ગ્રીન સિન્થેટિક ઘટાડેલા ગ્રેફિન ઓક્સાઇડ અને નેનો-ઝીરો આયર્ન કોમ્પ્લેક્સ દ્વારા પાણીમાંથી ડોક્સીસાયક્લાઇન એન્ટિબાયોટિક્સને સિનર્જિસ્ટિક દૂર કરવું

Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે જે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો તે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ ધરાવે છે. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો). આ દરમિયાન, સતત સમર્થન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટને રેન્ડર કરીશું.
આ કાર્યમાં, ઓછા હાનિકારક રાસાયણિક સંશ્લેષણ જેવા "લીલા" રસાયણશાસ્ત્રના સિદ્ધાંતોનું પાલન કરવા માટે સોફોરા પીળાશ પડતા પાંદડાના અર્કનો ઉપયોગ કરીને એક સરળ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને પ્રથમ વખત rGO/nZVI કમ્પોઝિટનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR અને ઝેટા પોટેન્શિયલ જેવા સંયોજનોના સફળ સંશ્લેષણને માન્ય કરવા માટે કેટલાક સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે, જે સફળ સંયુક્ત ફેબ્રિકેશન સૂચવે છે. એન્ટિબાયોટિક ડોક્સીસાયક્લાઇનની વિવિધ પ્રારંભિક સાંદ્રતામાં નવલકથા સંયોજનો અને શુદ્ધ nZVI ની દૂર કરવાની ક્ષમતાની સરખામણી rGO અને nZVI વચ્ચેની સિનર્જિસ્ટિક અસરની તપાસ કરવા માટે કરવામાં આવી હતી. 25mg L-1, 25°C અને 0.05g ની દૂર કરવાની શરતો હેઠળ, શુદ્ધ nZVI નો શોષણ દૂર કરવાનો દર 90% હતો, જ્યારે rGO/nZVI સંયુક્ત દ્વારા ડોક્સીસાયક્લિનનો શોષણ દૂર કરવાનો દર 94.6% સુધી પહોંચ્યો હતો, જે પુષ્ટિ કરે છે કે nZVI અને . શોષણ પ્રક્રિયા સ્યુડો-સેકન્ડ ક્રમને અનુરૂપ છે અને 25 °C અને pH 7 પર 31.61 mg g-1 ની મહત્તમ શોષણ ક્ષમતા સાથે Freundlich મોડલ સાથે સારી સમજૂતીમાં છે. DC ને દૂર કરવા માટે એક વાજબી પદ્ધતિ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી છે. વધુમાં, rGO/nZVI કમ્પોઝિટની પુનઃઉપયોગીતા સતત છ પુનર્જન્મ ચક્ર પછી 60% હતી.
પાણીની અછત અને પ્રદૂષણ હવે તમામ દેશો માટે ગંભીર ખતરો છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, કોવિડ-19 રોગચાળો 1,2,3 દરમિયાન ઉત્પાદન અને વપરાશમાં વધારો થવાને કારણે જળ પ્રદૂષણ, ખાસ કરીને એન્ટિબાયોટિક પ્રદૂષણમાં વધારો થયો છે. તેથી, ગંદા પાણીમાં એન્ટિબાયોટિક્સને દૂર કરવા માટે અસરકારક તકનીકનો વિકાસ એ તાત્કાલિક કાર્ય છે.
ટેટ્રાસાયક્લાઇન જૂથમાંથી પ્રતિરોધક અર્ધ-કૃત્રિમ એન્ટિબાયોટિક્સમાંથી એક ડોક્સીસાયક્લાઇન (DC)4,5 છે. એવું નોંધવામાં આવ્યું છે કે ભૂગર્ભજળ અને સપાટીના પાણીમાં DC અવશેષો ચયાપચય કરી શકાતા નથી, માત્ર 20-50% ચયાપચય થાય છે અને બાકીના પર્યાવરણમાં છોડવામાં આવે છે, જે ગંભીર પર્યાવરણીય અને આરોગ્ય સમસ્યાઓનું કારણ બને છે.
નીચા સ્તરે ડીસીનો સંપર્ક જળચર પ્રકાશસંશ્લેષણ સૂક્ષ્મજીવોને મારી શકે છે, એન્ટિમાઇક્રોબાયલ બેક્ટેરિયાના ફેલાવાને ધમકી આપી શકે છે અને એન્ટિમાઇક્રોબાયલ પ્રતિકારમાં વધારો કરી શકે છે, તેથી આ દૂષિતને ગંદા પાણીમાંથી દૂર કરવું આવશ્યક છે. પાણીમાં ડીસીનું કુદરતી અધોગતિ એ ખૂબ જ ધીમી પ્રક્રિયા છે. ભૌતિક-રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ જેમ કે ફોટોલીસીસ, બાયોડિગ્રેડેશન અને શોષણ માત્ર ઓછી સાંદ્રતા અને ખૂબ જ ઓછા દરે ઘટી શકે છે7,8. જો કે, સૌથી વધુ આર્થિક, સરળ, પર્યાવરણને અનુકૂળ, હેન્ડલ કરવામાં સરળ અને કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ શોષણ 9,10 છે.
નેનો ઝીરો વેલેન્ટ આયર્ન (nZVI) એ ખૂબ જ શક્તિશાળી સામગ્રી છે જે મેટ્રોનીડાઝોલ, ડાયઝેપામ, સિપ્રોફ્લોક્સાસીન, ક્લોરામ્ફેનિકોલ અને ટેટ્રાસાયક્લાઇન સહિત પાણીમાંથી ઘણી એન્ટિબાયોટિક્સને દૂર કરી શકે છે. આ ક્ષમતા nZVI ની અદ્ભુત ગુણધર્મોને કારણે છે, જેમ કે ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતા, વિશાળ સપાટી વિસ્તાર અને અસંખ્ય બાહ્ય બંધનકર્તા સાઇટ્સ11. જો કે, nZVI વાન ડેર વેલ્સ દળો અને ઉચ્ચ ચુંબકીય ગુણધર્મોને કારણે જલીય માધ્યમોમાં એકત્રીકરણની સંભાવના ધરાવે છે, જે nZVI10,12 ની પ્રતિક્રિયાશીલતાને અટકાવતા ઓક્સાઇડ સ્તરોની રચનાને કારણે દૂષકોને દૂર કરવામાં તેની અસરકારકતા ઘટાડે છે. nZVI કણોનું એકત્રીકરણ સર્ફેક્ટન્ટ્સ અને પોલિમર સાથે તેમની સપાટીને સંશોધિત કરીને અથવા તેમને અન્ય નેનોમટેરિયલ્સ સાથે સંયોજનના રૂપમાં જોડીને ઘટાડી શકાય છે, જે પર્યાવરણમાં તેમની સ્થિરતા સુધારવા માટે એક સક્ષમ અભિગમ સાબિત થયો છે13,14.
ગ્રાફીન એ દ્વિ-પરિમાણીય કાર્બન નેનોમેટરીયલ છે જેમાં મધપૂડાની જાળીમાં ગોઠવાયેલા sp2-સંકર કાર્બન અણુઓનો સમાવેશ થાય છે. તે વિશાળ સપાટી વિસ્તાર, નોંધપાત્ર યાંત્રિક શક્તિ, ઉત્તમ ઇલેક્ટ્રોકેટાલિટીક પ્રવૃત્તિ, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા, ઝડપી ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલતા અને તેની સપાટી પર અકાર્બનિક નેનોપાર્ટિકલ્સને ટેકો આપવા માટે યોગ્ય વાહક સામગ્રી ધરાવે છે. ધાતુના નેનોપાર્ટિકલ્સ અને ગ્રાફીનનું મિશ્રણ દરેક સામગ્રીના વ્યક્તિગત લાભોને મોટા પ્રમાણમાં ઓળંગી શકે છે અને, તેના શ્રેષ્ઠ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને લીધે, વધુ કાર્યક્ષમ પાણીની સારવાર માટે નેનોપાર્ટિકલ્સનું શ્રેષ્ઠ વિતરણ પૂરું પાડે છે15.
છોડના અર્ક એ સામાન્ય રીતે ઘટાડેલા ગ્રાફીન ઓક્સાઇડ (rGO) અને nZVI ના સંશ્લેષણમાં ઉપયોગમાં લેવાતા હાનિકારક રાસાયણિક ઘટાડાના એજન્ટોનો શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે કારણ કે તે ઉપલબ્ધ, સસ્તું, એક-પગલું, પર્યાવરણીય રીતે સલામત છે અને તેનો ઉપયોગ ઘટાડતા એજન્ટો તરીકે થઈ શકે છે. ફ્લેવોનોઈડ્સ અને ફિનોલિક સંયોજનો જેવા સ્ટેબિલાઈઝર તરીકે પણ કામ કરે છે. તેથી, આ અભ્યાસમાં rGO/nZVI સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે રિપેરિંગ અને ક્લોઝિંગ એજન્ટ તરીકે એટ્રિપ્લેક્સ હેલિમસ એલ. પાંદડાના અર્કનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અમરન્થાસી પરિવારમાંથી એટ્રિપ્લેક્સ હેલિમસ એ નાઇટ્રોજન-પ્રેમાળ બારમાસી ઝાડવા છે જેની વિશાળ ભૌગોલિક શ્રેણી છે16.
