Nature.com сайтаар зочилсонд баярлалаа. Таны ашиглаж буй хөтчийн хувилбар нь CSS-ийн дэмжлэгтэй байна. Хамгийн сайн ашиглахын тулд бид танд шинэчилсэн хөтөч ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer-д нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох). Энэ хооронд байнгын дэмжлэгийг хангахын тулд бид сайтыг ямар ч загвар, JavaScript-гүйгээр үзүүлэх болно.
Энэхүү ажилд rGO/nZVI нийлмэл бодисыг анх удаа энгийн бөгөөд байгаль орчинд ээлтэй аргаар Sophora шаргал навчны хандыг бууруулагч бодис, тогтворжуулагч болгон ашиглан химийн хор хөнөөл багатай нийлэгжилт гэх мэт “ногоон” химийн зарчмуудад нийцүүлэн нийлэгжүүлсэн. SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, zeta потенциал зэрэг нийлмэл материалын амжилттай нийлэгжилтийг баталгаажуулахын тулд хэд хэдэн хэрэгслийг ашигласан бөгөөд энэ нь нийлмэл материалыг амжилттай үйлдвэрлэж байгааг харуулж байна. rGO болон nZVI-ийн синергетик нөлөөг судлахын тулд антибиотик доксициклиний янз бүрийн эхлэлийн концентраци дахь шинэ нийлмэл материал ба цэвэр nZVI-ийг арилгах чадварыг харьцуулсан. 25мг L-1, 25°C ба 0.05г-ийн зайлуулах нөхцөлд цэвэр nZVI-ийн шингээх чадвар 90% байсан бол rGO/nZVI нийлмэл доксициклиний шингээх чадвар 94.6%-д хүрсэн нь nZVI болон r. . Шингээх процесс нь псевдо-секунд дараалалтай тохирч байгаа бөгөөд 25 ° C, рН 7-д 31.61 мг г-1 шингээх хамгийн дээд хүчин чадалтай Фрейндлихийн загвартай сайн тохирч байна. Тогтмол гүйдлийг арилгах боломжийн механизмыг санал болгосон. Нэмж дурдахад rGO/nZVI нийлмэлийн дахин ашиглах чадвар нь зургаан дараалсан нөхөн сэргээх мөчлөгийн дараа 60% байсан.
Усны хомсдол, бохирдол одоо бүх улс оронд ноцтой аюул заналхийлж байна. Сүүлийн жилүүдэд COVID-19 цар тахлын үед үйлдвэрлэл, хэрэглээ нэмэгдсэний улмаас усны бохирдол, ялангуяа антибиотикийн бохирдол ихсэж байна1,2,3. Тиймээс бохир ус дахь антибиотикийг устгах үр дүнтэй технологийг боловсруулах нь яаралтай ажил юм.
Тетрациклины бүлгийн тэсвэртэй хагас синтетик антибиотикуудын нэг бол доксициклин (DC)4,5 юм. Гүний болон гадаргын усан дахь тогтмол гүйдлийн үлдэгдэл нь бодисын солилцоонд орох боломжгүй, ердөө 20-50% нь метаболизмд орж, үлдсэн хэсэг нь байгаль орчинд хаягдаж байгаль орчин, эрүүл мэндэд ноцтой хүндрэл учруулдаг6.
Тогтмол гүйдлийн бага түвшинд өртөх нь усны фотосинтезийн бичил биетнийг устгаж, нянгийн эсрэг бактерийн тархалтыг заналхийлж, нянгийн эсрэг эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг тул бохир уснаас энэ бохирдлыг зайлуулах шаардлагатай. Усан дахь тогтмол гүйдлийн байгалийн задрал нь маш удаан явагддаг процесс юм. Фотолиз, био задрал, шингээлт зэрэг физик-химийн процессууд нь зөвхөн бага концентрацитай, маш бага хурдтай үед л муудаж болно7,8. Гэсэн хэдий ч хамгийн хэмнэлттэй, энгийн, байгаль орчинд ээлтэй, зохицуулахад хялбар, үр дүнтэй арга бол шингээлт юм9,10.
Нано тэг валентын төмөр (nZVI) нь метронидазол, диазепам, ципрофлоксацин, хлорамфеникол, тетрациклин зэрэг олон төрлийн антибиотикийг уснаас зайлуулж чаддаг маш хүчтэй материал юм. Энэ чадвар нь nZVI-д агуулагдах өндөр реактив, том гадаргуугийн талбай, олон тооны гадаад холболтын газрууд11 зэрэг гайхалтай шинж чанаруудтай холбоотой юм. Гэсэн хэдий ч nZVI нь ван дер Веллсийн хүч, өндөр соронзон шинж чанараас шалтгаалан усан орчинд бөөгнөрөх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь nZVI10,12-ийн урвалыг саатуулдаг ислийн давхаргууд үүссэний улмаас бохирдуулагчийг зайлуулах үр нөлөөг бууруулдаг. nZVI тоосонцоруудын бөөгнөрөл нь гадаргууг гадаргуу дээр идэвхтэй бодис, полимерээр өөрчлөх эсвэл бусад наноматериалуудтай нийлмэл хэлбэрээр нэгтгэх замаар багасгаж болох бөгөөд энэ нь хүрээлэн буй орчинд тогтвортой байдлыг сайжруулахад тохиромжтой арга болох нь батлагдсан13,14.
Графен нь зөгийн сархинагаас бүрдсэн торонд байрлуулсан sp2 эрлийзжүүлсэн нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрдэх хоёр хэмжээст нүүрстөрөгчийн наноматериал юм. Энэ нь том гадаргуугийн талбайтай, мэдэгдэхүйц механик хүч чадалтай, маш сайн электрокаталитик идэвхжилтэй, өндөр дулаан дамжуулалттай, электроны хурдан хөдөлгөөнтэй, гадаргуу дээрх органик бус нано бөөмсийг дэмжих тохиромжтой зөөвөрлөгч материалтай. Металл нано бөөмс болон графены хослол нь материал бүрийн бие даасан ашиг тусаас ихээхэн давж, физик, химийн шинж чанараараа усыг илүү үр ашигтай цэвэршүүлэхийн тулд нано бөөмсийг оновчтой хуваарилах боломжийг олгодог15.
Ургамлын ханд нь багассан графены исэл (rGO) болон nZVI-ийн нийлэгжилтэнд түгээмэл хэрэглэгддэг хортой химийн бууруулагч бодисуудын хамгийн сайн хувилбар юм, учир нь тэдгээр нь боломжтой, хямд, нэг үе шаттай, байгаль орчинд аюулгүй, мөн бууруулагч бодис болгон ашиглаж болно. Флавоноид ба фенолын нэгдлүүд нь тогтворжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Иймээс энэ судалгаанд Atriplex halimus L. навчны хандыг rGO/nZVI нийлмэл бодисын нийлэгжилтэнд засах, хаах бодис болгон ашигласан. Amaranthaceae овгийн Atriplex halimus нь газарзүйн хувьд өргөн тархсан, азотт дуртай олон наст сөөг юм16.
