Effiziente Adsorptionsentfernung von Paracetamol und Thiazolylblau aus verschmutztem Wasser auf biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikeln

Aug 05, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 859 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Kupferoxid-Nanopartikel (CuONPs) haben aufgrund ihrer geringen Kosten, der wünschenswerten Oberfläche, der zahlreichen aktiven Zentren, der starken Textureigenschaften und der hohen Adsorptionskapazitäten große Aufmerksamkeit als effiziente Adsorptionsmittel erhalten. CuONPs wurden jedoch nicht zur Dekontamination von Wasser eingesetzt, das mit zunehmenden Umweltschadstoffen wie Thiazolylblau und Paracetamol belastet ist. Hierin wurde die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol an grün synthetisierten CuONPs untersucht, die aus dem wässrigen Blattextrakt von Platanus occidentalis hergestellt wurden. BET-, SEM-, FTIR-, XRD-, EDX- und pH-Punkt der Nullladung zeigten die erfolgreiche Synthese von CuONPs mit wünschenswerten Oberflächeneigenschaften mit einer Oberfläche von 58,76 m2/g und einer durchschnittlichen Größe von 82,13 nm. Die maximalen Monoschicht-Adsorptionskapazitäten von 72,46 mg/g und 64,52 mg/g wurden für Thiazolylblau bzw. Paracetamol erhalten. Die Freundlich-, Pseudo-zweiten Ordnungs- und Intrapartikel-Diffusionsmodelle waren gut an die Adsorption beider Schadstoffe angepasst. Die pH-Untersuchungen legten nahe, dass elektrostatische und schwächere intermolekulare Wechselwirkungen bei der Adsorption von Thiazolylblau bzw. Paracetamol vorherrschen. Aus der thermodynamischen Betrachtung wurde eine spontane, physikalische, endotherme und zufällige Adsorption der Schadstoffe an CuONPs ermittelt. Die biosynthetisierten CuONPs erwiesen sich als äußerst wiederverwendbar und effizient für die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol aus Wasser.

Damit alle Lebewesen gesund und glücklich sind, braucht es sauberes Wasser. In den meisten Entwicklungsländern und wohlhabenden Ländern ist der Mangel an sauberem Wasser zu einem kritischen Problem geworden1. Dies wird auf den raschen technologischen Fortschritt, die Verschmutzung durch industrielle Abwässer, das schnelle Wachstum der menschlichen Bevölkerung und unregelmäßige Niederschläge zurückgeführt, die die Wasserqualität verschlechtern2,3,4. Die regelmäßige Nutzung moderner Annehmlichkeiten und Güter wie Benzin für Autos, Kunststoffe, Textilbekleidung, Lebensmittel und Medikamente, um nur einige zu nennen, hat zu einer enormen Abfallproduktion und Verunreinigung zuvor unverschmutzter Wasserbecken geführt5. Die Verwendung von verunreinigtem Wasser hat schwerwiegende negative Auswirkungen auf Vegetation, Menschen und andere Lebewesen6. In Entwicklungsländern wird die zuverlässigste Quelle für sauberes Wasser der lokalen Bevölkerung, nämlich das Grundwasser, durch industrielle Einleitungen sowohl organischer als auch anorganischer Abwässer schnell verschmutzt7.