ઉપલબ્ધ સાહિત્ય મુજબ, એટ્રિપ્લેક્સ હેલિમસ (એ. હેલિમસ)નો ઉપયોગ સૌપ્રથમ આર્થિક અને પર્યાવરણને અનુકૂળ સંશ્લેષણ પદ્ધતિ તરીકે rGO/nZVI કંપોઝીટ બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આમ, આ કાર્યના ઉદ્દેશ્યમાં ચાર ભાગોનો સમાવેશ થાય છે: (1) rGO/nZVI નું ફાયટોસિન્થેસિસ અને A. હેલિમસ એક્વેટિક લીફ અર્કનો ઉપયોગ કરીને પેરેંટલ nZVI કમ્પોઝિટ, (2) તેમના સફળ બનાવટની પુષ્ટિ કરવા માટે બહુવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ફાયટોસિન્થેસાઇઝ્ડ કમ્પોઝિટનું લાક્ષણિકતા, (3) ) વિવિધ પ્રતિક્રિયા પરિમાણો હેઠળ ડોક્સીસાયક્લિન એન્ટિબાયોટિક્સના કાર્બનિક દૂષણોના શોષણ અને દૂર કરવામાં rGO અને nZVI ની સિનર્જિસ્ટિક અસરનો અભ્યાસ કરો, શોષણ પ્રક્રિયાની સ્થિતિને શ્રેષ્ઠ બનાવો, (3) પ્રક્રિયા ચક્ર પછી વિવિધ સતત સારવારમાં સંયુક્ત સામગ્રીની તપાસ કરો.
ડોક્સીસાયકલિન હાઇડ્રોક્લોરાઇડ (DC, MM = 480.90, રાસાયણિક સૂત્ર C22H24N2O·HCl, 98%), આયર્ન ક્લોરાઇડ હેક્સાહાઇડ્રેટ (FeCl3.6H2O, 97%), સિગ્મા-એલ્ડ્રિક, યુએસએમાંથી ખરીદેલ ગ્રેફાઇટ પાવડર. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH, 97%), ઇથેનોલ (C2H5OH, 99.9%) અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (HCl, 37%) મર્ક, યુએસએમાંથી ખરીદવામાં આવ્યા હતા. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 અને MgCl2 ટિયાનજિન કોમિયો કેમિકલ રીએજન્ટ કંપની લિમિટેડ પાસેથી ખરીદવામાં આવ્યા હતા. તમામ રીએજન્ટ ઉચ્ચ વિશ્લેષણાત્મક શુદ્ધતાના છે. બધા જલીય દ્રાવણો તૈયાર કરવા માટે ડબલ-નિસ્યંદિત પાણીનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો.
A. halimus ના પ્રતિનિધિ નમૂનાઓ નાઇલ ડેલ્ટામાં તેમના કુદરતી રહેઠાણમાંથી એકત્રિત કરવામાં આવ્યા છે અને ઇજિપ્તના ભૂમધ્ય સમુદ્ર કિનારે આવેલા છે. લાગુ પડતી રાષ્ટ્રીય અને આંતરરાષ્ટ્રીય માર્ગદર્શિકા17 અનુસાર છોડની સામગ્રી એકત્રિત કરવામાં આવી હતી. પ્રો. મનલ ફૌઝીએ Boulos18 અનુસાર છોડના નમુનાઓને ઓળખી કાઢ્યા છે અને એલેક્ઝાન્ડ્રિયા યુનિવર્સિટીના પર્યાવરણીય વિજ્ઞાન વિભાગે વૈજ્ઞાનિક હેતુઓ માટે અધ્યયન કરેલ છોડની પ્રજાતિઓના સંગ્રહને અધિકૃત કર્યા છે. સેમ્પલ વાઉચર તાન્તા યુનિવર્સિટી હર્બેરિયમ (TANE) ખાતે રાખવામાં આવે છે, વાઉચર્સ નં. 14 122–14 127, એક સાર્વજનિક હર્બેરિયમ કે જે જમા કરેલી સામગ્રીની ઍક્સેસ પ્રદાન કરે છે. વધુમાં, ધૂળ અથવા ગંદકી દૂર કરવા માટે, છોડના પાંદડાઓને નાના ટુકડાઓમાં કાપીને, નળ અને નિસ્યંદિત પાણીથી 3 વખત કોગળા કરો, અને પછી 50 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર સૂકવો. છોડને કચડી નાખવામાં આવ્યો હતો, 5 ગ્રામ બારીક પાવડરને 100 મિલી નિસ્યંદિત પાણીમાં બોળીને 70 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર 20 મિનિટ સુધી હલાવવામાં આવ્યો હતો. બેસિલસ નિકોટિઆનાનો મેળવેલ અર્ક વોટમેન ફિલ્ટર પેપર દ્વારા ફિલ્ટર કરવામાં આવ્યો હતો અને વધુ ઉપયોગ માટે 4°C તાપમાને સ્વચ્છ અને જંતુરહિત ટ્યુબમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવ્યો હતો.
આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, GO સુધારેલી હમર પદ્ધતિ દ્વારા ગ્રેફાઇટ પાવડરમાંથી બનાવવામાં આવ્યું હતું. સોનિકેશન હેઠળ 30 મિનિટ માટે 50 મિલી ડિયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં 10 મિલિગ્રામ GO પાવડર વિખેરવામાં આવ્યો હતો, અને પછી 0.9 ગ્રામ FeCl3 અને 2.9 ગ્રામ NaAc 60 મિનિટ માટે મિશ્ર કરવામાં આવ્યો હતો. 20 મિલી એટ્રિપ્લેક્સ પાંદડાના અર્કને હલાવીને હલાવવામાં આવે છે અને તેને 8 કલાક માટે 80 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર છોડી દેવામાં આવે છે. પરિણામી બ્લેક સસ્પેન્શન ફિલ્ટર કરવામાં આવ્યું હતું. તૈયાર નેનોકોમ્પોઝીટ્સને ઇથેનોલ અને બિડિસ્ટિલ કરેલા પાણીથી ધોવામાં આવ્યા હતા અને પછી વેક્યૂમ ઓવનમાં 50 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર 12 કલાક માટે સૂકવવામાં આવ્યા હતા.
rGO/nZVI અને nZVI સંકુલના લીલા સંશ્લેષણના યોજનાકીય અને ડિજિટલ ફોટોગ્રાફ્સ અને એટ્રિપ્લેક્સ હેલિમસ અર્કનો ઉપયોગ કરીને દૂષિત પાણીમાંથી ડીસી એન્ટિબાયોટિક્સને દૂર કરવા.
સંક્ષિપ્તમાં, ફિગ. 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, 0.05 M Fe3+ આયનો ધરાવતા આયર્ન ક્લોરાઇડના 10 મિલી દ્રાવણને કડવા પાંદડાના અર્કના 20 મિલી દ્રાવણમાં 60 મિનિટ માટે મધ્યમ ગરમ અને હલાવીને ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી સોલ્યુશનને સેન્ટ્રીફ્યુજ કરવામાં આવ્યું હતું. કાળા કણો આપવા માટે 15 મિનિટ માટે 14,000 rpm (હર્મલ , 15,000 rpm), જે પછી ઇથેનોલ અને નિસ્યંદિત પાણીથી 3 વખત ધોવાઇ જાય છે અને પછી વેક્યૂમ ઓવનમાં 60° C. પર રાતોરાત સૂકવવામાં આવે છે.