Боломжтой ном зохиолын дагуу, Atriplex halimus (A. halimus) нь анх rGO/nZVI нийлмэл материалыг эдийн засгийн хувьд хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй синтезийн арга болгон ашиглаж байжээ. Тиймээс энэхүү ажлын зорилго нь дөрвөн хэсгээс бүрдэнэ: (1) A. halimus усны навчны хандыг ашиглан rGO/nZVI болон эхийн nZVI нийлмэлүүдийн фитосинтез, (2) амжилттай үйлдвэрлэгдсэнийг баталгаажуулах олон аргыг ашиглан фитосинтезд орсон нийлмэл материалын шинж чанарыг тодорхойлох, (3) ) өөр өөр урвалын параметрийн дагуу доксициклины антибиотикийн органик бохирдуулагчийг шингээх, зайлуулахад rGO ба nZVI-ийн синергетик нөлөөг судлах, шингээх процессын нөхцлийг оновчтой болгох, (3) боловсруулалтын мөчлөгийн дараа янз бүрийн тасралтгүй эмчилгээнд нийлмэл материалыг судлах.
Доксициклины гидрохлорид (DC, MM = 480.90, химийн томъёо C22H24N2O·HCl, 98%), төмрийн хлоридын гексагидрат (FeCl3.6H2O, 97%), бал чулууны нунтаг АНУ-ын Sigma-Aldrich-ээс худалдаж авсан. Натрийн гидроксид (NaOH, 97%), этанол (C2H5OH, 99.9%), давсны хүчил (HCl, 37%) зэргийг АНУ-ын Меркээс худалдаж авсан. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2, MgCl2-ийг Тяньжин Комио химийн урвалж ХХК-аас худалдан авсан бөгөөд бүх урвалжууд нь шинжилгээний өндөр цэвэршилттэй байдаг. Бүх усан уусмалыг бэлтгэхийн тулд давхар нэрмэл усыг ашигласан.
Нил мөрний бэлчир болон Египетийн Газар дундын тэнгисийн эрэг дагуух нутгаас A. halimus-ийн төлөөлөгчийн дээжийг тэдний байгалийн амьдрах орчиноос цуглуулсан. Ургамлын материалыг үндэсний болон олон улсын холбогдох удирдамжийн дагуу цуглуулсан17. Профессор Манал Фавзи Boulos18-ийн дагуу ургамлын сорьцыг тодорхойлсон бөгөөд Александрийн их сургуулийн Байгаль орчны шинжлэх ухааны тэнхим нь судлагдсан ургамлын төрөл зүйлийг шинжлэх ухааны зорилгоор цуглуулахыг зөвшөөрдөг. Загварын дээжийг Танта их сургуулийн гербариумд (TANE) хадгалдаг. 14 122–14 127, хадгалсан материалд нэвтрэх боломжийг олгодог нийтийн гербарий. Үүнээс гадна тоос шороо, шороог арилгахын тулд ургамлын навчийг жижиг хэсгүүдэд хувааж, цорго, нэрмэл усаар 3 удаа зайлж, дараа нь 50 хэмд хатаана. Ургамлыг буталж, 5 г нарийн ширхэгтэй нунтагыг 100 мл нэрмэл усанд дүрж, 70 градусын температурт 20 минутын турш хутгаад ханд гаргаж авна. Олж авсан Bacillus nicotianae-ийн хандыг Whatman шүүлтүүрийн цаасаар шүүж, цэвэр, ариутгасан хуруу шилэнд 4°С-т хадгалж, цаашид ашиглах боломжтой.
Зураг 1-д үзүүлснээр GO-г Хуммерсийн өөрчилсөн аргаар бал чулууны нунтагаар хийсэн. 10 мг GO нунтагыг 50 мл ионгүйжүүлсэн усанд 30 минутын турш хэт авианы нөлөөгөөр тарааж, дараа нь 0.9 г FeCl3, 2.9 г NaAc-ийг 60 минутын турш хольсон. Хутгасан уусмал дээр 20 мл атриплексийн навчны хандыг нэмж, 80 градусын температурт 8 цаг байлгана. Үүссэн хар суспензийг шүүсэн. Бэлтгэсэн нанокомпозитуудыг этилийн спирт, бид нэрмэл усаар угааж, дараа нь вакуум зууханд 50 градусын температурт 12 цагийн турш хатаана.
Atriplex halimus хандыг ашиглан бохирдсон уснаас тогтмол гүйдлийн антибиотикийг зайлуулах, rGO/nZVI ба nZVI цогцолборуудын ногоон синтезийн бүдүүвч болон дижитал гэрэл зургууд.
1-р зурагт үзүүлсэн шиг 0.05 М Fe3+ ион агуулсан 10 мл төмрийн хлоридын уусмалыг 20 мл гашуун навчны хандны уусмалд дуслаар хийж 60 минутын турш дунд зэргийн халааж, хутгаж, дараа нь уусмалыг центрифуг хийнэ. 14,000 эрг / мин (Hermle, 15,000 эрг / мин) 15 минутын турш хар тоосонцор гаргаж, дараа нь этилийн спирт болон нэрмэл усаар 3 удаа угааж, дараа нь вакуум зууханд 60 ° C-т шөнө хатаана.
Ургамлын нийлэгжүүлсэн rGO/nZVI ба nZVI нийлмэл материалууд нь 200-800 нм-ийн сканнердах мужид хэт ягаан туяанд харагдах спектроскопи (T70/T80 цуврал UV/Vis спектрофотометр, PG Instruments Ltd, Их Британи)-аар тодорхойлогддог. rGO/nZVI ба nZVI нийлмэл материалын топографи, хэмжээсийн тархалтыг шинжлэхийн тулд TEM спектроскопи (JOEL, JEM-2100F, Япон, хурдасгах хүчдэл 200 кВ) ашигласан. Ургамлын хандыг нөхөн сэргээх, тогтворжуулах үйл явцад оролцдог функциональ бүлгүүдийг үнэлэхийн тулд FT-IR спектроскопи (JASCO спектрометр 4000-600 см-1) хийсэн. Түүнчлэн нийлэгжүүлсэн наноматериалуудын гадаргуугийн цэнэгийг судлахын тулд zeta потенциал анализатор (Zetsizer Nano ZS Malvern) ашигласан. Нунтаг наноматериалуудын рентген туяаны дифракцийн хэмжилтийн хувьд 20°-аас 80 хүртэлх гүйдэл (40 мА), хүчдэл (45 кВ) дээр ажилладаг рентген дифрактометрийг (X'PERT PRO, Нидерланд) ашигласан. ° ба CuKa1 цацраг (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao). Эрчим хүчний тархалтын рентген спектрометр (EDX) (JEOL JSM-IT100 загвар) нь XPS дээр -10-аас 1350 эВ хүртэлх Al K-α монохромат рентген туяаг цуглуулах үед элементийн найрлагыг судлах үүрэгтэй, толбоны хэмжээ 400 мкм K-ALPHA байв. (Thermo Fisher Scientific, АНУ) бүрэн спектрийн дамжуулах энерги нь 200 эВ, нарийн спектр нь 50 эВ байна. Нунтаг дээжийг дээж эзэмшигч дээр дарж, вакуум камерт хийнэ. Холболтын энергийг тодорхойлохын тулд C 1 s спектрийг 284.58 эВ-д жишиг болгон ашигласан.