Farbstoffe und pharmazeutische Schadstoffe gehören zu den häufigsten Wasserverunreinigungen8,9. Der größte Farbstoffverbraucher mit einem weltweiten jährlichen Verbrauch von rund 700.000 Tonnen ist der Textilsektor10. Dadurch gelangt eine beträchtliche Anzahl an Farbstoffen über die Abwässer der Textilindustrie in die Umwelt11. Die austretenden Farbstoffe können sich negativ auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit auswirken. Aufgrund ihrer hohen Stabilität, die die Beständigkeit gegenüber biologischem und photochemischem Abbau fördert, ist es schwierig, Farbstoffe aus Wasser zu entfernen12. Darüber hinaus verringern sie die Lichtmenge, die in Gewässer gelangt, was sich darauf auswirkt, wie Wasserpflanzen Licht für die Photosynthese nutzen. Darüber hinaus können Niere, Leber, Gehirn, Haut, Zentralnervensystem und Fortpflanzungssystem durch ihre Abbauprodukte geschädigt werden, die ebenfalls mutagen und krebserregend sein können13. Sie können auch gesundheitliche Probleme wie Übelkeit, Erbrechen, Augenbrennen und Atembeschwerden verursachen11. Die meisten Studien haben sich auf die Entfernung von Farbstoffen wie Malachitgrün, Rhodamin B, Kristallviolett, Methylorange, Eriochromschwarz, Kongorot und Methylenblau aus Wasser konzentriert, während andere potenziell schädliche Farbstoffe wie Thiazolylblau nur begrenzt untersucht wurden berücksichtigt14. Darüber hinaus sind Arzneimittelkontaminanten auch schädlich für die Umwelt und die menschliche Gesundheit15. Insbesondere Paracetamol (N-(4-Hydroxyphenyl)acetamid) ist eines der am häufigsten verwendeten Analgetika und Antipyretika weltweit. Aufgrund seiner großen Stabilität, Löslichkeit und Hydrophilie kommt es weltweit in Oberflächengewässern, Abwässern und Trinkwasser vor16. Der übermäßige Gebrauch dieses Medikaments führt zu mehreren physiologischen Problemen. Ein Teil des Arzneimittels, der nicht metabolisiert wird, wird nach der Verabreichung über den Urin ausgeschieden. Infolgedessen kann dieser Schadstoff in unterschiedlichen Mengen in den Abwässern von Haushalten oder Krankenhäusern vorhanden sein. Da sich das Medikament im Fettgewebe in Mengen ansammeln kann, die eine biologische Aktivität erzeugen können, birgt das Vorhandensein bioaktiver Verbindungen im Wasser für den menschlichen Verzehr langfristige toxikologische Gefahren17. Um die Wasserqualität in der Umwelt zu erhalten, ist es daher notwendig, mit Thiazolylblau und Paracetamol kontaminiertes Abwasser zu behandeln.

Im Allgemeinen wurden Techniken wie Vorwärts- und Umkehrosmose, fortgeschrittene Oxidation, elektrochemischer Abbau, Ultraschallabbau, UV-Abbau, Ionenaustausch, Lösungsmittelextraktion, Filtration, Ozonierung, Koagulation-Flockung, Photo-Fenton-Verfahren, biologische Behandlung und Adsorption eingesetzt die Behandlung von mit Farbstoffen und Arzneimitteln belasteten Abwässern16,18,19. Einer der Hauptnachteile dieser Technologien ist der hohe Aufwand, die Komplexität und der Bedarf an laufender Überwachung20. Die Adsorptionsmethode ist eine der am meisten bevorzugten, da sie einfach, flexibel, kostengünstig und effektiv ist21,22. Daher wurden mehrere Studien zur Adsorption von Farbstoffen und Arzneimitteln aus Wasser als kosteneffizientes Verfahren durchgeführt23,24,25,26.

In den letzten Jahren hat die Adsorption von Schadstoffen aus Abwasser an Nanoadsorbentien wie Kupferoxid-Nanopartikel (CuONPs) aufgrund der monoklinen Struktur, der schmalen Bandlücke, der geringen Kosten, der großen Oberfläche, der zahlreichen aktiven Zentren, der Zytotoxizität und der Katalyse enorme Aufmerksamkeit erhalten Aktivität, wünschenswerte Textureigenschaften, antimikrobielle Aktivitäten und effiziente Adsorptionskapazität27,28,29,30,31. In einer früheren Untersuchung ergab die Adsorption von basischem Violett und basischem Rot auf CuONPs eine maximale Adsorptionskapazität von 16,86 mg/g bzw. 27,24 mg/g32. Ein anderer Bericht zeigte, dass biosynthetisierte CuONPs eine maximale Monoschicht-Adsorptionskapazität von 36,52 mg/g für Methylenblau hatten33. Ahmad et al.34 ermittelten eine hohe CuONPs-Adsorptionskapazität von 105 mg/g für Ciprofloxacin. In anderen Berichten zeigten CuONPs eine hohe Adsorption von 3152 mg/g für Fluorid35, 144,4 mg/g für Kongo36 und 825,2 mg/g für Quecksilberionen37. Allerdings muss das hohe Adsorptionspotenzial von CuONPs bei der Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol aus Wasser noch genutzt werden.