પ્લાન્ટ-સિન્થેસાઇઝ્ડ rGO/nZVI અને nZVI સંયોજનો 200-800 nm ની સ્કેનિંગ રેન્જમાં UV-દ્રશ્યમાન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (T70/T80 શ્રેણી UV/Vis સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર્સ, PG ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ લિ., UK) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. rGO/nZVI અને nZVI સંયોજનોની ટોપોગ્રાફી અને કદના વિતરણનું વિશ્લેષણ કરવા માટે, TEM સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (JOEL, JEM-2100F, જાપાન, એક્સિલરેટિંગ વોલ્ટેજ 200 kV) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. પુનઃપ્રાપ્તિ અને સ્થિરીકરણ પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છોડના અર્કમાં સામેલ થઈ શકે તેવા કાર્યાત્મક જૂથોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, FT-IR સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી હાથ ધરવામાં આવી હતી (4000-600 cm-1 ની રેન્જમાં JASCO સ્પેક્ટ્રોમીટર). વધુમાં, ઝેટા સંભવિત વિશ્લેષક (ઝેટાસાઇઝર નેનો ઝેડએસ માલવર્ન) નો ઉપયોગ સંશ્લેષિત નેનોમટેરિયલ્સની સપાટીના ચાર્જનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પાઉડર નેનોમટેરિયલ્સના એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન માપન માટે, એક્સ-રે ડિફ્રેક્ટોમીટર (X'PERT PRO, નેધરલેન્ડ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે 20° થી 80 ની રેન્જમાં 2θ ની રેન્જમાં વર્તમાન (40 mA), વોલ્ટેજ (45 kV) પર કામ કરે છે. ° અને CuKa1 રેડિયેશન (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao). એનર્જી ડિસ્પર્સિવ એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોમીટર (EDX) (મોડલ JEOL JSM-IT100) XPS, સ્પોટ સાઇઝ 400 μm K-ALPHA પર -10 થી 1350 eV સુધી Al K-α મોનોક્રોમેટિક એક્સ-રે એકત્રિત કરતી વખતે મૂળ રચનાના અભ્યાસ માટે જવાબદાર હતું. (થર્મો ફિશર સાયન્ટિફિક, યુએસએ) સંપૂર્ણ સ્પેક્ટ્રમની ટ્રાન્સમિશન ઊર્જા 200 eV છે અને સાંકડી સ્પેક્ટ્રમ 50 eV છે. પાવડરના નમૂનાને નમૂના ધારક પર દબાવવામાં આવે છે, જે વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં મૂકવામાં આવે છે. બંધનકર્તા ઊર્જા નક્કી કરવા માટે C 1 s સ્પેક્ટ્રમનો ઉપયોગ 284.58 eV પર સંદર્ભ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.
સંશ્લેષિત rGO/nZVI nanocomposites ની અસરકારકતા ચકાસવા માટે જલીય દ્રાવણમાંથી doxycycline (DC) ને દૂર કરવામાં શોષણ પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. શોષણ પ્રયોગો 25 મિલી એર્લેનમેયર ફ્લાસ્કમાં 200 rpm ની ધ્રુજારીની ઝડપે ઓર્બિટલ શેકર (સ્ટુઅર્ટ, ઓર્બિટલ શેકર/SSL1) પર 298 K પર કરવામાં આવ્યા હતા. ડીસી સ્ટોક સોલ્યુશન (1000 પીપીએમ) ને બિડિસ્ટિલ્ડ પાણીથી પાતળું કરીને. શોષણ કાર્યક્ષમતા પર rGO/nSVI ડોઝની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, ડીસી સોલ્યુશનના 20 મિલીમાં વિવિધ વજન (0.01–0.07 ગ્રામ) ના નેનોકોમ્પોઝીટ ઉમેરવામાં આવ્યા હતા. ગતિશાસ્ત્ર અને શોષણ ઇસોથર્મ્સનો અભ્યાસ કરવા માટે, 0.05 ગ્રામ શોષકને પ્રારંભિક સાંદ્રતા (25-100 મિલિગ્રામ L-1) સાથે CDના જલીય દ્રાવણમાં ડૂબવામાં આવ્યું હતું. DCને દૂર કરવા પર pH ની અસરનો pH (3–11) અને 25°C પર 50 mg L-1 ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા પર અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. HCl અથવા NaOH સોલ્યુશન (ક્રિસન pH મીટર, pH મીટર, pH 25) ની થોડી માત્રા ઉમેરીને સિસ્ટમના pH ને સમાયોજિત કરો. વધુમાં, 25-55°C ની રેન્જમાં શોષણ પ્રયોગો પર પ્રતિક્રિયા તાપમાનના પ્રભાવની તપાસ કરવામાં આવી હતી. શોષણ પ્રક્રિયા પર આયનીય શક્તિની અસરનો અભ્યાસ 50 mg L–1, pH 3 અને 7, 25 °C, અને DC ની પ્રારંભિક સાંદ્રતામાં NaCl (0.01–4 mol L–1) ની વિવિધ સાંદ્રતા ઉમેરીને કરવામાં આવ્યો હતો. 0.05 ગ્રામની શોષક માત્રા. 270 અને 350m ની મહત્તમ તરંગલંબાઇ (λmax) પર 1.0 cm પાથ લંબાઈ ક્વાર્ટઝ ક્યુવેટ્સથી સજ્જ ડ્યુઅલ બીમ UV-Vis સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર (T70/T80 શ્રેણી, PG ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ લિ., UK) નો ઉપયોગ કરીને બિન-શોષિત ડીસીનું શોષણ માપવામાં આવ્યું હતું. DC એન્ટિબાયોટિક્સની ટકાવારી દૂર (R%; Eq. 1) અને DC, qt, Eq ના શોષણની માત્રા. 2 (mg/g) નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવ્યા હતા.
જ્યાં %R એ DC દૂર કરવાની ક્ષમતા (%) છે, Co એ 0 સમયે પ્રારંભિક DC સાંદ્રતા છે, અને C એ અનુક્રમે t સમયે DC સાંદ્રતા છે (mg L-1).
જ્યાં qe એ શોષક (mg g-1) ના એકમ દળ દીઠ શોષાયેલ ડીસીની માત્રા છે, Co અને Ce અનુક્રમે શૂન્ય સમયે અને સંતુલન પર સાંદ્રતા છે (mg l-1), V એ સોલ્યુશન વોલ્યુમ છે (l) , અને m એ શોષણ માસ રીએજન્ટ (g) છે.
SEM છબીઓ (ફિગ્સ. 2A–C) તેની સપાટી પર સમાનરૂપે વિખરાયેલા ગોળાકાર આયર્ન નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે rGO/nZVI સંયુક્તનું લેમેલર મોર્ફોલોજી દર્શાવે છે, જે rGO સપાટી પર nZVI NPsનું સફળ જોડાણ સૂચવે છે. વધુમાં, rGO પર્ણમાં કેટલીક કરચલીઓ છે, જે A. halimus GO ના પુનઃસ્થાપન સાથે વારાફરતી ઓક્સિજન ધરાવતા જૂથોને દૂર કરવાની પુષ્ટિ કરે છે. આ મોટી કરચલીઓ આયર્ન NP ના સક્રિય લોડિંગ માટે સાઇટ્સ તરીકે કામ કરે છે. nZVI છબીઓ (ફિગ. 2D-F) દર્શાવે છે કે ગોળાકાર આયર્ન NPs ખૂબ જ વેરવિખેર હતા અને એકત્ર થતા ન હતા, જે છોડના અર્કના વનસ્પતિ ઘટકોની કોટિંગ પ્રકૃતિને કારણે છે. કણોનું કદ 15-26 nm ની અંદર બદલાય છે. જો કે, કેટલાક પ્રદેશોમાં બલ્જ અને પોલાણની રચના સાથે મેસોપોરસ મોર્ફોલોજી હોય છે, જે nZVI ની ઉચ્ચ અસરકારક શોષણ ક્ષમતા પ્રદાન કરી શકે છે, કારણ કે તેઓ nZVI ની સપાટી પર DC પરમાણુઓને ફસાવવાની શક્યતાને વધારી શકે છે. જ્યારે રોઝા દમાસ્કસ અર્કનો ઉપયોગ nZVI ના સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે મેળવેલા NPs બિનસલાહભર્યા હતા, જેમાં voids અને વિવિધ આકાર હતા, જેણે Cr(VI) શોષણમાં તેમની કાર્યક્ષમતા ઘટાડી હતી અને પ્રતિક્રિયા સમય 23 વધાર્યો હતો. પરિણામો ઓક અને શેતૂરના પાંદડામાંથી સંશ્લેષિત nZVI સાથે સુસંગત છે, જે સ્પષ્ટ એકત્રીકરણ વિના વિવિધ નેનોમીટર કદ સાથે મુખ્યત્વે ગોળાકાર નેનો કણો છે.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) સંયોજનો અને nZVI/rGO (G) અને nZVI (H) સંયોજનોની EDX પેટર્નની SEM છબીઓ.