Усан уусмалаас доксициклин (DC)-ийг арилгахад нийлэгжүүлсэн rGO/nZVI нанокомпозитуудын үр нөлөөг шалгахын тулд шингээх туршилтыг хийсэн. Адсорбцийн туршилтыг 25 мл-ийн Эрленмейер колбонд 200 эрг/мин сэгсрэх хурдтайгаар тойрог замын сэгсрэгч (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) дээр 298 К температурт гүйцэтгэсэн. Тогтмол гүйдлийн уусмалыг (1000 ppm) бид нэрмэл усаар шингэлнэ. rGO/nSVI-ийн тунгийн шингээлтийн үр ашигт үзүүлэх нөлөөг үнэлэхийн тулд 20 мл тогтмол гүйдлийн уусмалд янз бүрийн жинтэй (0.01-0.07 г) нанокомпозитуудыг нэмсэн. Кинетик ба шингээлтийн изотермийг судлахын тулд 0.05 г шингээгчийг анхны концентрацитай (25-100 мг L-1) CD-ийн усан уусмалд дүрсэн. DC-г арилгахад рН-ийн нөлөөг рН (3-11), 25 ° C-д 50 мг L-1 анхны концентрацитай судалсан. Бага хэмжээний HCl эсвэл NaOH уусмал (Crison pH meter, pH meter, pH 25) нэмж системийн рН-ийг тохируулна. Нэмж дурдахад 25-55 ° C-ийн хязгаарт шингээх туршилтанд урвалын температурын нөлөөг судалсан. 50 мг L-1, рН 3 ба 7, 25 ° C, рН 3 ба 7, тогтмол гүйдлийн анхны концентрацид NaCl (0.01-4 моль L-1) -ийн янз бүрийн концентрацийг нэмж шингээх процесст ионы хүч чадлын нөлөөг судалсан. шингээгчийн тун 0.05 г. Шингээгдээгүй тогтмол гүйдлийн шингээлтийг 270 ба 350 нм долгионы уртад (λmax) хамгийн их долгионы уртад (λmax) 1.0 см урттай кварц кюветээр тоноглогдсон хос цацрагт хэт ягаан туяаны-Vis спектрофотометр (T70/T80 цуврал, PG Instruments Ltd, Их Британи) ашиглан хэмжсэн. Тогтмол гүйдлийн антибиотикийг зайлуулах хувь (R%; тэгшитгэл 1) ба DC, qt, Eq-ийн шингээлтийн хэмжээ. 2 (мг/г)-ийг дараах тэгшитгэлээр хэмжсэн.
Энд %R нь тогтмол гүйдлийн гүйдлийн зайлуулах хүчин чадал (%), Co нь 0 дахь тогтмол гүйдлийн анхны концентраци, C нь t үеийн тогтмол гүйдлийн концентраци (мг L-1).
Энд qe нь шингээгчийн нэгж массад шингэсэн тогтмол гүйдлийн хэмжээ (мг г-1), Co ба Ce нь тэг ба тэнцвэрт байдлын концентраци (мг l-1), V нь уусмалын эзэлхүүн (l) юм. , ба m нь шингээлтийн массын урвалж (g) юм.
SEM зураг (Зураг 2A–C) нь гадаргуу дээр жигд тархсан бөмбөрцөг хэлбэрийн төмрийн нано бөөмс бүхий rGO/nZVI нийлмэл давхаргын морфологийг харуулсан нь nZVI NPs rGO гадаргууд амжилттай бэхлэгдсэнийг харуулж байна. Үүнээс гадна, rGO навчны зарим үрчлээсүүд байдаг бөгөөд энэ нь A. halimus GO-ийг сэргээхтэй зэрэгцэн хүчилтөрөгч агуулсан бүлгүүдийг арилгахыг баталгаажуулдаг. Эдгээр том үрчлээс нь төмрийн NP-ийг идэвхтэй ачаалах цэг болдог. nZVI зураг (Зураг 2D-F) нь бөмбөрцөг хэлбэрийн төмрийн NP нь маш их тархсан, нэгдэлгүй байгааг харуулсан бөгөөд энэ нь ургамлын хандны ботаникийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бүрэх шинж чанартай холбоотой юм. Бөөмийн хэмжээ 15-26 нм-ийн хооронд хэлбэлздэг. Гэсэн хэдий ч зарим бүс нутгууд нь товойсон болон хөндийн бүтэцтэй мезопорфологитой байдаг бөгөөд энэ нь nZVI-ийн гадаргуу дээр тогтмол гүйдлийн молекулуудыг барьж авах боломжийг нэмэгдүүлдэг тул nZVI-ийн өндөр үр дүнтэй шингээх чадварыг өгдөг. Роза Дамаскийн хандыг nZVI-ийн нийлэгжилтэд ашиглах үед олж авсан NP нь нэг төрлийн бус, хоосон зайтай, янз бүрийн хэлбэртэй байсан нь Cr(VI) шингээлтийн үр ашгийг бууруулж, урвалын хугацааг нэмэгдүүлсэн 23 . Үр дүн нь царс болон ялам модны навчнаас нийлэгжүүлсэн nZVI-тай нийцэж байгаа бөгөөд тэдгээр нь илт бөөгнөрөлгүйгээр янз бүрийн нанометр хэмжээтэй бөмбөрцөг хэлбэртэй нано хэсгүүд юм.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) нийлмэл материалуудын SEM зураг, nZVI/rGO (G) болон nZVI (H) нийлмэлүүдийн EDX загвар.
Ургамлаар нийлэгжүүлсэн rGO/nZVI ба nZVI нийлмэл материалын элементийн найрлагыг EDX ашиглан судалсан (Зураг 2G, H). Судалгаанаас харахад nZVI нь нүүрстөрөгч (массын 38.29%), хүчилтөрөгч (массаар 47.41%), төмрөөс (массаар 11.84%) бүрддэг боловч ургамлын ханднаас гаргаж авах боломжтой фосфор24 зэрэг бусад элементүүд бас байдаг. Түүнчлэн, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн өндөр хувь нь газрын доорхи nZVI дээжинд ургамлын ханднаас фитохимийн бодис агуулагддагтай холбоотой юм. Эдгээр элементүүд нь rGO дээр жигд тархсан боловч өөр өөр харьцаатай: C (39.16 жин%), O (46.98 жин%) ба Fe (10.99 жин%), EDX rGO/nZVI нь S зэрэг бусад элементүүд байгааг харуулж байна. ургамлын хандтай холбоотой байж болно, ашиглаж байна. A. halimus ашигласан rGO/nZVI нийлмэл дэх одоогийн C:O харьцаа болон төмрийн агууламж нь C (23.44 жин%), O (68.29 жин%)-ийн найрлагыг тодорхойлдог тул эвкалипт навчны хандыг ашиглахаас хамаагүй дээр юм. болон Fe (8.27 жин%). wt %) 25. Nataša et al., 2022 нь царс болон ялам модны навчнаас нийлэгжүүлсэн nZVI-ийн ижил төстэй элементийн найрлагыг мэдээлсэн бөгөөд навчны ханданд агуулагдах полифенолын бүлэг болон бусад молекулууд бууралтын процессыг хариуцдаг болохыг баталсан.
Ургамалд нийлэгжсэн nZVI-ийн морфологи (Зураг. S2A,B) нь бөмбөрцөг хэлбэртэй, хэсэгчлэн жигд бус, дундаж ширхэгийн хэмжээ 23.09 ± 3.54 нм байсан ч ван дер Ваалсын хүч болон ферромагнетизмын нөлөөгөөр гинжин агрегатууд ажиглагдсан. Энэхүү голчлон мөхлөг ба бөмбөрцөг хэлбэртэй бөөмийн хэлбэр нь SEM-ийн үр дүнтэй тохирч байна. Үүнтэй төстэй ажиглалтыг Абдельфатах нар олсон. 2021 онд nZVI11-ийн нийлэгжилтэнд кастор буурцагны навчны хандыг ашигласан. Ruelas tuberosa навчны хандыг nZVI-д бууруулах бодис болгон ашигладаг NP нь мөн 20-40 нм26 диаметртэй бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг.