Es gibt verschiedene chemische und physikalische Verfahren, die zur Herstellung von CuONPs verwendet werden können, darunter Sol-Gel-, Polyethylenglykol-abhängige, hydrothermale, thermische Zersetzung, Mikrowellenbestrahlung, Fällung sowie sonochemische und elektrochemische Prozesse27,28. Diese Techniken sind zeitaufwändig, teuer und komplex. Außerdem benötigen sie einen enormen Druck und eine enorme Temperatur, und die von ihnen verwendeten Stabilisatoren und Chemikalien sind giftig27. Die biologische oder grüne Synthese von Nanopartikeln unter Verwendung von Pflanzenextrakten, Hefe, Algen, Pilzen oder Bakterien wird aufgrund der Biokompatibilität, höheren Ausbeuten, Einfachheit, geringen Kosten, Schnelligkeit, Nachhaltigkeit, Umweltfreundlichkeit und Ungiftigkeit bevorzugt28,30,38,39. Daher konzentrierte sich diese Studie auf die grüne Synthese von CuONPs über den wässrigen Blattextrakt von Platanus occidentalis zur Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol aus Lösung. Jeden Winter wirft der Platanus occidentalis-Baum seine Blätter ab und hinterlässt dabei eine große Menge nutzloser Abfälle14. Daher hat die Aufwertung der Blattabfälle bei der Synthese von Nanopartikeln Vorteile für die Reduzierung von Abfall und den Schutz der Umwelt. Die biosynthetisierten CuONPs wurden charakterisiert, um die Oberflächeneigenschaften zu bestimmen, die die Adsorption beeinflussen könnten. Mithilfe der Batch-Adsorption wurde der Einfluss von Temperatur, Zeit, Konzentration und pH-Wert auf die Schadstoffentfernung untersucht. Darüber hinaus wurde das Adsorptionsverhalten der biosynthetisierten CuONPs durch geeignete Modellgleichungen analysiert und die Regeneration und Wiederverwendung untersucht.

Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Die heruntergefallenen trockenen Blattabfälle von Platanus occidentalis wurden auf dem Gelände der University of the Free State, Bloemfontein Campus, Südafrika, gesammelt. Die Blätter wurden von Dr. Andri Van Aardt vom Institut für Pflanzenwissenschaften der Universität identifiziert und für nicht gefährdet erklärt14. Die Blätter fallen im Winter vom Baum und stellen Abfall für die Umwelt dar, der von Reinigungskräften weggefegt wird, um die Umwelt sauber zu halten. Die Chemikalien wie Natriumhydroxid (NaOH), Salzsäure (HCl), Thiazolylblau (C18H16BrN5S) und Kupfersulfat (CuSO4) wurden von Sigma Aldrich, Südafrika, bezogen. Das Paracetamol (C8H9NO2) wurde vom Pharmaunternehmen Juhel, Emene, Bundesstaat Enugu, Nigeria, bezogen. Alle Chemikalien wurden wie gekauft ohne jegliche Reinigung verwendet.

Die Blätter von Platanus occidentalis wurden in kleinere Stücke geteilt und mit Leitungswasser gewaschen, um die Oberfläche zu vergrößern und jegliche Oberflächenverunreinigungen zu entfernen. Anschließend wurden 20 g der Blätter mit 100 ml destilliertem Wasser in einem Becherglas vermischt, um die Pflanzenblattextrakte herzustellen. Danach wurde die Mischung unter regelmäßigem Rühren 90 Minuten lang auf 70 °C erhitzt. Der gefilterte und gekühlte Platanus occidentalis-Blattextrakt wurde bei 4 °C im Kühlschrank aufbewahrt und innerhalb einer Woche für die Synthese verwendet.