પ્લાન્ટ-સિન્થેસાઇઝ્ડ rGO/nZVI અને nZVI કમ્પોઝિટની મૂળભૂત રચનાનો અભ્યાસ EDX (ફિગ. 2G, H) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યો હતો. અભ્યાસો દર્શાવે છે કે nZVI કાર્બન (38.29% દળ દ્વારા), ઓક્સિજન (47.41% દળ દ્વારા) અને આયર્ન (11.84% દળ દ્વારા) બનેલું છે, પરંતુ ફોસ્ફરસ24 જેવા અન્ય તત્વો પણ હાજર છે, જે છોડના અર્કમાંથી મેળવી શકાય છે. વધુમાં, કાર્બન અને ઓક્સિજનની ઊંચી ટકાવારી nZVI નમૂનાઓમાં છોડના અર્કમાંથી ફાયટોકેમિકલ્સની હાજરીને કારણે છે. આ તત્વો rGO પર સમાનરૂપે વિતરિત કરવામાં આવે છે પરંતુ અલગ-અલગ ગુણોત્તરમાં: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) અને Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI અન્ય ઘટકોની હાજરી પણ દર્શાવે છે જેમ કે S, જે છોડના અર્ક સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે, તેનો ઉપયોગ થાય છે. A. હેલિમસનો ઉપયોગ કરીને rGO/nZVI સંયુક્તમાં વર્તમાન C:O ગુણોત્તર અને આયર્ન સામગ્રી નીલગિરીના પાંદડાના અર્કનો ઉપયોગ કરતા ઘણી સારી છે, કારણ કે તે C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) ની રચનાને દર્શાવે છે. અને Fe (8.27 wt.%). wt %) 25. નતાસા એટ અલ., 2022 એ ઓક અને શેતૂરના પાંદડામાંથી સંશ્લેષિત nZVI ની સમાન મૂળભૂત રચનાની જાણ કરી અને પુષ્ટિ કરી કે પાંદડાના અર્કમાં રહેલા પોલિફીનોલ જૂથો અને અન્ય પરમાણુઓ ઘટાડવાની પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છે.
છોડમાં સંશ્લેષિત nZVI નું મોર્ફોલોજી (ફિગ. S2A,B) ગોળાકાર અને આંશિક રીતે અનિયમિત હતું, જેમાં સરેરાશ કણોનું કદ 23.09 ± 3.54 nm હતું, જો કે વાન ડેર વાલ્સ દળો અને ફેરોમેગ્નેટિઝમને કારણે સાંકળ એકત્રીકરણ જોવા મળ્યું હતું. આ મુખ્યત્વે દાણાદાર અને ગોળાકાર કણોનો આકાર SEM પરિણામો સાથે સારા કરારમાં છે. અબ્દેલફતાહ એટ અલ દ્વારા સમાન અવલોકન મળ્યું હતું. 2021 માં જ્યારે એરંડાના પાંદડાના અર્કનો ઉપયોગ nZVI11 ના સંશ્લેષણમાં કરવામાં આવ્યો હતો. nZVI માં રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા રુએલાસ ટ્યુબરોસા પાંદડાના અર્ક NPs પણ 20 થી 40 nm26 ના વ્યાસ સાથે ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે.
હાઇબ્રિડ rGO/nZVI સંયુક્ત TEM છબીઓ (ફિગ. S2C-D) દર્શાવે છે કે rGO એ સીમાંત ફોલ્ડ્સ અને કરચલીઓ સાથેનું મૂળભૂત પ્લેન છે જે nZVI NPs માટે બહુવિધ લોડિંગ સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે; આ લેમેલર મોર્ફોલોજી પણ rGO ના સફળ બનાવટની પુષ્ટિ કરે છે. વધુમાં, nZVI NPs 5.32 થી 27 nm સુધીના કણોના કદ સાથે ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે અને લગભગ સમાન વિક્ષેપ સાથે rGO સ્તરમાં એમ્બેડ થયેલ છે. નીલગિરીના પાંદડાના અર્કનો ઉપયોગ Fe NPs/rGO ના સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવતો હતો; TEM પરિણામોએ એ પણ પુષ્ટિ કરી છે કે rGO સ્તરમાં કરચલીઓએ શુદ્ધ Fe NPs કરતાં વધુ Fe NPs ના ફેલાવામાં સુધારો કર્યો છે અને સંયોજનોની પ્રતિક્રિયાશીલતામાં વધારો કર્યો છે. બઘેરી એટ અલ દ્વારા સમાન પરિણામો પ્રાપ્ત થયા હતા. 28 જ્યારે લગભગ 17.70 nm ની સરેરાશ આયર્ન નેનોપાર્ટિકલ સાઈઝ સાથે અલ્ટ્રાસોનિક ટેકનિકનો ઉપયોગ કરીને કમ્પોઝિટનું નિર્માણ કરવામાં આવ્યું હતું.
A. halimus, nZVI, GO, rGO, અને rGO/nZVI કમ્પોઝિટનો FTIR સ્પેક્ટ્રા ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યો છે. 3A. A. halimus ના પાંદડાઓમાં સપાટીના કાર્યાત્મક જૂથોની હાજરી 3336 cm-1 પર દેખાય છે, જે પોલિફીનોલ્સને અનુરૂપ છે, અને 1244 cm-1, જે પ્રોટીન દ્વારા ઉત્પાદિત કાર્બોનિલ જૂથોને અનુરૂપ છે. અન્ય જૂથો જેમ કે 2918 સેમી-1 પર અલ્કેન્સ, 1647 સેમી-1 પર એલ્કેન્સ અને 1030 સેમી-1 પર CO-O-CO એક્સ્ટેંશન પણ જોવામાં આવ્યા છે, જે છોડના ઘટકોની હાજરી સૂચવે છે જે સીલિંગ એજન્ટ તરીકે કામ કરે છે અને પુનઃપ્રાપ્તિ માટે જવાબદાર છે. Fe2+ ​​થી Fe0 અને GO થી rGO29 સુધી. સામાન્ય રીતે, nZVI સ્પેક્ટ્રા કડવી શર્કરાની સમાન શોષણની ટોચ દર્શાવે છે, પરંતુ થોડી બદલાયેલી સ્થિતિ સાથે. OH સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશન્સ (ફિનોલ્સ) સાથે સંકળાયેલ 3244 સેમી-1 પર એક તીવ્ર બેન્ડ દેખાય છે, 1615ની ટોચ C=Cને અનુલક્ષે છે, અને 1546 અને 1011 સેમી-1 પર બેન્ડ્સ C=O (પોલિફેનોલ્સ અને ફ્લેવોનોઇડ્સ)ના ખેંચાણને કારણે ઉદ્ભવે છે. , CN - સુગંધિત એમાઈન્સ અને એલિફેટિક એમાઈન્સના જૂથો પણ અનુક્રમે 1310 સેમી-1 અને 1190 સેમી-1 પર જોવા મળ્યા હતા. GO નું FTIR સ્પેક્ટ્રમ 1041 cm-1 પર અલ્કોક્સી (CO) સ્ટ્રેચિંગ બેન્ડ, 1291 cm-1 પર epoxy (CO) સ્ટ્રેચિંગ બેન્ડ, C=O સ્ટ્રેચ સહિત ઘણા ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા ઓક્સિજન ધરાવતા જૂથોની હાજરી દર્શાવે છે. 1619 cm-1 પર C=C સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશનનો બેન્ડ, 1708 cm-1 પર બેન્ડ અને 3384 cm-1 પર OH ગ્રૂપ સ્ટ્રેચિંગ વાઇબ્રેશનનો એક વ્યાપક બેન્ડ દેખાયો, જે સુધારેલ હમર્સ પદ્ધતિ દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે, જે સફળતાપૂર્વક ઓક્સિડાઇઝ કરે છે. ગ્રેફાઇટ પ્રક્રિયા. GO સ્પેક્ટ્રા સાથે rGO અને rGO/nZVI સંયોજનોની સરખામણી કરતી વખતે, કેટલાક ઓક્સિજન ધરાવતા જૂથોની તીવ્રતા, જેમ કે 3270 cm-1 પર OH, નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે, જ્યારે અન્ય, જેમ કે C=O 1729 cm-1 પર, સંપૂર્ણપણે ઘટાડો અદૃશ્ય થઈ ગયું, જે એ. હેલિમસ અર્ક દ્વારા GO માં ઓક્સિજન-સમાવતી કાર્યાત્મક જૂથોને સફળતાપૂર્વક દૂર કરવાનો સંકેત આપે છે. 1560 અને 1405 cm-1 આસપાસ C=C ટેન્શન પર rGO ની નવી તીક્ષ્ણ લાક્ષણિકતા શિખરો જોવા મળે છે, જે GO થી rGO ના ઘટાડાનું સમર્થન કરે છે. 1043 થી 1015 cm-1 અને 982 થી 918 cm-1 સુધીની ભિન્નતા જોવા મળી હતી, સંભવતઃ છોડની સામગ્રી 31,32 ના સમાવેશને કારણે. વેંગ એટ અલ., 2018 એ GO માં ઓક્સિજનયુક્ત કાર્યાત્મક જૂથોના નોંધપાત્ર એટેન્યુએશનનું પણ અવલોકન કર્યું, જે બાયોરેડક્શન દ્વારા rGO ની સફળ રચનાની પુષ્ટિ કરે છે, કારણ કે નીલગિરીના પાંદડાના અર્ક, જેનો ઉપયોગ ઘટાડેલા આયર્ન ગ્રાફીન ઓક્સાઈડ સંયોજનોને સંશ્લેષણ કરવા માટે કરવામાં આવતો હતો, તે પ્લાન્ટના FTIR કમ્પોટ્ટ્રાની નજીક દર્શાવે છે. કાર્યાત્મક જૂથો. 33
A. FTIR સ્પેક્ટ્રમ ઓફ ગેલિયમ, nZVI, rGO, GO, સંયુક્ત rGO/nZVI (A). રોન્ટજેનોગ્રામી કમ્પોઝીટ rGO, GO, nZVI અને rGO/nZVI (B).