Hybrid rGO/nZVI нийлмэл TEM зургууд (Зураг. S2C-D) нь rGO нь nZVI NP-ийн олон ачааллын цэгүүдийг хангадаг ахиу атираа, үрчлээ бүхий суурь хавтгай болохыг харуулсан; Энэхүү lamellar морфологи нь rGO амжилттай үйлдвэрлэгдсэнийг баталж байна. Нэмж дурдахад, nZVI NP нь 5.32-аас 27 нм хүртэл ширхэгийн хэмжээтэй бөмбөрцөг хэлбэртэй бөгөөд бараг жигд тархалттай rGO давхаргад суулгагдсан байдаг. Eucalyptus навчны хандыг Fe NPs / rGO синтез хийхэд ашигласан; TEM-ийн үр дүн нь rGO давхарга дахь үрчлээс нь Fe NP-ийн тархалтыг цэвэр Fe NP-ээс илүү сайжруулж, нийлмэл материалын реактив чадварыг нэмэгдүүлснийг баталсан. Үүнтэй төстэй үр дүнг Bagheri et al. 28 нийлмэл нь ойролцоогоор 17.70 нм төмрийн нано бөөмийн дундаж хэмжээ бүхий хэт авианы техникийг ашиглан үйлдвэрлэсэн.
A. halimus, nZVI, GO, rGO, rGO/nZVI нийлмэлүүдийн FTIR спектрийг Зураг дээр үзүүлэв. 3А. A. halimus-ийн навчны гадаргуугийн функциональ бүлгүүд нь 3336 см-1-д илэрдэг бөгөөд энэ нь полифенолтой, 1244 см-1 нь уургийн үүсгэсэн карбонилийн бүлгүүдтэй тохирч байна. 2918 см-1-т алканууд, 1647 см-1-т алкенууд, 1030 см-1-д CO-O-CO өргөтгөлүүд зэрэг бусад бүлгүүд мөн ажиглагдсан нь битүүмжлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг, нөхөн сэргээх үүрэгтэй ургамлын бүрэлдэхүүн хэсгүүд байгааг харуулж байна. Fe2+-ээс Fe0 хүртэл, rGO29 хүртэл GO. Ерөнхийдөө nZVI спектрүүд нь гашуун сахартай адил шингээлтийн оргилыг харуулдаг боловч бага зэрэг шилжсэн байрлалтай. OH-ийн суналтын чичиргээ (фенол) -тай холбоотой эрчимтэй зурвас 3244 см-1-д гарч ирдэг бөгөөд 1615-ийн оргил нь C=C-тэй тохирч, 1546 ба 1011 см-1-ийн зурвасууд нь C=O (полифенол ба флавоноид) суналтын улмаас үүсдэг. , 1310 см-1 болон 1190 см-1-д үнэрт амин ба алифат амины CN-бүлэгүүд мөн ажиглагдсан13. GO-ийн FTIR спектр нь 1041 см-1-д алкокси (CO) суналтын тууз, 1291 см-1-д эпокси (CO) суналтын тууз, C=O сунах зэрэг өндөр эрчимтэй хүчилтөрөгч агуулсан олон бүлгүүд байгааг харуулж байна. C=C суналтын чичиргээний зурвас 1619 см-1, туузан 1708 см-1, OH бүлгийн суналтын чичиргээний 3384 см-1 өргөн зурвас гарч ирснийг Хаммерсийн аргаар амжилттай исэлдүүлдэг сайжруулсан. бал чулууны процесс. rGO болон rGO/nZVI нийлмэл материалыг GO спектртэй харьцуулахдаа 3270 см-1 дэх OH зэрэг хүчилтөрөгч агуулсан зарим бүлгүүдийн эрчим эрс багассан бол 1729 см-1 дэх C=O гэх мэт бусад бүлэг нь бүрэн багасдаг. буурсан. алга болсон нь GO дахь хүчилтөрөгч агуулсан функциональ бүлгүүдийг A. halimus хандаар амжилттай устгасныг харуулж байна. C=C хурцадмал үед rGO-ийн шинэ хурц шинж чанарын оргилууд 1560 ба 1405 см-1 орчимд ажиглагдаж байгаа нь GO нь rGO болж буурсныг баталж байна. 1043-аас 1015 см-1, 982-аас 918 см-1 хооронд хэлбэлзэл ажиглагдсан нь ургамлын гаралтай материал орсонтой холбоотой байж магадгүй31,32. Weng нар, 2018 онд мөн GO-д хүчилтөрөгчөөр хангагдсан функциональ бүлгүүдийн мэдэгдэхүйц сулралт ажиглагдсан нь биоредукцийн аргаар rGO амжилттай үүссэнийг нотолсон, учир нь бууруулсан төмрийн графений ислийн нийлмэл материалыг нэгтгэхэд ашигласан эвкалипт навчны ханд нь ургамлын бүрэлдэхүүн хэсгийн FTIR спектрийг илүү ойр харуулсан. функциональ бүлгүүд. 33 .
A. Галийн FTIR спектр, nZVI, rGO, GO, нийлмэл rGO/nZVI (A). РГО, GO, nZVI ба rGO/nZVI (B) рентген зураглалын нийлмэл.
rGO/nZVI ба nZVI нийлмэл материал үүсэх нь рентген туяаны дифракцийн загвараар ихээхэн батлагдсан (Зураг 3B). Өндөр эрчимтэй Fe0 оргил нь 2Ɵ 44.5°-д ажиглагдсан бөгөөд энэ нь индекс (110) (JCPDS дугаар 06–0696)11-тэй тохирч байна. (311) хавтгайн 35.1°-ийн өөр оргил нь магнетит Fe3O4-тэй холбоотой бөгөөд 63.2° нь ϒ-FeOOH (JCPDS No. 17-0536) байгаатай холбоотой (440) хавтгайн Миллерийн индекстэй холбоотой байж болох юм34. GO-ийн рентген зураг нь 2Ɵ 10.3°-д огцом оргил, 21.1°-д өөр оргилыг харуулсан нь бал чулуу бүрэн гуужиж байгааг харуулж, GO35-ийн гадаргуу дээр хүчилтөрөгч агуулсан бүлгүүд байгааг харуулж байна. rGO болон rGO/nZVI-ийн нийлмэл загварууд нь rGO болон rGO/nZVI нийлмэл материалын хувьд 2Ɵ 22.17 ба 24.7°-д GO-ийн онцлог оргилууд алга болж, өргөн хүрээтэй rGO оргилууд үүссэнийг тэмдэглэсэн нь ургамлын хандаар GO-г амжилттай сэргээж чадсаныг баталсан. Гэсэн хэдий ч нийлмэл rGO/nZVI загварт Fe0 (110) ба bcc Fe0 (200)-ийн торны хавтгайтай холбоотой нэмэлт оргилууд 44.9\(^\circ\) ба 65.22\(^\circ\) дээр тус тус ажиглагдсан. .