Die CuONPs wurden nach dem grünen Ansatz unter Verwendung der von Rather und Sundarapandian27 beschriebenen Methode, jedoch mit einigen Modifikationen, synthetisiert. Dies wurde erreicht, indem der erhaltene Blattextrakt im Verhältnis 1:9 mit einer Lösung von 0,01 M wasserfreiem Kupfersulfat kombiniert wurde. Die Mischung wurde 30 Minuten lang kontinuierlich bei Raumtemperatur gerührt. Danach wurde 0,01 M NaOH-Lösung tropfenweise zugegeben, bis ein pH-Wert von 8,0 erreicht war, wobei 90 Minuten lang weiter gerührt wurde, um die Ausfällung der CuONPs zu unterstützen. Man ließ die Lösung 24 Stunden lang absetzen und die resultierende kolloidale Lösung wurde 30 Minuten lang bei 10.000 U/min zentrifugiert, um ein Pellet zu erzeugen, das dann durch dreimaliges Waschen mit destilliertem Wasser gereinigt wurde. Zur Feuchtigkeitsentfernung wurden die gereinigten Nanopartikel 12 Stunden lang in einem Ofen bei 70 °C getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde dann bei 250 °C in einem Muffelofen kalziniert und pulverisiert, um die biosynthetisierten CuONPs zu erhalten. Die so synthetisierten Nanopartikel wurden durch die pH-Drift-Technik charakterisiert, um den pH-Punkt der Nullladung wie zuvor beschrieben zu bestimmen40. Die Nanopartikel wurden auch durch Röntgendiffraktometer (XRD; Modell Brucker D8-Discover), Rasterelektronenmikroskopie (REM; Modell Joel JSM-7800F), Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR; Modell Brucker) und Brunauer-Emmet-Teller charakterisiert (BET) Oberflächen- und Porositätsanalysator (Micromeritics ASAP 2020-Modell) und die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX; Oxford X-max-Modell).

Mithilfe der Batch-Adsorptionsmethode wurde die Entfernung des Farbstoffs und des Arzneimittels aus der Lösung auf CuONPs untersucht. Hier wurde eine Stammlösung von jedem (Thiazolylblau und Paracetamol) mit 100 mg/L hergestellt, indem die erforderlichen Mengen jeder Substanz zu destilliertem Wasser gegeben wurden. Durch aufeinanderfolgende Verdünnungen wurden dann niedrigere Konzentrationen aus dem Bestand im Bereich von 20 bis 80 mg/l erzeugt. Der pH-Wert der Lösungen wurde unter Verwendung von 0,1 M Natriumhydroxid- und Salzsäurelösungen von 2,0 auf 10 geändert. Der Einfluss der Beschallungszeit (5–120 min), des pH-Werts (2,0–10,0), der Adsorbatkonzentration (20–100 mg/L) und der Temperatur (300–320 K) auf die Adsorption an die biosynthetisierten CuONPs wurde untersucht. Im Standard-Batch-Verfahren wurden 20 mg CuONPs zu 10 ml der vorgeschriebenen Lösung bei 300 K, pH 8,0 für Thiazolylblau und pH 7,0 für Paracetamol hinzugefügt. Vor dem Filtrieren wurde die Kontaktlösung 120 Minuten lang mit Ultraschall behandelt. Die verbleibenden Konzentrationen von Thiazolylblau und Paracetamol im Filtrat nach 20-minütiger Zentrifugation bei 8000 U/min wurden unter Verwendung eines UV-Spektrophotometers (Modell Shimadzu-1800) bei den maximalen Wellenlängen von 243 nm bzw. 245 nm quantifiziert. Um die Auswirkung jedes Faktors auf die Adsorption zu ermitteln, wurde der untersuchte interessierende Faktor geändert, während die anderen Komponenten auf ihren optimalen Werten gehalten wurden. Die zur Schätzung der Adsorptionskapazität von CuONPs für die Adsorbate und der prozentualen Entfernung verwendeten Gleichungen sind im Zusatzdokument dargestellt. Zur Qualitätssicherung und Reproduzierbarkeit wurde jedes Experiment zweimal durchgeführt und der Durchschnittswert berechnet. Die Fehlerbalken in den Abbildungen stellen die Standardabweichung von den Durchschnittswerten dar. Darüber hinaus wurde die Anwendung geeigneter Modellgleichungen, wie im Zusatzdokument angegeben, verwendet, um die Isothermenkinetik und die thermodynamische Modellierung der Adsorption durchzuführen.

