell, war 31,61 mg g-1. Zousätzlech ass de berechente Wäert vum Dimensiounslosen Trennungsfaktor (RL) tëscht 0 an 1 (0,097), wat e favorabelen Adsorptiounsprozess ugeet. Soss weist d'berechent Freundlich Konstant (n = 2.756) eng Präferenz fir dësen Absorptiounsprozess un. Laut dem linearem Modell vun der Temkin Isotherm (Fig. 9C) ass d'Adsorptioun vum DC um rGO/nZVI Komposit e physikaleschen Adsorptiounsprozess, well b ˂ 82 kJ mol-1 (0,408)55 ass. Och wa kierperlech Adsorptioun normalerweis vu schwaache Van der Waals Kräfte vermëttelt gëtt, erfuerdert direkt Stroumadsorptioun op rGO / nZVI Kompositen niddereg Adsorptiounsenergien [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B), an Temkin (C) linear Adsorptioun Isothermen [Co = 25-100 mg L-1, pH = 7, T = 25 ° C, Dosis = 0,05 g]. Komplott vun der van't Hoff Equatioun fir DC Adsorptioun duerch rGO/nZVI Kompositen (D) [Co = 25-100 mg l-1, pH = 7, T = 25-55 °C an Dosis = 0,05 g].
Fir den Effekt vun der Reaktiounstemperaturännerung op DC Entfernung aus rGO / nZVI Kompositen ze evaluéieren, goufen thermodynamesch Parameteren wéi Entropieännerung (ΔS), Enthalpieännerung (ΔH) a fräi Energieverännerung (ΔG) aus Equatioune berechent. 3 a458.
wou \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) - thermodynamesch Gläichgewiichtkonstant, Ce an CAe - rGO an der Léisung, respektiv / nZVI DC Konzentratioune um Uewerfläch Gläichgewiicht. R an RT sinn d'Gaskonstant an d'Adsorptiounstemperatur, respektiv. Plotte ln Ke géint 1/T gëtt eng riicht Linn (Fig. 9D) aus där ∆S an ∆H bestëmmt kënne ginn.
En negativen ΔH Wäert weist datt de Prozess exotherm ass. Op der anerer Säit ass den ΔH Wäert am kierperlechen Adsorptiounsprozess. Negativ ΔG Wäerter an der Tabell 3 weisen datt d'Adsorptioun méiglech a spontan ass. Negativ Wäerter vun ΔS beweisen eng héich Uerdnung vun adsorbent Molekülle um Flëssegket Interface (Table 3).
Table 4 vergläicht den rGO / nZVI Komposit mat anere Adsorbenten, déi a fréiere Studien gemellt goufen. Et ass kloer datt de VGO / nCVI Komposit eng héich Adsorptiounskapazitéit huet a kann e verspriechend Material fir d'Entfernung vun DC Antibiotike aus Waasser sinn. Zousätzlech ass d'Adsorptioun vu rGO / nZVI Kompositen e schnelle Prozess mat enger Equilibratiounszäit vu 60 min. Déi exzellent Adsorptiounseigenschaften vun den rGO / nZVI Kompositen kënnen duerch de synergisteschen Effekt vun rGO an nZVI erkläert ginn.
Figuren 10A, B illustréieren de rational Mechanismus fir d'Entfernung vun DC Antibiotike vun den rGO /nZVI an nZVI Komplexen. Laut de Resultater vun Experimenter iwwer den Effekt vum pH op d'Effizienz vun der DC Adsorptioun, mat enger Erhéijung vum pH vun 3 op 7, DC Adsorption op der rGO / nZVI Komposit gouf net vun elektrostatesche Interaktiounen kontrolléiert, well et als zwitterion gehandelt huet; dofir, eng Verännerung vum pH-Wäert huet den Adsorptiounsprozess net beaflosst. Duerno kann den Adsorptiounsmechanismus kontrolléiert ginn duerch net-elektrostatesch Interaktiounen wéi Waasserstoffbindung, hydrophobesch Effekter, an π-π Stacking Interaktiounen tëscht dem rGO / nZVI Komposit an DC66. Et ass bekannt datt de Mechanismus vun aromatesche Adsorbaten op den Uewerfläche vu geschichte Graphen duerch π–π Stacking Interaktiounen als Haaptdreiwerkraaft erkläert gouf. De Komposit ass e Schichtenmaterial ähnlech wéi Grafen mat engem Absorptiounsmaximum bei 233 nm wéinst dem π-π* Iwwergang. Baséierend op der Präsenz vu véier aromatesche Réng an der molekulare Struktur vum DC Adsorbat, hu mir hypothetiséiert datt et e Mechanismus vun der π-π-Stacking Interaktioun tëscht dem aromatesche DC (π-Elektronenakzeptor) an der Regioun reich an π-Elektronen op ass. der RGO Uewerfläch. /nZVI Komposit. Zousätzlech, wéi an der Fig. 10B, goufen FTIR Studien gesuergt fir d'molekulare Interaktioun vun rGO /nZVI Composite mat DC ze studéieren, an d'FTIR Spektrum vun rGO /nZVI Composite no DC Adsorption sinn an der Figur 10B gewisen. 10b. En neie Peak gëtt bei 2111 cm-1 beobachtet, wat dem Kadervibration vun der C=C-Bindung entsprécht, wat d'Präsenz vun den entspriechende organeschen funktionnelle Gruppen op der Uewerfläch vu 67 rGO/nZVI bezeechent. Aner Spëtze verschwannen vun 1561 op 1548 cm-1 a vun 1399 op 1360 cm-1, wat och bestätegt datt π-π Interaktiounen eng wichteg Roll bei der Adsorptioun vu Graphen an organesche Verschmotzung spillen68,69. No DC Adsorptioun ass d'Intensitéit vun e puer Sauerstoffhaltege Gruppen, wéi OH, op 3270 cm-1 erofgaang, wat suggeréiert datt Waasserstoffverbindung ee vun den Adsorptiounsmechanismen ass. Also, baséiert op de Resultater, geschitt DC Adsorptioun op der rGO / nZVI Komposit haaptsächlech wéinst π-π Stacking Interaktiounen an H-Bindungen.
Rational Mechanismus vun der Adsorptioun vun DC Antibiotike duerch rGO / nZVI an nZVI Komplexen (A). FTIR Adsorptiounsspektre vun DC op rGO/nZVI an nZVI (B).
D'Intensitéit vun den Absorptiounsbänner vun nZVI bei 3244, 1615, 1546, an 1011 cm-1 erhéicht no DC Adsorption op nZVI (Fig. 10B) am Verglach zum nZVI, wat mat der Interaktioun mat méiglech funktionnelle Gruppe vun der Carboxylsäure verbonnen ass. O Gruppen an DC. Wéi och ëmmer, dësen nidderegen Prozentsaz vun der Iwwerdroung an all observéierte Bands weist keng bedeitend Ännerung vun der Adsorptiounseffizienz vum phytosyntheteschen Adsorbent (nZVI) am Verglach zum nZVI virum Adsorptiounsprozess un. No e puer DC Ewechhuele Fuerschung mat nZVI71, wann nZVI reagéiert mat H2O, Elektronen sinn fräi an dann H + benotzt héich reduzéierbar aktive Waasserstoff ze produzéieren. Schlussendlech akzeptéieren e puer kationesch Verbindungen Elektronen aus aktive Waasserstoff, wat zu -C=N an -C=C- resultéiert, wat un der Spaltung vum Benzenring zougeschriwwe gëtt.
Post Zäit: Nov-14-2022