Зета потенциал гэдэг нь бөөмийн гадаргууд наалдсан ионы давхарга ба усан уусмалын хоорондох потенциал бөгөөд материалын электростатик шинж чанарыг тодорхойлж, тогтвортой байдлыг нь хэмждэг37. Ургамлын нийлэгжүүлсэн nZVI, GO, rGO/nZVI нийлмэл материалуудын Zeta потенциалын шинжилгээ нь тэдгээрийн гадаргуу дээр -20.8, -22, -27.4 мВ-ын сөрөг цэнэгүүд байгаа тул тэдгээрийн тогтвортой байдлыг харуулсан бөгөөд S1A- зурагт үзүүлэв. C. . Ийм үр дүн нь -25 мВ-аас бага зета потенциалтай тоосонцор агуулсан уусмалууд нь эдгээр хэсгүүдийн хоорондох электростатик түлхэлтийн улмаас ерөнхийдөө өндөр тогтвортой байдлыг харуулдаг гэсэн хэд хэдэн тайлантай нийцэж байна. rGO болон nZVI-ийн хослол нь нийлмэл материалд илүү сөрөг цэнэг авах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр GO эсвэл nZVI-ийн аль алинаас нь илүү тогтвортой байдаг. Иймд цахилгаан статик түлхэлтийн үзэгдэл нь тогтвортой rGO/nZVI39 нийлмэл материал үүсэхэд хүргэнэ. GO-ийн сөрөг гадаргуу нь бөөгнөрөлгүй усан орчинд жигд тархах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь nZVI-тай харилцан үйлчлэх таатай нөхцлийг бүрдүүлдэг. Сөрөг цэнэг нь гашуун амтат гуаны ханданд янз бүрийн функциональ бүлгүүд байгаатай холбоотой байж болох бөгөөд энэ нь GO болон төмрийн урьдал бодис, ургамлын ханд хоорондын харилцан үйлчлэлийг баталж, rGO болон nZVI тус тус, rGO/nZVI цогцолбор үүсгэдэг. Эдгээр ургамлын нэгдлүүд нь үүссэн нано бөөмсийг нэгтгэхээс сэргийлж, тогтвортой байдлыг нь нэмэгдүүлдэг тул битүүмжлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг40.
nZVI ба rGO/nZVI нийлмэл материалын элементийн найрлага, валентын төлөвийг XPS-ээр тодорхойлсон (Зураг 4). XPS-ийн ерөнхий судалгаагаар rGO/nZVI нийлмэл нь голчлон C, O, Fe элементүүдээс бүрдэх нь EDS зураглалтай нийцэж байгааг харуулсан (Зураг 4F–H). C1s спектр нь CC, CO болон C=O-ийг тус тус төлөөлдөг 284.59 эВ, 286.21 эВ ба 288.21 эВ-ийн гурван оргилоос бүрдэнэ. O1s спектрийг 531.17 эВ, 532.97 эВ, 535.45 эВ зэрэг гурван оргилд хуваасан ба эдгээр нь O=CO, CO, NO бүлгүүдэд тус тус хуваарилагдсан. Гэхдээ 710.43, 714.57 ба 724.79 эВ-ийн оргилууд нь Fe 2p3/2, Fe+3, Fe p1/2-ийг тус тус илэрхийлдэг. nZVI-ийн XPS спектр (Зураг 4C-E) нь C, O, Fe элементүүдийн оргил цэгүүдийг харуулсан. 284.77, 286.25, 287.62 эВ-ийн оргилууд нь CC, C-OH, CO-ийг тус тус илэрхийлдэг тул төмрийн нүүрстөрөгчийн хайлш байгаа эсэхийг баталгаажуулдаг. O1s спектр нь C–O/төмрийн карбонат (531.19 эВ), гидроксил радикал (532.4 эВ) ба O–C=O (533.47 эВ) гэсэн гурван оргилтой тохирч байв. 719.6-ийн оргил нь Fe0-тэй холбоотой бол FeOOH нь 717.3 ба 723.7 эВ-ийн оргилуудыг харуулж байгаа бөгөөд 725.8 эВ-ийн оргил нь Fe2O342.43 байгааг харуулж байна.
nZVI болон rGO/nZVI нийлмэл материалуудын XPS судалгаа (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) болон O1s (E) ба rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) нийлмэлийн бүрэн спектр.
N2 шингээх/десорбцийн изотерм (Зураг 5А, В) нь nZVI ба rGO/nZVI нийлмэл материалууд нь II төрөлд хамаарах болохыг харуулж байна. Түүнчлэн, rGO-оор сохорсны дараа nZVI-ийн хувийн гадаргуугийн талбай (SBET) 47.4549-аас 152.52 м2 / г хүртэл өссөн байна. Энэ үр дүнг rGO сохорсны дараа nZVI-ийн соронзон шинж чанар буурч, улмаар бөөмийн бөөгнөрөл буурч, нийлмэл материалын гадаргуугийн талбай нэмэгдэж байгаатай холбон тайлбарлаж болно. Түүнчлэн 5С-р зурагт үзүүлснээр rGO/nZVI нийлмэлийн нүх сүвний эзэлхүүн (8.94 нм) анхны nZVI (2.873 нм)-ээс өндөр байна. Энэ үр дүн нь El-Monaem нартай тохирч байна. 45 .
Анхны концентрацийн өсөлтөөс хамааран rGO/nZVI нийлмэл болон анхны nZVI хооронд тогтмол гүйдлийг арилгах шингээх чадварыг үнэлэхийн тулд янз бүрийн анхны концентрацид шингээгч бүрийн тогтмол тунг (0.05 г) тогтмол гүйдэлд нэмэх замаар харьцуулалт хийсэн. Шалгасан шийдэл [25]. –100 мг л–1] 25°С-д. Үр дүн нь rGO/nZVI нийлмэл бодисыг зайлуулах үр ашиг (94.6%) нь бага концентрацитай (25 мг L-1) анхны nZVI (90%)-аас өндөр байгааг харуулсан. Гэсэн хэдий ч эхлэлийн концентрацийг 100 мг L-1 болгон нэмэгдүүлэх үед rGO/nZVI болон эцэг эхийн nZVI-г зайлуулах үр ашиг тус бүр 70% ба 65% хүртэл буурсан (Зураг 6А) нь идэвхтэй цэгүүд багасч, эсийн доройтолд орсонтой холбоотой байж болох юм. nZVI тоосонцор. Эсрэгээр, rGO/nZVI нь тогтмол гүйдлийн гүйдлийг арилгах өндөр үр дүнтэй болохыг харуулсан бөгөөд энэ нь rGO болон nZVI-ийн хооронд синергетик нөлөө үзүүлдэг бөгөөд шингээлтэнд бэлэн тогтвортой идэвхтэй хэсгүүд илүү өндөр байдаг ба rGO/nZVI-ийн хувьд илүү их байдаг. Тогтмол гүйдэл нь бүрэн бүтэн nZVI-аас илүү шингэж чаддаг. Үүнээс гадна, зурагт. 6В-аас харахад rGO/nZVI ба nZVI нийлмэл материалуудын шингээх чадвар 9.4 мг/г-аас 30 мг/г болон 9 мг/г хүртэл нэмэгдэж, анхны концентраци 25-100 мг/л хүртэл нэмэгдсэн байна. -1.1-ээс 28.73 мг г-1. Тиймээс тогтмол гүйдлийн зайлуулах хурд нь анхны тогтмол гүйдлийн концентрацтай сөргөөр хамааралтай байсан бөгөөд энэ нь уусмал дахь тогтмол гүйдлийг шингээх, зайлуулахад шингээгч тус бүрээр дэмжигдсэн урвалын төвүүдийн хязгаарлагдмал тоотой холбоотой байв. Иймд эдгээр үр дүнгээс харахад rGO/nZVI нийлмэл материалууд нь шингээх, багасгах үр ашиг өндөртэй, rGO/nZVI-ийн найрлага дахь rGO нь шингээгч болон зөөгч материал болгон ашиглаж болно гэж дүгнэж болно.
rGO/nZVI ба nZVI нийлмэлийн зайлуулах үр ашиг, тогтмол гүйдлийн шингээх чадвар нь (A, B) [Co = 25 мг l-1–100 мг l-1, T = 25 ° C, тун = 0.05 г], рН байв. шингээх чадвар болон rGO/nZVI нийлмэл (C) дээрх тогтмол гүйдлийн гүйдлийг арилгах үр ашигт [Co = 50 мг L–1, pH = 3–11, T = 25°C, тун = 0.05 г].