Die Desorption von Thiazolylblau und Paracetamol aus den beladenen CuONPs wurde mit 0,1 M HCl bzw. 0,1 M NaOH als Elutionsmittel durchgeführt, um das Adsorptionsmittel zu regenerieren. Bei dieser Technik wurden 10 ml des Elutionsmittels 10 Minuten lang unter ständigem Rühren zu 20 mg der adsorbatbeladenen CuONPs gegeben. Der Eluent, der das desorbierte Adsorbat enthielt, wurde dann dekantiert, nachdem er sich eine Weile abgesetzt hatte. Die regenerierten Nanopartikel wurden mit überschüssigem destilliertem Wasser bis zum neutralen pH-Wert gewaschen. Die regenerierten CuONPs wurden dann für die Adsorption von Arzneimitteln und Farbstoffen wiederverwendet, nachdem sie zwei Stunden lang bei 100 °C in einem Ofen getrocknet worden waren. Das Adsorptionsverfahren umfasste den Kontakt der regenerierten CuONPs mit 10 ml einer Adsorbatkonzentration von 100 mg/L Thiazolylblau bei pH 8,0 und Paracetamol bei pH 7,0, bei 300 K und einer Beschallungszeit von 120 Minuten. Anschließend wurde die prozentuale Entfernung des Adsorbats durch die regenerierten biosynthetisierten CuONPs berechnet. Das Adsorptions-Desorptionsexperiment wurde fünfmal durchgeführt, um die Fähigkeit von CuONPs zur Wiederverwendung im Adsorptionsprozess zu untersuchen. Darüber hinaus wurden die Adsorptions-Desorptions-Experimente zweimal durchgeführt und die Durchschnittswerte berechnet. Die Standardabweichungen von den Durchschnittswerten wurden auch durch die Fehlerbalken in den Abbildungen dargestellt.

Die biosynthetisierten CuONPs wurden durch FTIR charakterisiert, um die funktionellen Oberflächengruppen zu ermitteln, die die Adsorption des Farbstoffs und des Arzneimittels beeinflussen würden, wie in Abb. 1 dargestellt. Die breite Absorption bei 3415 cm−1 entspricht der OH-Streckschwingung27, während die Absorption bei 1627 liegt cm−1 ist auf die C=C-Streckung zurückzuführen41. Die moderaten Absorptionsbanden bei 1485 cm-1, 1367 cm-1 und 1037 cm-1 können den C-H-Biege-, OH-Biege- bzw. C-O-Streckschwingungen41,42 zugeschrieben werden, die aus den Blattextrakten von Platanus occidentalis gewonnen wurden , da reine CuONPs kein C und H enthalten. Darüber hinaus entsprechen die Bande bei 825 cm−1 und die intensive Absorption bei 587 cm−1 den Cu-O-Streckschwingungen, was die erfolgreiche Synthese von CuONPs43,44 bestätigt. Die beobachteten FTIR-Funktionalitäten der biosynthetisierten CuONPs zeigten, dass die biologischen Komponenten im Blattextrakt bei der Stabilisierung und Synthese der Nanopartikel wirksam waren42. Dies ist auf das damit verbundene Vorhandensein der funktionellen Gruppen des Blattextrakts mit den biosynthetisierten Nanopartikeln zurückzuführen. Nach der Adsorption von Thiazolylblau auf den CuONPs verschiebt sich die OH-Bande von 3415 auf 3409 cm−1, die C=C-Schwingung von 1627 auf 1640 cm−1, die CO-Bande von 1037 auf 1040 cm−1 und Die Cu-O-Strecken von 825 bis 820 cm−1 und von 587 bis 590 cm−1 weisen auf die Nutzung dieser funktionellen Gruppen bei der Farbstoffaufnahme hin. In ähnlicher Weise deuteten bei der Adsorption von Paracetamol Bandenverschiebungen von 3415 auf 3428 cm-1, 1627 auf 1641 cm-1, 1037 auf 1051 cm-1, 825 auf 781 cm-1 und 587 auf 591 cm-1 ebenfalls auf die Verwendung von hin die OH-, C=C-, C-O- und Cu-O-Funktionalitäten für die Arzneimittelentfernung. Diese Ergebnisse zeigten, dass die biosynthetisierten CuONPs aktive funktionelle Gruppen für die effiziente Sequestrierung des Farbstoffs und des pharmazeutischen Schadstoffs aus der Lösung enthalten.

FTIR von Kupferoxid-Nanopartikeln vor und nach der Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol.