rGO/nZVI અને nZVI સંયોજનોની રચના મોટાભાગે એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન પેટર્ન (ફિગ. 3B) દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. ઇન્ડેક્સ (110) (JCPDS નં. 06–0696)11 ને અનુરૂપ, 2Ɵ 44.5° પર ઉચ્ચ-તીવ્રતાની Fe0 શિખર જોવા મળી હતી. (311) પ્લેનની 35.1° પરની બીજી ટોચ મેગ્નેટાઇટ Fe3O4ને આભારી છે, ϒ-FeOOH (JCPDS નં. 17-0536)34 ની હાજરીને કારણે (440) પ્લેનના મિલર ઇન્ડેક્સ સાથે 63.2° સંકળાયેલ હોઈ શકે છે. GO ની એક્સ-રે પેટર્ન 2Ɵ 10.3° પર તીવ્ર શિખર અને 21.1° પર બીજી ટોચ દર્શાવે છે, જે ગ્રેફાઇટના સંપૂર્ણ એક્સ્ફોલિયેશનને દર્શાવે છે અને GO35 ની સપાટી પર ઓક્સિજન ધરાવતા જૂથોની હાજરી દર્શાવે છે. rGO અને rGO/nZVI ની સંયુક્ત પેટર્નમાં લાક્ષણિકતા GO શિખરોની અદ્રશ્યતા અને rGO અને rGO/nZVI સંયોજનો માટે અનુક્રમે 2Ɵ 22.17 અને 24.7° પર વ્યાપક rGO શિખરોની રચના નોંધવામાં આવી હતી, જેણે છોડ દ્વારા GO ની સફળ પુનઃપ્રાપ્તિની પુષ્ટિ કરી હતી. જો કે, સંયુક્ત rGO/nZVI પેટર્નમાં, Fe0 (110) અને bcc Fe0 (200) ના જાળી પ્લેન સાથે સંકળાયેલ વધારાના શિખરો અનુક્રમે 44.9\(^\circ\) અને 65.22\(^\circ\) પર જોવા મળ્યા હતા. .
ઝેટા પોટેન્શિયલ એ કણની સપાટી સાથે જોડાયેલા આયનીય સ્તર અને જલીય દ્રાવણ વચ્ચેની સંભવિતતા છે જે સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે અને તેની સ્થિરતાને માપે છે37. પ્લાન્ટ-સિન્થેસાઇઝ્ડ nZVI, GO, અને rGO/nZVI સંયોજનોના ઝેટા સંભવિત વિશ્લેષણે તેમની સપાટી પર અનુક્રમે -20.8, -22, અને -27.4 mV ના નકારાત્મક ચાર્જની હાજરીને કારણે તેમની સ્થિરતા દર્શાવી હતી, જેમ કે આકૃતિ S1A- માં બતાવ્યા પ્રમાણે. સી. . આવા પરિણામો ઘણા અહેવાલો સાથે સુસંગત છે જેમાં ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો છે કે -25 mV કરતા ઓછા ઝેટા સંભવિત મૂલ્યો ધરાવતા કણો ધરાવતા ઉકેલો સામાન્ય રીતે આ કણો વચ્ચેના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પ્રતિકૂળતાને કારણે ઉચ્ચ ડિગ્રી સ્થિરતા દર્શાવે છે. rGO અને nZVI નું સંયોજન સંયુક્તને વધુ નેગેટિવ ચાર્જ પ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે અને આમ એકલા GO અથવા nZVI કરતાં વધુ સ્થિરતા ધરાવે છે. તેથી, ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રિસ્પ્લેશનની ઘટના સ્થિર rGO/nZVI39 સંયોજનોની રચના તરફ દોરી જશે. GO ની નકારાત્મક સપાટી તેને એકત્રીકરણ વિના જલીય માધ્યમમાં સમાનરૂપે વિખેરવાની મંજૂરી આપે છે, જે nZVI સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે. નકારાત્મક ચાર્જ કડવા તરબૂચના અર્કમાં વિવિધ કાર્યાત્મક જૂથોની હાજરી સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે, જે GO અને આયર્ન પ્રિકર્સર્સ અને છોડના અર્કને અનુક્રમે rGO અને nZVI અને rGO/nZVI કોમ્પ્લેક્સ બનાવવા વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પુષ્ટિ કરે છે. આ છોડના સંયોજનો કેપિંગ એજન્ટ તરીકે પણ કાર્ય કરી શકે છે, કારણ કે તેઓ પરિણામી નેનોપાર્ટિકલ્સના એકત્રીકરણને અટકાવે છે અને આમ તેમની સ્થિરતામાં વધારો કરે છે40.
nZVI અને rGO/nZVI કમ્પોઝિટની પ્રાથમિક રચના અને સંયોજક સ્થિતિ XPS (ફિગ. 4) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવી હતી. એકંદર XPS અભ્યાસ દર્શાવે છે કે rGO/nZVI સંયુક્ત મુખ્યત્વે C, O, અને Fe તત્વોથી બનેલું છે, જે EDS મેપિંગ (ફિગ. 4F–H) સાથે સુસંગત છે. C1s સ્પેક્ટ્રમ 284.59 eV, 286.21 eV અને 288.21 eV પર ત્રણ શિખરો ધરાવે છે જે અનુક્રમે CC, CO અને C=O નું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. O1s સ્પેક્ટ્રમને ત્રણ શિખરોમાં વિભાજિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં 531.17 eV, 532.97 eV અને 535.45 eVનો સમાવેશ થાય છે, જે અનુક્રમે O=CO, CO અને NO જૂથોને સોંપવામાં આવ્યા હતા. જો કે, 710.43, 714.57 અને 724.79 eV પરના શિખરો અનુક્રમે Fe 2p3/2, Fe+3 અને Fe p1/2 નો સંદર્ભ આપે છે. nZVI (Fig. 4C-E) ના XPS સ્પેક્ટ્રા એ તત્વો C, O અને Fe માટે શિખરો દર્શાવ્યા હતા. 284.77, 286.25 અને 287.62 eV પરના શિખરો આયર્ન-કાર્બન એલોયની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે, કારણ કે તેઓ અનુક્રમે CC, C-OH અને CO નો સંદર્ભ આપે છે. O1s સ્પેક્ટ્રમ ત્રણ શિખરો C–O/આયર્ન કાર્બોનેટ (531.19 eV), હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ (532.4 eV) અને O–C=O (533.47 eV) ને અનુરૂપ છે. 719.6 પરનું શિખર Fe0 ને આભારી છે, જ્યારે FeOOH 717.3 અને 723.7 eV પર શિખરો દર્શાવે છે, વધુમાં, 725.8 eV પરનું શિખર Fe2O342.43 ની હાજરી સૂચવે છે.
અનુક્રમે nZVI અને rGO/nZVI કમ્પોઝિટનો XPS અભ્યાસ (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D), અને O1s (E) અને rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) સંયુક્તનું સંપૂર્ણ સ્પેક્ટ્રા.