Уусмалын рН нь шингээх процессыг судлахад чухал хүчин зүйл болдог, учир нь энэ нь шингээгчийн иончлол, төрөлжилт, иончлолын зэрэгт нөлөөлдөг. Туршилтыг 25°С-ийн температурт тогтмол шингээгч тунгаар (0.05 г) ба рН-ийн хязгаарт (3-11) 50 мг L-1 анхны концентрацитай явуулсан. Уран зохиолын тойм46 дагуу DC нь рН-ийн янз бүрийн түвшинд хэд хэдэн ионждог функциональ бүлгүүд (фенол, амин бүлэг, спирт) бүхий амфифил молекул юм. Үүний үр дүнд тогтмол гүйдлийн янз бүрийн функцууд болон rGO/nZVI нийлмэл гадаргуу дээрх холбогдох бүтэц нь электростатик харилцан үйлчлэлцэж, катион, цвитерион, анион хэлбэрээр оршин тогтнож, тогтмол гүйдлийн молекул нь рН < 3.3 үед катион (DCH3+) хэлбэрээр оршдог. zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ба анион (DCH− эсвэл DC2−) PH 7.7. Үүний үр дүнд тогтмол гүйдлийн янз бүрийн функцууд болон rGO/nZVI нийлмэл гадаргуу дээрх холбогдох бүтэц нь электростатик харилцан үйлчлэлцэж, катион, цвитерион, анион хэлбэрээр оршин тогтнож, тогтмол гүйдлийн молекул нь рН < 3.3 үед катион (DCH3+) хэлбэрээр оршдог. zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ба анионик (DCH- эсвэл DC2-) PH 7.7. Үүний үр дүнд DK болон связанных с ними структур на поверхности композита rGO/nZVI боломжтой электростатически болон могут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов болон анионов, молекула ДК сущрест <DK сущрест в иттер- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 ба анионный (DCH- эсвэл DC2-) рН 7,7. Үүний үр дүнд rGO/nZVI нийлмэл гадаргуу дээрх тогтмол гүйдлийн янз бүрийн функцууд болон холбогдох бүтэц нь электростатик харилцан үйлчлэлцэж, катион, звитерион, анион хэлбэрээр оршиж болно; тогтмол гүйдлийн молекул нь рН < 3.3 үед катион (DCH3+) хэлбэрээр оршдог; ионы (DCH20) 3.3 < рН < 7.7 ба анион (DCH- эсвэл DC2-) рН 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会发生电会发生电，伛亶因此，DC 的各种功能和rGO/nZVI阳离子、两性离子和阴离子的形式存在， DC 分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+)形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7。因此 ， dc 的 种 功能 和 和 和 和 和 复合 材料 表面 的 相关 结构 可能 相关 结构 可能 可能并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 分子 在 pH <3.3 时 阳离子 阳离子子 阳离子 (dch3+)形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7。 С.Ороу Врандена, Саум Хат Бяравте, Трансуза Тэтгэвэл РОРГИНГИЙН ТУХАЙ ТУХАЙ ХЯМГАГДААНЫ ТУХАЙ ТУХАЙ ХЯМДАРА. eutkie thewoleyo thienoe taheo taweoyo tieo tiheo tieo tharyo tie tai tai tai tai tai tai tai tai thie tai thieo thare tieuto tie thareow <3,3. Иймээс rGO/nZVI нийлмэл гадаргуу дээрх тогтмол гүйдлийн болон холбогдох бүтцийн янз бүрийн функцууд нь электростатик харилцан үйлчлэлд орж катион, цвитерион, анион хэлбэрээр оршдог бол тогтмол гүйдлийн молекулууд рН < 3.3 үед катион (DCH3+) байдаг. Энэ нь 3,3 < рН < 7,7 ба аниона (DCH- эсвэл DC2-) болон рН 7,7 зэрэгтэй виде цвиттер-иона (DCH20) дээр существует. Энэ нь 3.3 < рН < 7.7-д zwitterion (DCH20), 7.7 рН-д анион (DCH- эсвэл DC2-) хэлбэрээр байдаг.РН 3-аас 7 хүртэл нэмэгдсэнээр шингээх чадвар, тогтмол гүйдлийг зайлуулах үр ашиг 11.2 мг / г (56%) -аас 17 мг / г (85%) болж нэмэгдсэн (Зураг 6С). Гэсэн хэдий ч рН 9 ба 11 болж өсөхөд шингээх чадвар болон зайлуулах үр ашиг нь 10.6 мг/г (53%)-аас 6 мг/г (30%) хүртэл буурчээ. РН 3-аас 7 хүртэл өсөхөд DCs нь ихэвчлэн zwitterion хэлбэрээр оршин тогтнож байсан бөгөөд энэ нь тэдгээрийг rGO/nZVI нийлмэл материалаар цахилгаан статикаар бараг татдаггүй эсвэл түлхэж, голчлон электростатик харилцан үйлчлэлээр хийдэг байв. РН 8.2-оос дээш өсөхөд шингээгчийн гадаргуу сөрөг цэнэгтэй байсан тул сөрөг цэнэгтэй доксициклин ба шингээгчийн гадаргуугийн хоорондох электростатик түлхэлтийн улмаас шингээх чадвар буурч, буурсан байна. Энэ хандлага нь rGO/nZVI нийлмэл материал дээрх тогтмол гүйдлийн шингээлт нь рН-ээс ихээхэн хамааралтай болохыг харуулж байгаа бөгөөд үр дүнгээс үзэхэд rGO/nZVI нийлмэл материал нь хүчиллэг болон төвийг сахисан нөхцөлд шингээгчийн хувьд тохиромжтой болохыг харуулж байна.
Тогтмол гүйдлийн усан уусмалыг шингээхэд температурын нөлөөг (25-55 ° C) температурт гүйцэтгэсэн. Зураг 7А-д rGO/nZVI дээр тогтмол гүйдлийн антибиотикийг зайлуулах үр ашигт температурын өсөлт үзүүлэх нөлөөг харуулсан бөгөөд зайлуулах чадвар, шингээх чадвар нь 83.44% ба 13.9 мг/г-аас 47% ба 7.83 мг/г болж өссөн нь тодорхой байна. , тус тус. Энэ мэдэгдэхүйц бууралт нь тогтмол гүйдлийн ионуудын дулааны энерги нэмэгдсэнтэй холбоотой байж болох бөгөөд энэ нь десорбцид хүргэдэг47.
rGO/nZVI нийлмэл (A) [Co = 50 мг L–1, рН = 7, тун = 0.05 г], CD-ийн зайлуулах үр ашиг ба шингээх чадварт температурын нөлөөлөл. rGO/nSVI нийлмэл (B) (Co = 50 мг L–1, рН = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100] (B) дээр шингээх чадвар ба тогтмол гүйдлийг зайлуулах үр ашгийн талаархи анхны концентраци мг L–1, рН = 7, T = 25 ° C, тун = 0.05 г].