Die XRD-Spektren der biosynthetisierten CuONPs wurden verwendet, um die Phasen und die kristalline Natur des Adsorbens zu identifizieren, wie in Abb. 2 gezeigt. Die Beugungspeaks liegen bei 2θ-Werten von 32,62°, 35,73°, 38,91°, 48,85°, 53,71°, 58,34° , 61,63°, 66,27°, 68,14°, 72,51° und 75,11° entsprechen den (110), (002), (111), (202), (020), (202), (113), (311), (220), (311) und (004) monokline Phasen von CuO, wie in JCPDS-Nr. 48-154845 indiziert. Das Auftreten dieser Beugungen bestätigt eindeutig die erfolgreiche und effiziente grüne Synthese der CuONPs unter Verwendung des wässrigen Blattextrakts von Platanus occidentalis. Die durchschnittliche Kristallgröße der biosynthetisierten CuONPs wurde anhand der Debye-Scherrer-Formel berechnet (D = kλ/βcosθ). Dabei ist D die Kristallgröße, k (0,9) die Scherrer-Konstante, λ (0,1542 nm) die Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung, β entspricht der Halbwertsbreite des Beugungspeaks und θ ist der Beugungswinkel40. Die durchschnittliche Kristallgröße der biosynthetisierten CuONPs wurde anhand des intensiven Peaks bei 2θ von 38,91 auf 76,4 nm geschätzt. Die größere Kristallgröße unserer hergestellten CuONPs im Vergleich zu den berichteten 13,07 nm42, 9,34 nm46 und 15 nm41 ist aus den schärferen und intensiveren Peaks der so hergestellten Nanopartikel ersichtlich.

Das XRD der biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel.

Die Stickstoffadsorptions-Desorptionsisotherme bei 77 K, die zur Schätzung der Oberfläche und der Textureigenschaften der biosynthetisierten CuONPs verwendet wird, ist in Abb. 3 dargestellt. Wie beobachtet, entspricht die Isotherme der Typ-IV-IUPAC-Klassifizierung poröser Feststoffe47 mit einer BET-Oberfläche von 58,76 m2/g. Diese Oberfläche liegt nahe bei der für die thermische Rückflusssynthese48 angegebenen Oberfläche (52,11 m2/g) und liegt über 42,67 m2/g für die thermische Synthese49 von CuONPs. Darüber hinaus wurde mit der Barrett-Joyner-Halender-Methode für die biosynthetisierten CuONPs ein Porenvolumen von 0,136 cm3/g und eine Porengröße von 8,13 nm erhalten. Daher wären die große Oberfläche und die starken Textureigenschaften der CuONPs für die effiziente Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol aus der Lösung von Vorteil.

Die N2-Adsorptions-Desorptions-Isotherme der biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel.

Der pH-Punkt der Nullladung (pHpzc) der biosynthetisierten CuONPs, bestimmt durch die pH-Drift-Methode, ist in Abb. 4 dargestellt. Der pHpzc ist der pH-Wert, bei dem die Nettoladung auf der Oberfläche der Nanopartikel Null50 beträgt. Normalerweise wäre die Oberfläche des Materials bei pH-Werten, die niedriger als der pHpzc der Nanopartikel sind, positiv und weist eine starke Affinität zu negativ geladenen oder anionischen Schadstoffspezies auf. Andererseits wird die Oberfläche bei pH-Werten über pHpz negativ und zieht somit positiv geladene oder kationische Schadstoffe an13. Der pHpzc der biosynthetisierten CuONPs betrug 7,3, was darauf hindeutet, dass die Nanopartikeloberfläche bei sauren pH-Werten bis pH 7,3 positiv wäre und danach negativ würde. Daher dürfte eine optimale Adsorption des kationischen Thiazolylblaus aus der Lösung auf den CuONPs bei pH-Werten im alkalischen Bereich erreicht werden. Für neutrale Paracetamolmoleküle würde der pKa-Wert eine wichtige Rolle spielen, da er den pH-Wert der Dissoziation der Moleküle in Lösung bestimmt, um die geladene Spezies zu erhalten.

Der pH-Wert der Nullladung der biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel.