N2 એશોર્પ્શન/ડિસોર્પ્શન આઇસોથર્મ (ફિગ. 5A, B) દર્શાવે છે કે nZVI અને rGO/nZVI કમ્પોઝિટ પ્રકાર II થી સંબંધિત છે. વધુમાં, nZVI નો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર (SBET) 47.4549 થી વધીને 152.52 m2/g સુધી rGO સાથે અંધ કર્યા પછી. આ પરિણામને rGO બ્લાઇંડિંગ પછી nZVI ના ચુંબકીય ગુણધર્મોમાં ઘટાડો દ્વારા સમજાવી શકાય છે, જેનાથી કણોનું એકત્રીકરણ ઘટે છે અને કંપોઝીટ્સની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધે છે. વધુમાં, ફિગ. 5C માં બતાવ્યા પ્રમાણે, rGO/nZVI સંયુક્તનું છિદ્ર વોલ્યુમ (8.94 nm) મૂળ nZVI (2.873 nm) કરતા વધારે છે. આ પરિણામ અલ-મોનેમ એટ અલ સાથે સંમત છે. 45
પ્રારંભિક સાંદ્રતામાં થયેલા વધારાને આધારે rGO/nZVI સંયોજનો અને મૂળ nZVI વચ્ચે DC દૂર કરવા માટે શોષણ ક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, વિવિધ પ્રારંભિક સાંદ્રતામાં DC માં દરેક શોષક (0.05 ગ્રામ) ની સતત માત્રા ઉમેરીને સરખામણી કરવામાં આવી હતી. તપાસ ઉકેલ [25]. -100 મિલિગ્રામ l–1] 25 ° સે. પરિણામો દર્શાવે છે કે rGO/nZVI સંયુક્તની દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા (94.6%) ઓછી સાંદ્રતા (25 mg L-1) પર મૂળ nZVI (90%) કરતા વધારે હતી. જો કે, જ્યારે પ્રારંભિક સાંદ્રતા વધારીને 100 મિલિગ્રામ L-1 કરવામાં આવી હતી, ત્યારે rGO/nZVI અને પેરેંટલ nZVI ની દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અનુક્રમે 70% અને 65% થઈ ગઈ હતી (આકૃતિ 6A), જે ઓછી સક્રિય સાઇટ્સ અને અધોગતિને કારણે હોઈ શકે છે. nZVI કણો. તેનાથી વિપરીત, rGO/nZVI એ DC દૂર કરવાની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા દર્શાવી છે, જે rGO અને nZVI વચ્ચેની સિનર્જિસ્ટિક અસરને કારણે હોઈ શકે છે, જેમાં શોષણ માટે ઉપલબ્ધ સ્થિર સક્રિય સાઇટ્સ ઘણી વધારે છે, અને rGO/nZVI ના કિસ્સામાં, વધુ ડીસી અખંડ nZVI કરતાં શોષી શકાય છે. વધુમાં, ફિગ માં. 6B દર્શાવે છે કે rGO/nZVI અને nZVI સંયોજનોની શોષણ ક્ષમતા અનુક્રમે 9.4 mg/g થી વધીને 30 mg/g અને 9 mg/g થઈ છે, જેમાં પ્રારંભિક સાંદ્રતામાં 25-100 mg/L થી વધારો થયો છે. -1.1 થી 28.73 એમજી જી-1. તેથી, ડીસી દૂર કરવાનો દર નકારાત્મક રીતે પ્રારંભિક ડીસી સાંદ્રતા સાથે સંકળાયેલો હતો, જે સોલ્યુશનમાં ડીસીને શોષવા અને દૂર કરવા માટે દરેક શોષક દ્વારા સમર્થિત પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રોની મર્યાદિત સંખ્યાને કારણે હતો. આમ, આ પરિણામો પરથી એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે rGO/nZVI સંયોજનોમાં શોષણ અને ઘટાડા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા હોય છે, અને rGO/nZVI ની રચનામાં rGO નો ઉપયોગ શોષક અને વાહક સામગ્રી બંને તરીકે થઈ શકે છે.
rGO/nZVI અને nZVI સંયુક્ત માટે દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અને DC શોષણ ક્ષમતા હતી (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, માત્રા = 0.05 g], pH. શોષણ ક્ષમતા અને rGO/nZVI સંયોજનો (C) પર DC દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા પર [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, માત્રા = 0.05 g].
સોલ્યુશન પીએચ એ શોષણ પ્રક્રિયાઓના અભ્યાસમાં એક નિર્ણાયક પરિબળ છે, કારણ કે તે શોષકના આયનીકરણ, વિશિષ્ટતા અને આયનીકરણની ડિગ્રીને અસર કરે છે. સતત શોષક માત્રા (0.05 ગ્રામ) અને pH શ્રેણી (3-11) માં 50 mg L-1 ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા સાથે પ્રયોગ 25°C પર હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો. સાહિત્યની સમીક્ષા46 મુજબ, ડીસી એ વિવિધ પીએચ સ્તરો પર ઘણા આયોનાઇઝેબલ કાર્યાત્મક જૂથો (ફિનોલ્સ, એમિનો જૂથો, આલ્કોહોલ) સાથે એમ્ફિફિલિક પરમાણુ છે. પરિણામે, DC ના વિવિધ કાર્યો અને rGO/nZVI સંયુક્તની સપાટી પર સંબંધિત રચનાઓ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકલી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અને કેશન, ઝ્વિટરિયન્સ અને આયન તરીકે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે, ડીસી પરમાણુ pH < 3.3 પર cationic (DCH3+) તરીકે અસ્તિત્વમાં છે. zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 અને anionic (DCH− અથવા DC2−) PH 7.7 પર. પરિણામે, DC ના વિવિધ કાર્યો અને rGO/nZVI સંયુક્તની સપાટી પર સંબંધિત રચનાઓ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકલી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અને કેશન, ઝ્વિટરિયન્સ અને આયન તરીકે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે, ડીસી પરમાણુ pH < 3.3 પર cationic (DCH3+) તરીકે અસ્તિત્વમાં છે. zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 અને anionic (DCH- અથવા DC2-) PH 7.7 પર. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композита rGO/nZVI ут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК существует в виде катиона (DCH3+) при, <3 ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- અથવા DC2-) при pH 7,7. પરિણામે, ડીસીના વિવિધ કાર્યો અને આરજીઓ/એનઝેડવીઆઈ કમ્પોઝીટની સપાટી પર સંબંધિત રચનાઓ ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટલી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અને કેશન, ઝ્વિટરિયન અને આયનોના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે; DC પરમાણુ pH < 3.3 પર કેશન (DCH3+) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે; ionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 અને anionic (DCH- અથવા DC2-) pH 7.7 પર.因此，DC 的各种功能和rGO/nZVI 、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-) PH 7.7..存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) PH 7.7 માં. Следовательно, различные функции ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI મૉગ્યુટ я и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, а молекулы ДК являются катионными (ДЦГ3+) при ,3р3. તેથી, ડીસીના વિવિધ કાર્યો અને આરજીઓ/એનઝેડવીઆઈ સંયુક્તની સપાટી પર સંબંધિત માળખાં ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશી શકે છે અને કેશન, ઝ્વિટરિયન અને આયનોના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જ્યારે ડીસી પરમાણુ pH < 3.3 પર cationic (DCH3+) છે. Он существует виде цвиттер-иона (DCH20) પહેલા 3,3 < pH < 7,7 અને એનોના (DCH- અથવા DC2-) પહેલા pH 7,7. તે 3.3 < pH < 7.7 પર zwitterion (DCH20) અને pH 7.7 પર anion (DCH- અથવા DC2-) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.પીએચમાં 3 થી 7 સુધીના વધારા સાથે, ડીસી દૂર કરવાની શોષણ ક્ષમતા અને કાર્યક્ષમતા 11.2 mg/g (56%) થી વધીને 17 mg/g (85%) (ફિગ. 6C) થઈ છે. જો કે, જેમ જેમ pH વધીને 9 અને 11 થયો તેમ, શોષણ ક્ષમતા અને દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અનુક્રમે 10.6 mg/g (53%) થી ઘટીને 6 mg/g (30%) થઈ. 3 થી 7 સુધીના pH માં વધારા સાથે, DCs મુખ્યત્વે zwitterions ના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં છે, જેણે તેમને લગભગ બિન-ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકલી આકર્ષિત અથવા rGO/nZVI કંપોઝીટ સાથે ભગાડ્યા હતા, મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા. જેમ જેમ pH 8.2 થી વધી ગયું તેમ, શોષકની સપાટી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થઈ ગઈ, આમ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરાયેલ ડોક્સીસાયક્લાઇન અને શોષકની સપાટી વચ્ચેના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રિસ્પ્લેશનને કારણે શોષક ક્ષમતામાં ઘટાડો અને ઘટાડો થયો. આ વલણ સૂચવે છે કે rGO/nZVI સંયોજનો પર DC શોષણ અત્યંત pH આધારિત છે, અને પરિણામો એ પણ સૂચવે છે કે rGO/nZVI સંયોજનો એસિડિક અને તટસ્થ પરિસ્થિતિઓમાં શોષક તરીકે યોગ્ય છે.