Нийлмэл шингээгч rGO/nZVI-ийн тунг 0.01 г-аас 0.07 г хүртэл нэмэгдүүлэх нь зайлуулах үр ашиг, шингээх чадварт үзүүлэх нөлөөг Зураг дээр үзүүлэв. 7Б. Шингээгчийн тунг нэмэгдүүлснээр шингээх чадвар 33.43 мг/г-аас 6.74 мг/г хүртэл буурчээ. Гэсэн хэдий ч шингээгчийн тунг 0.01 г-аас 0.07 г хүртэл нэмэгдүүлснээр зайлуулах үр ашиг 66.8% -иас 96% хүртэл нэмэгддэг бөгөөд энэ нь нанокомпозитын гадаргуу дээрх идэвхтэй төвүүдийн тоо нэмэгдсэнтэй холбоотой байж магадгүй юм.
Анхны концентраци шингээх чадвар ба зайлуулах үр ашигт үзүүлэх нөлөөг [25-100 мг L-1, 25°C, рН 7, тун 0.05 г] судалсан. Анхны концентрацийг 25 мг L-1-ээс 100 мг L-1 болгон нэмэгдүүлэх үед rGO/nZVI нийлмэл бодисыг зайлуулах хувь 94.6% -иас 65% хүртэл буурсан (Зураг 7C), магадгүй хүссэн идэвхтэй бодис байхгүй байсантай холбоотой. сайтууд. . DC49-ийн их хэмжээний концентрацийг шингээдэг. Нөгөөтэйгүүр, анхны концентраци нэмэгдэхийн хэрээр шингээх чадвар нь тэнцвэрт байдалд хүрэх хүртэл 9.4 мг/г-аас 30 мг/г хүртэл нэмэгдсэн (Зураг 7D). Энэхүү зайлшгүй урвал нь rGO/nZVI нийлмэл гадаргуугийн 50-д хүрэхийн тулд тогтмол гүйдлийн ионы масс дамжуулах эсэргүүцлээс илүү анхны тогтмол гүйдлийн концентрацитай хөдөлгөгч хүч нэмэгдсэнтэй холбоотой юм.
Холбоо барих хугацаа ба кинетик судалгаа нь шингээлтийн тэнцвэрт хугацааг ойлгох зорилготой. Нэгдүгээрт, холбоо барих хугацааны эхний 40 минутын турш шингэсэн тогтмол гүйдлийн хэмжээ нь нийт хугацаанд (100 минут) шингэсэн нийт дүнгийн тал орчим хувьтай тэнцэж байв. Уусмал дахь тогтмол гүйдлийн молекулууд мөргөлдөж, тэдгээр нь rGO/nZVI нийлмэл гадаргуу руу хурдан шилжиж, их хэмжээний шингээлт үүсгэдэг. 40 минутын дараа тогтмол гүйдлийн шингээлт нь 60 минутын дараа тэнцвэрт байдалд хүрэх хүртэл аажмаар, аажмаар нэмэгддэг (Зураг 7D). Эхний 40 минутын дотор боломжийн хэмжээг шингээж авдаг тул тогтмол гүйдлийн молекулуудтай мөргөлдөх нь багасч, шингээгүй молекулуудын идэвхтэй хэсгүүд бага байх болно. Тиймээс шингээлтийн хурдыг бууруулж болно51.
Адсорбцийн кинетикийг илүү сайн ойлгохын тулд псевдо нэгдүгээр эрэмбийн шугамын график (Зураг 8А), псевдо хоёрдугаар эрэмбийн (Зураг 8В), Элович (Зураг 8С) кинетик загваруудыг ашигласан. Кинетикийн судалгаагаар олж авсан параметрүүдээс (Хүснэгт S1) псевдосекундын загвар нь шингээлтийн кинетикийг тайлбарлах хамгийн сайн загвар болох нь тодорхой болсон бөгөөд R2 утгыг бусад хоёр загвараас өндөр тогтоосон байна. Тооцоолсон шингээлтийн хүчин чадал (qe, cal) хооронд мөн адил төстэй байдаг. Псевдо секундын дараалал ба туршилтын утга (qe, exp.) нь псевдо секундын дараалал нь бусад загваруудаас илүү сайн загвар гэдгийг нотолж байна. Хүснэгт 1-д үзүүлснээр α (анхны шингээлтийн хурд) ба β (десорбцийн тогтмол) утга нь шингээлтийн хурд нь десорбцийн хурдаас өндөр байгааг баталж байгаа нь DC гүйдэл нь rGO/nZVI52 нийлмэл дээр үр дүнтэй шингээх хандлагатай байгааг харуулж байна. .
Псевдо-хоёр дахь эрэмбийн шугаман шингээлтийн кинетик графикууд (A), псевдо-1-р зэрэглэлийн (B) ба Элович (C) [Co = 25-100 мг l-1, рН = 7, T = 25 ° C, тун = 0.05 г ].
Адсорбцийн изотермийн судалгаа нь шингээгчийн (RGO/nRVI нийлмэл) янз бүрийн адсорбатын концентраци (DC) болон системийн температурт шингээх чадварыг тодорхойлоход тусалдаг. Лангмюрын изотермийг ашиглан шингээх хамгийн их чадавхийг тооцсон бөгөөд энэ нь шингээлт нь нэгэн төрлийн бөгөөд тэдгээрийн хооронд харилцан үйлчлэлгүйгээр шингээгчийн гадаргуу дээр шингээгч нэг давхарга үүсэхийг харуулсан53. Бусад өргөн хэрэглэгддэг изотермийн хоёр загвар нь Фрейндлих ба Темкин загварууд юм. Хэдийгээр Фрейндлихийн загварыг шингээх чадварыг тооцоолоход ашигладаггүй ч энэ нь гетероген шингээлтийн процессыг ойлгоход тусалдаг ба шингээгч дээрх сул орон зай нь өөр өөр энергитэй байдаг бол Темкин загвар нь шингээлтийн физик, химийн шинж чанарыг ойлгоход тусалдаг54.
Зураг 9A-C нь Langmuir, Freindlich, Temkin загваруудын шугамын графикуудыг тус тус үзүүлэв. Freundlich (Зураг 9A) болон Langmuir (Зураг 9B) шугамын графикаас тооцоолж, 2-р хүснэгтэд үзүүлсэн R2 утгууд нь rGO/nZVI нийлмэл дээрх DC шингээлт нь Фрейндлих (0.996) ба Лангмюр (0.988) изотермийг дагаж байгааг харуулж байна. загварууд болон Тэмкин (0.985). Лангмюрийн изотермийн загвараар тооцоолсон шингээлтийн дээд хэмжээ (qmax) нь 31.61 мг г-1 байв. Түүнчлэн хэмжээсгүй салгах хүчин зүйлийн (RL) тооцоолсон утга нь 0-ээс 1 (0.097) хооронд байгаа нь шингээлтийн таатай үйл явцыг харуулж байна. Үгүй бол тооцоолсон Freundlich тогтмол (n = 2.756) нь энэ шингээлтийн процессыг илүүд үздэг болохыг харуулж байна. Темкин изотермийн шугаман загварын дагуу (Зураг 9С) b нь ˂ 82 кЖ моль-1 (0.408)55 тул rGO/nZVI нийлмэл дээр тогтмол гүйдлийн шингээлт нь физик шингээлтийн процесс юм. Физик шингээлтийг ихэвчлэн сул ван дер Ваалсын хүчээр хийдэг ч rGO/nZVI нийлмэл материал дээр шууд гүйдлийн шингээлт нь бага шингээх энерги шаарддаг [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B), Temkin (C) шугаман шингээлтийн изотермууд [Co = 25-100 мг L-1, pH = 7, T = 25 ° C, тун = 0.05 г]. rGO/nZVI нийлмэл бодисоор тогтмол гүйдлийн шингээх Van't Hoff тэгшитгэлийн график (D) [Co = 25-100 мг l-1, pH = 7, T = 25-55 ° C ба тун = 0.05 г].
rGO/nZVI нийлмэл материалаас тогтмол гүйдлийг арилгахад урвалын температурын өөрчлөлтийн нөлөөг үнэлэхийн тулд энтропийн өөрчлөлт (ΔS), энтальпийн өөрчлөлт (ΔH), чөлөөт энергийн өөрчлөлт (ΔG) зэрэг термодинамик үзүүлэлтүүдийг тэгшитгэлээс тооцоолсон. 3 ба 458.