Das SEM wurde verwendet, um die Oberflächenmorphologie und die poröse Beschaffenheit der Nanopartikel zu untersuchen. Abbildung 5 zeigt die SEM-Bilder der biosynthetisierten CuONPs in verschiedenen Vergrößerungen. Wie beobachtet, wiesen die biosynthetisierten Nanopartikel eine unregelmäßige und kristalline Oberflächenmorphologie auf, die Partikel unterschiedlicher Größe und Form enthielt. Die durchschnittliche Größe der Nanopartikel betrug 82,13 nm, was nahe an der aus der XRD erhaltenen Größe liegt. Dieses Ergebnis ähnelt dem, das für die Synthese von CuONPs unter Verwendung des wässrigen Blattextrakts von Phyllanthus emblica29 berichtet wurde. Darüber hinaus hatten die CuONPs eine etwas poröse Struktur mit einer leicht agglomerierten Morphologie. Die Verwendung biologischer Komponenten während des Syntheseprozesses kann die Ursache für die leichte Agglomeration der so hergestellten Nanopartikel sein. Die Hydroxylgruppen verschiedener phenolischer Chemikalien im Pflanzenextrakt gehen intermolekulare Wasserstoffbrückenbindungen ein, die zur Agglomeration führen51. Diese Beobachtung steht im Einklang mit dem Bericht über die Biosynthese von CuONPs unter Verwendung des Blattextrakts von Wedelia urticifolia27. Darüber hinaus wurde die Elementzusammensetzung der biosynthetisierten CuONPs anhand der EDX-Spektren ermittelt, wie in Abb. 6 dargestellt. Wie erwartet wurden die intensivsten Peaks für Kupfer- und Sauerstoffatome in den Spektren beobachtet. Darüber hinaus sind die Hauptbestandteile der so hergestellten CuONPs Kupfer, Sauerstoff und Kohlenstoff mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung von 65,8 %, 21,4 % bzw. 12,6 %. Dies bestätigt offenbar die erfolgreiche grüne Synthese der CuONPs unter Verwendung des wässrigen Blattextrakts von Platanus occidentalis. Der Kohlenstoffanteil des Nanoadsorbens wurde aus den biobasierten Bestandteilen des Pflanzenextrakts gewonnen. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit dem von anderen Forschern berichteten EDX von CuONPs, das die höchste Zusammensetzung für Kupfer- und Sauerstoffatome zeigte29,42,49,52.

Die REM-Bilder der biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel bei (a) 1 µm und (b) 100 nm.

Die EDX-Spektren der biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel.

Da der pH-Wert die Oberflächenladung und Speziation von Materialien und Schadstoffen in Lösung beeinflusst, hat dieser Faktor einen erheblichen Einfluss auf die Wechselwirkung und damit auf die Adsorption. Darüber hinaus könnte das Vorhandensein verschiedener funktioneller Gruppen am Adsorbat und Adsorbens, die typischerweise bei wechselndem pH-Wert protoniert/deprotoniert werden, zu einer elektrostatischen Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen führen3. In diesem Zusammenhang wurde der Einfluss des pH-Werts der Lösung auf die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol auf den biosynthetisierten CuONPs untersucht, wie in Abb. 7 dargestellt. Für die Adsorption von Thiazolylblau beobachteten wir einen Anstieg der Adsorptionskapazität von CuONPs von 2,35 auf 42,4 mg/g mit dem Anstieg des pH-Werts der Lösung von 2,0 auf 8,0, danach war die Aufnahme bei weiterem Anstieg des pH-Werts einigermaßen konstant. Es ist offensichtlich, dass höhere pH-Werte die Adsorption des kationischen Farbstoffs auf dem Nanoadsorbens begünstigen, wie aus der pHpzc-Charakterisierung hervorgeht. Bei pH-Werten unter dem pHpzc von 7,3 von CuONPs stieß die positive Nanopartikeloberfläche die kationischen Thiazolylblauspezies ab, was zu einer geringen Entfernung führte. Mit zunehmendem pH-Wert nahm die negative Oberflächenladung von CuONPs zu, die bei pH 8,0 negativ war, was die elektrostatische Anziehung der kationischen Farbstoffspezies verstärkte. Daher war die elektrostatische Wechselwirkung ein Hauptmechanismus bei der Adsorption von Thiazolylblau auf den biosynthetisierten CuONPs. Im Gegensatz dazu gab es bei der Adsorption von Paracetamol keine signifikante Änderung der Adsorption von pH 2,0 auf 8,0, bei einem weiteren Anstieg des pH-Werts wurde jedoch eine Abnahme der Adsorption festgestellt. Dieses Phänomen könnte mit dem pKa-Wert von 9,38 für Paracetamol erklärt werden. Somit liegt Paracetamol bei pH-Werten unter 9,38 in seiner molekularen Form und bei höheren pH-Werten in seiner dissoziierten oder geladenen Form vor. Somit kam es bei einem basischen pH-Wert zu einer Dissoziation des Paracetamols, was zu einer zunehmenden Anzahl seiner anionischen Spezies führte, die die negativ geladenen CuONPs abstoßen und zu einer geringeren Adsorption führen18,53. Daher haben wir für die Adsorption von Paracetamol einen neutralen pH-Wert von 7,0 gewählt. Einige Forscher berichteten auch über einen vernachlässigbaren Einfluss des pH-Werts auf die Adsorption anderer Safranin-O- und Neutralrot-Schadstoffe auf CuONPs54,55. Bei der optimalen Adsorption, die bei niedrigeren pH-Werten von 2,0 bis 8,0 beobachtet wurde, ist es offensichtlich, dass die elektrostatische Wechselwirkung keinen großen Einfluss auf die Paracetamoladsorption an den biosynthetisierten CuONPs hatte. Daher bestimmen wahrscheinlich intermolekulare Mechanismen wie Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Wechselwirkungen, die von geladenen Spezies in der Lösung nicht beeinflusst werden, die Adsorption von Paracetamol55.