ડીસીના જલીય દ્રાવણના શોષણ પર તાપમાનની અસર (25–55°C) પર હાથ ધરવામાં આવી હતી. આકૃતિ 7A rGO/nZVI પર DC એન્ટિબાયોટિક્સની દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા પર તાપમાનમાં વધારાની અસર દર્શાવે છે, તે સ્પષ્ટ છે કે દૂર કરવાની ક્ષમતા અને શોષણ ક્ષમતા 83.44% અને 13.9 mg/g થી વધીને 47% અને 7.83 mg/g થઈ ગઈ છે. , અનુક્રમે. આ નોંધપાત્ર ઘટાડો ડીસી આયનોની થર્મલ ઊર્જામાં વધારાને કારણે હોઈ શકે છે, જે ડિસોર્પ્શન47 તરફ દોરી જાય છે.
rGO/nZVI કમ્પોઝીટ (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, ડોઝ = 0.05 g] પર સીડીની દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અને શોષણ ક્ષમતા પર તાપમાનની અસર, CD Effect ની દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અને દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા પર શોષક માત્રા આરજીઓ/એનએસવીઆઈ સંયુક્ત (બી) પર શોષણ ક્ષમતા અને ડીસી દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા પર પ્રારંભિક એકાગ્રતા [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, માત્રા = 0.05 g].
દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અને શોષણ ક્ષમતા પર સંયુક્ત શોષક rGO/nZVI ની માત્રા 0.01 g થી 0.07 g સુધી વધારવાની અસર ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 7B. શોષકની માત્રામાં વધારો થવાથી શોષણ ક્ષમતા 33.43 mg/g થી ઘટીને 6.74 mg/g થઈ ગઈ. જો કે, 0.01 ગ્રામથી 0.07 ગ્રામ સુધી શોષક માત્રામાં વધારો સાથે, દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા 66.8% થી 96% સુધી વધે છે, જે તે મુજબ, નેનોકોમ્પોઝીટ સપાટી પર સક્રિય કેન્દ્રોની સંખ્યામાં વધારો સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે.
શોષણ ક્ષમતા અને દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા [25-100 mg L-1, 25°C, pH 7, માત્રા 0.05 g] પર પ્રારંભિક સાંદ્રતાની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. જ્યારે પ્રારંભિક સાંદ્રતા 25 mg L-1 થી વધારીને 100 mg L-1 કરવામાં આવી હતી, ત્યારે rGO/nZVI સંયુક્તની દૂર કરવાની ટકાવારી 94.6% થી ઘટીને 65% (ફિગ. 7C) થઈ હતી, કદાચ ઇચ્છિત સક્રિયની ગેરહાજરીને કારણે. સાઇટ્સ . DC49 ની મોટી સાંદ્રતા શોષી લે છે. બીજી તરફ, પ્રારંભિક સાંદ્રતામાં વધારો થતાં, શોષણ ક્ષમતા પણ 9.4 mg/g થી વધીને 30 mg/g સુધી સમતુલા સુધી પહોંચી ગઈ (ફિગ. 7D). આ અનિવાર્ય પ્રતિક્રિયા rGO/nZVI સંયુક્તની સપાટી 50 સુધી પહોંચવા માટે DC આયન માસ ટ્રાન્સફર પ્રતિકાર કરતાં વધુ પ્રારંભિક DC સાંદ્રતા સાથે ચાલક બળમાં વધારાને કારણે છે.
સંપર્ક સમય અને ગતિ અભ્યાસનો ઉદ્દેશ શોષણના સંતુલન સમયને સમજવાનો છે. પ્રથમ, સંપર્ક સમયની પ્રથમ 40 મિનિટ દરમિયાન શોષાયેલી ડીસીની માત્રા સમગ્ર સમય (100 મિનિટ)માં શોષાયેલી કુલ રકમના આશરે અડધી હતી. જ્યારે દ્રાવણમાં DC પરમાણુઓ અથડાય છે જેના કારણે તેઓ ઝડપથી rGO/nZVI સંયુક્તની સપાટી પર સ્થળાંતર કરે છે જેના પરિણામે નોંધપાત્ર શોષણ થાય છે. 40 મિનિટ પછી, 60 મિનિટ (ફિગ. 7D) પછી સંતુલન પ્રાપ્ત થાય ત્યાં સુધી ડીસી શોષણ ધીમે ધીમે અને ધીમે ધીમે વધ્યું. વાજબી રકમ પ્રથમ 40 મિનિટમાં શોષાય છે, તેથી DC અણુઓ સાથે ઓછી અથડામણ થશે અને બિન-શોષિત અણુઓ માટે ઓછી સક્રિય સાઇટ્સ ઉપલબ્ધ હશે. તેથી, શોષણ દર ઘટાડી શકાય છે51.
શોષણ ગતિશાસ્ત્રને વધુ સારી રીતે સમજવા માટે, સ્યુડો ફર્સ્ટ ઓર્ડર (ફિગ. 8A), સ્યુડો સેકન્ડ ઓર્ડર (ફિગ. 8B), અને એલોવિચ (ફિગ. 8C) ગતિશીલ મોડલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ગતિ અભ્યાસ (કોષ્ટક S1) માંથી મેળવેલા પરિમાણો પરથી, તે સ્પષ્ટ થાય છે કે સ્યુડોસેકન્ડ મોડેલ એ શોષણ ગતિશાસ્ત્રનું વર્ણન કરવા માટેનું શ્રેષ્ઠ મોડલ છે, જ્યાં R2 મૂલ્ય અન્ય બે મોડલ કરતાં વધુ સેટ કરેલ છે. ગણતરી કરેલ શોષણ ક્ષમતાઓ (qe, cal) વચ્ચે પણ સમાનતા છે. સ્યુડો-સેકન્ડ ઓર્ડર અને પ્રાયોગિક મૂલ્યો (qe, exp.) એ વધુ પુરાવા છે કે સ્યુડો-સેકન્ડ ઓર્ડર અન્ય મોડલ્સ કરતાં વધુ સારું મોડેલ છે. કોષ્ટક 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, α (પ્રારંભિક શોષણ દર) અને β (ડિસોર્પ્શન કોન્સ્ટન્ટ) ના મૂલ્યો પુષ્ટિ કરે છે કે શોષણ દર ડિસોર્પ્શન રેટ કરતા વધારે છે, જે દર્શાવે છે કે DC rGO/nZVI52 સંયુક્ત પર કાર્યક્ષમ રીતે શોષણ કરે છે. .
સ્યુડો-સેકન્ડ ઓર્ડર (A), સ્યુડો-ફર્સ્ટ ઓર્ડર (B) અને એલોવિચ (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, માત્રા = 0.05 g ].
શોષણ ઇસોથર્મ્સના અભ્યાસો વિવિધ શોષણ સાંદ્રતા (DC) અને સિસ્ટમ તાપમાને શોષક (RGO/nRVI સંયુક્ત) ની શોષણ ક્ષમતા નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે. લેંગમુઇર ઇસોથર્મનો ઉપયોગ કરીને મહત્તમ શોષણ ક્ષમતાની ગણતરી કરવામાં આવી હતી, જે દર્શાવે છે કે શોષણ સજાતીય હતું અને તેમાં તેમની વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કર્યા વિના શોષકની સપાટી પર શોષક મોનોલેયરની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. અન્ય બે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા આઇસોથર્મ મોડલ ફ્રેન્ડલિચ અને ટેમકિન મોડલ છે. જો કે Freundlich મોડલનો ઉપયોગ શોષણ ક્ષમતાની ગણતરી કરવા માટે થતો નથી, તે વિજાતીય શોષણ પ્રક્રિયાને સમજવામાં મદદ કરે છે અને શોષક પરની ખાલી જગ્યાઓ વિવિધ ઊર્જા ધરાવે છે, જ્યારે Temkin મોડલ શોષણ54 ના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને સમજવામાં મદદ કરે છે.
આકૃતિઓ 9A-C અનુક્રમે લેંગમુઇર, ફ્રેન્ડલિચ અને ટેમકીન મોડલના લાઇન પ્લોટ દર્શાવે છે. ફ્ર્યુન્ડલિચ (ફિગ. 9A) અને લેંગમુઇર (ફિગ. 9B) લાઇન પ્લોટમાંથી ગણતરી કરાયેલ અને કોષ્ટક 2 માં રજૂ કરાયેલા R2 મૂલ્યો દર્શાવે છે કે rGO/nZVI સંયુક્ત પર ડીસી શોષણ ફ્ર્યુન્ડલિચ (0.996) અને લેંગમુઇર (0.988) આઇસોધરને અનુસરે છે. મોડેલો અને ટેમકિન (0.985). લેંગમુઇર આઇસોથર્મ મોડલનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરાયેલ મહત્તમ શોષણ ક્ષમતા (qmax), 31.61 mg g-1 હતી. વધુમાં, ડાયમેન્શનલેસ સેપરેશન ફેક્ટર (RL) નું ગણતરી કરેલ મૂલ્ય 0 અને 1 (0.097) ની વચ્ચે છે, જે અનુકૂળ શોષણ પ્રક્રિયા સૂચવે છે. નહિંતર, ગણતરી કરેલ Freundlich સ્થિરાંક (n = 2.756) આ શોષણ પ્રક્રિયા માટે પસંદગી સૂચવે છે. ટેમકિન આઇસોથર્મ (ફિગ. 9C) ના રેખીય મોડેલ અનુસાર, rGO/nZVI સંયુક્ત પર DC નું શોષણ એ ભૌતિક શોષણ પ્રક્રિયા છે, કારણ કે b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55 છે. જો કે શારીરિક શોષણ સામાન્ય રીતે નબળા વાન ડેર વાલ્સ દળો દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે, rGO/nZVI કમ્પોઝીટ પર પ્રત્યક્ષ વર્તમાન શોષણ માટે ઓછી શોષણ ઊર્જાની જરૂર પડે છે [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B), અને Temkin (C) રેખીય શોષણ ઇસોથર્મ્સ [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, માત્રા = 0.05 g]. rGO/nZVI કંપોઝીટ (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C અને માત્રા = 0.05 g] દ્વારા ડીસી શોષણ માટે વેનટ હોફ સમીકરણનો પ્લોટ.