Энд \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – термодинамик тэнцвэрийн тогтмол, Ce ба CAe – уусмал дахь rGO, тус тус /nZVI Гадаргуугийн тэнцвэрт гүйдлийн концентраци. R ба RT нь хийн тогтмол ба шингээлтийн температур юм. ln Ke-г 1/T-ийн эсрэг зурах нь шулуун шугамыг (9D-р зураг) гаргаж, ∆S ба ∆H-ийг тодорхойлж болно.
Сөрөг ΔH утга нь процесс нь экзотермик байгааг илтгэнэ. Нөгөө талаас, ΔH утга нь физик шингээлтийн процессын хүрээнд байна. Хүснэгт 3 дахь сөрөг ΔG утга нь шингээлт боломжтой бөгөөд аяндаа явагддаг болохыг харуулж байна. ΔS-ийн сөрөг утга нь шингэний интерфейс дэх шингээгч молекулуудын өндөр дарааллыг харуулж байна (Хүснэгт 3).
Хүснэгт 4-д rGO/nZVI нийлмэлийг өмнөх судалгаанд дурдсан бусад шингээгч бодисуудтай харьцуулсан болно. VGO/nCVI нийлмэл материал нь өндөр шингээх чадвартай бөгөөд тогтмол гүйдлийн антибиотикийг уснаас зайлуулах ирээдүйтэй материал болох нь ойлгомжтой. Түүнчлэн, rGO/nZVI нийлмэл материалыг шингээх нь 60 минутын тэнцвэржүүлэх хугацаатай хурдан процесс юм. rGO/nZVI нийлмэл материалын маш сайн шингээх шинж чанарыг rGO болон nZVI-ийн синергетик нөлөөгөөр тайлбарлаж болно.
Зураг 10А, В нь тогтмол гүйдлийн антибиотикийг rGO/nZVI болон nZVI цогцолбороор зайлуулах оновчтой механизмыг харуулав. Тогтмол гүйдлийн шингээлтийн үр ашигт рН нөлөө үзүүлэх туршилтын үр дүнгээс үзэхэд рН 3-аас 7 хүртэл нэмэгдсэнээр rGO/nZVI нийлмэл дээрх тогтмол гүйдлийн шингээлтийг цахилгаан статик харилцан үйлчлэлээр хянаагүй, учир нь энэ нь zwitterion үүрэг гүйцэтгэдэг; тиймээс рН-ийн утгын өөрчлөлт нь шингээлтийн процесст нөлөөлсөнгүй. Дараа нь устөрөгчийн холбоо, гидрофобик нөлөөлөл, rGO/nZVI нийлмэл болон DC66 хоорондын π-π давхаргын харилцан үйлчлэл зэрэг электростатик бус харилцан үйлчлэлээр шингээх механизмыг удирдаж болно. Давхаргатай графены гадаргуу дээрх үнэрт шингээлтийн механизмыг гол хөдөлгөгч хүч болох π-π давхаргын харилцан үйлчлэлээр тайлбарладаг гэдгийг сайн мэддэг. Энэхүү нийлмэл материал нь π-π* шилжилтийн улмаас 233 нм-ийн хамгийн их шингээлттэй графентэй төстэй давхаргат материал юм. Тогтмол гүйдлийн адсорбатын молекулын бүтцэд дөрвөн үнэрт цагираг байгааг үндэслэн бид үнэрт тогтмол гүйдэл (π-электрон хүлээн авагч) болон π-электроноор баялаг муж хооронд π-π-стекийн харилцан үйлчлэлийн механизм байдаг гэж бид таамагласан. RGO гадаргуу. /nZVI нийлмэл материалууд. Үүнээс гадна, зурагт үзүүлсэн шиг. 10B, rGO/nZVI нийлмэл материалуудын тогтмол гүйдэлтэй молекулын харилцан үйлчлэлийг судлах зорилгоор FTIR судалгааг хийсэн бөгөөд DC шингээлтийн дараах rGO/nZVI нийлмэл материалын FTIR спектрийг Зураг 10В-д үзүүлэв. 10б. 67 rGO/nZVI гадаргуу дээр харгалзах органик функциональ бүлгүүд байгааг илтгэх C=C бондын хүрээний чичиргээнд тохирсон шинэ оргил 2111 см-1-д ажиглагдаж байна. Бусад оргилууд 1561-ээс 1548 см-1, 1399-өөс 1360 см-1 болж шилжиж байгаа нь графен болон органик бохирдуулагчийг шингээхэд π-π харилцан үйлчлэл чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг баталж байна68,69. Тогтмол гүйдлийн шингээлтийн дараа OH зэрэг хүчилтөрөгч агуулсан зарим бүлгүүдийн эрчим 3270 см-1 болж буурсан нь устөрөгчийн холбоо нь шингээлтийн механизмын нэг болохыг харуулж байна. Тиймээс үр дүнд үндэслэн rGO/nZVI нийлмэл дээр тогтмол гүйдлийн шингээлт нь голчлон π-π давхаргын харилцан үйлчлэл ба H-бондоос шалтгаална.
DC антибиотикийг rGO/nZVI ба nZVI цогцолбороор шингээх оновчтой механизм (A). rGO/nZVI ба nZVI (B) дээрх DC-ийн FTIR шингээлтийн спектр.
3244, 1615, 1546, 1011 см-1-ийн nZVI-ийн шингээлтийн зурвасын эрчим нь nZVI-тай харьцуулахад nZVI (Зураг 10Б) дээр DC шингээлтийн дараа нэмэгдсэн бөгөөд энэ нь карбоксилын хүчлийн боломжит функциональ бүлгүүдийн харилцан үйлчлэлтэй холбоотой байх ёстой. DC дахь O бүлгүүд. Гэсэн хэдий ч ажиглагдсан бүх зурваст дамжуулалтын энэ бага хувь нь шингээлтийн процессын өмнөх nZVI-тай харьцуулахад фитосинтетик шингээгч (nZVI) шингээх үр ашигт мэдэгдэхүйц өөрчлөлт ороогүй байгааг харуулж байна. nZVI71-тэй тогтмол гүйдлийн гүйдлийг арилгах судалгаанаас үзэхэд nZVI нь H2O-тэй урвалд ороход электронууд ялгарч, улмаар H+ нь өндөр буурдаг идэвхтэй устөрөгчийг үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Эцэст нь зарим катион нэгдлүүд идэвхтэй устөрөгчөөс электрон хүлээн авдаг бөгөөд үүний үр дүнд -C=N ба -C=C- үүсдэг бөгөөд энэ нь бензолын цагираг хуваагдсантай холбоотой юм.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 11-р сарын 14-ний өдөр