rGO/nZVI સંયોજનોમાંથી ડીસી દૂર કરવા પર પ્રતિક્રિયા તાપમાન ફેરફારની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, સમીકરણોમાંથી એન્ટ્રોપી ચેન્જ (ΔS), એન્થાલ્પી ચેન્જ (ΔH) અને ફ્રી એનર્જી ચેન્જ (ΔG) જેવા થર્મોડાયનેમિક પરિમાણોની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. 3 અને 458.
જ્યાં \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) - થર્મોડાયનેમિક સંતુલન સ્થિર, Ce અને CAe - ઉકેલમાં rGO, સપાટી સંતુલન પર અનુક્રમે /nZVI DC સાંદ્રતા. R અને RT અનુક્રમે ગેસનું સ્થિર અને શોષણ તાપમાન છે. 1/T ની સામે ln Ke પ્લોટિંગ એક સીધી રેખા (ફિગ. 9D) આપે છે જેમાંથી ∆S અને ∆H નક્કી કરી શકાય છે.
નકારાત્મક ΔH મૂલ્ય સૂચવે છે કે પ્રક્રિયા એક્ઝોથર્મિક છે. બીજી બાજુ, ΔH મૂલ્ય ભૌતિક શોષણ પ્રક્રિયામાં છે. કોષ્ટક 3 માં નકારાત્મક ΔG મૂલ્યો સૂચવે છે કે શોષણ શક્ય અને સ્વયંસ્ફુરિત છે. ΔS ના નકારાત્મક મૂલ્યો પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ (કોષ્ટક 3) પર શોષક અણુઓના ઉચ્ચ ક્રમને સૂચવે છે.
કોષ્ટક 4 અગાઉના અભ્યાસોમાં નોંધાયેલા અન્ય શોષક તત્વો સાથે rGO/nZVI સંયુક્તની તુલના કરે છે. તે સ્પષ્ટ છે કે VGO/nCVI સંયુક્તમાં ઉચ્ચ શોષણ ક્ષમતા છે અને તે પાણીમાંથી DC એન્ટિબાયોટિક્સને દૂર કરવા માટે આશાસ્પદ સામગ્રી હોઈ શકે છે. વધુમાં, rGO/nZVI કમ્પોઝીટનું શોષણ એ 60 મિનિટના સંતુલન સમય સાથે ઝડપી પ્રક્રિયા છે. rGO/nZVI સંયોજનોના ઉત્તમ શોષણ ગુણધર્મોને rGO અને nZVI ની સિનર્જિસ્ટિક અસર દ્વારા સમજાવી શકાય છે.
આકૃતિઓ 10A, B rGO/nZVI અને nZVI સંકુલ દ્વારા DC એન્ટિબાયોટિક્સને દૂર કરવા માટેની તર્કસંગત પદ્ધતિને સમજાવે છે. ડીસી શોષણની કાર્યક્ષમતા પર પીએચની અસર પરના પ્રયોગોના પરિણામો અનુસાર, પીએચમાં 3 થી 7 સુધીના વધારા સાથે, આરજીઓ/એનઝેડવીઆઈ સંયુક્ત પર ડીસી શોષણ ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા નિયંત્રિત ન હતું, કારણ કે તે ઝ્વિટરિયન તરીકે કાર્ય કરે છે; તેથી, pH મૂલ્યમાં ફેરફાર શોષણ પ્રક્રિયાને અસર કરતું નથી. ત્યારબાદ, શોષણ પદ્ધતિને બિન-ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ જેમ કે હાઇડ્રોજન બંધન, હાઇડ્રોફોબિક અસરો અને rGO/nZVI સંયુક્ત અને DC66 વચ્ચે π-π સ્ટેકીંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે. તે જાણીતું છે કે સ્તરવાળી ગ્રાફીનની સપાટી પર સુગંધિત શોષણની પદ્ધતિ મુખ્ય ચાલક બળ તરીકે π–π સ્ટેકીંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા સમજાવવામાં આવી છે. π-π* સંક્રમણને કારણે 233 nm પર મહત્તમ શોષણ સાથે ગ્રાફીન જેવી જ સંયુક્ત સ્તરવાળી સામગ્રી છે. ડીસી એડસોર્બેટના પરમાણુ બંધારણમાં ચાર સુગંધિત રિંગ્સની હાજરીના આધારે, અમે અનુમાન કર્યું છે કે સુગંધિત ડીસી (π-ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર) અને π-ઇલેક્ટ્રોનથી સમૃદ્ધ પ્રદેશ વચ્ચે π-π-સ્ટેકિંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ છે. RGO સપાટી. /nZVI સંયુક્ત. વધુમાં, ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે. 10B, FTIR અભ્યાસો DC સાથે rGO/nZVI સંયોજનોની પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યા હતા, અને DC શોષણ પછી rGO/nZVI સંયોજનોના FTIR સ્પેક્ટ્રા આકૃતિ 10B માં બતાવવામાં આવ્યા છે. 10 બી. 2111 cm-1 પર નવી ટોચ જોવામાં આવે છે, જે C=C બોન્ડના ફ્રેમવર્ક વાઇબ્રેશનને અનુરૂપ છે, જે 67 rGO/nZVI ની સપાટી પર સંબંધિત કાર્બનિક કાર્યાત્મક જૂથોની હાજરી સૂચવે છે. અન્ય શિખરો 1561 થી 1548 cm-1 અને 1399 થી 1360 cm-1 સુધી શિફ્ટ થાય છે, જે એ પણ પુષ્ટિ કરે છે કે π-π ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ગ્રાફીન અને કાર્બનિક પ્રદૂષકો 68,69 ના શોષણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ડીસી શોષણ પછી, કેટલાક ઓક્સિજન ધરાવતા જૂથોની તીવ્રતા, જેમ કે OH, ઘટીને 3270 cm-1 થઈ ગઈ, જે સૂચવે છે કે હાઇડ્રોજન બંધન એ શોષણ પદ્ધતિઓમાંથી એક છે. આમ, પરિણામોના આધારે, rGO/nZVI સંયુક્ત પર ડીસી શોષણ મુખ્યત્વે π-π સ્ટેકીંગ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ અને H-બોન્ડને કારણે થાય છે.
rGO/nZVI અને nZVI સંકુલ (A) દ્વારા ડીસી એન્ટિબાયોટિક્સના શોષણની તર્કસંગત પદ્ધતિ. rGO/nZVI અને nZVI (B) પર DC ના FTIR શોષણ સ્પેક્ટ્રા.
3244, 1615, 1546, અને 1011 cm–1 પર nZVI ના શોષણ બેન્ડની તીવ્રતા nZVI (ફિગ. 10B) પર nZVI ની તુલનામાં ડીસી શોષણ પછી વધી છે, જે કાર્બોક્સિલિક એસિડના સંભવિત કાર્યાત્મક જૂથો સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સાથે સંબંધિત હોવી જોઈએ. ડીસીમાં ઓ જૂથો. જો કે, તમામ અવલોકન કરેલ બેન્ડમાં ટ્રાન્સમિશનની આ ઓછી ટકાવારી શોષણ પ્રક્રિયા પહેલા nZVI ની તુલનામાં ફાયટોસિન્થેટિક શોષક (nZVI) ની શોષણ કાર્યક્ષમતામાં કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફાર નથી સૂચવે છે. nZVI71 સાથેના કેટલાક DC દૂર કરવાના સંશોધન મુજબ, જ્યારે nZVI H2O સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન છોડવામાં આવે છે અને પછી H+ નો ઉપયોગ અત્યંત ઘટાડી શકાય તેવા સક્રિય હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે. અંતે, કેટલાક કેશનિક સંયોજનો સક્રિય હાઇડ્રોજનમાંથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે, પરિણામે -C=N અને -C=C-, જે બેન્ઝીન રિંગના વિભાજનને આભારી છે.