Der Einfluss des pH-Werts auf die Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol in die biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel (Beschallungszeit 120 min; Temperatur 300 K; Konzentration 100 mg/L).

Die isotherme Modellierung eines Adsorptionsprozesses liefert wichtige Informationen über die Oberflächeneigenschaften des Adsorbens, die Art der Wechselwirkung und die Affinität zwischen Adsorbat und Adsorbens56. In diesem Zusammenhang wurde die isotherme Modellierung der Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol an den biosynthetisierten CuONPs ausgewertet, wie in Abb. 8 dargestellt. Mit einem Anstieg der Konzentration von 20 auf 100 mg/L beobachteten wir einen kontinuierlichen Anstieg der Adsorptionskapazität von CuONPs von 9,3 bis 42,4 mg/g und von 8,25 bis 35,45 mg/g für die Aufnahme von Thiazolylblau bzw. Paracetamol. Daher wurde in den Adsorptionsexperimenten eine Konzentration von 100 mg/L verwendet, um eine maximale Nutzung der aktiven Zentren von CuONPs sicherzustellen. Der Anstieg der Adsorptionskapazität mit der Konzentration könnte auf die höhere Antriebskraft zurückgeführt werden, die durch den höheren Konzentrationsgradienten erzeugt wird, der eine bessere Wechselwirkung mit den aktiven Zentren der biosynthetisierten CuONPs57 fördert. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit dem Bericht über die Adsorption von Paracetamol an mit Polymerbürsten gepfropften mesoporösen Siliciumdioxid-Nanopartikeln22 und die Adsorption von Thiazolylblau an aus Pflanzenblättern gewonnene Biokohle14.

(a) Der Einfluss der Konzentration, (b) Langmuir (c) Freundlich- und (d) Temkin-Diagramme für die Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol auf die biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel (pH 8,0 für Thiazolylblau und pH 7,0 für Paracetamol; Beschallungszeit). 120 min; Temperatur 300 K).

Die Isothermenanalyse der Gleichgewichtsdaten wurde anhand der Langmuir-, Freundlich- und Temkin-Isothermen modelliert, wie im Zusatzdokument beschrieben. Die für die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol an die biosynthetisierten CuONPs erhaltenen Adsorptionsisothermendiagramme sind in Abb. 8 dargestellt. Die erhaltenen berechneten Isothermenparameter sind in Tabelle 1 dargestellt. Das am besten an den Adsorptionsprozess angepasste Modell korreliert mit dem Modell mit der höchsten Wert des Bestimmtheitsmaßes (R2) und des kleinsten Summenquadratfehlers (SSE). Wie beobachtet, zeigte das Freundlich-Modell für die Adsorption von Thiazolylblau den höchsten R2-Wert von 0,9884, während das Langmuir-Modell den niedrigsten SSE-Wert von 0,001 lieferte. Allerdings war der SSE des Freundlich-Modells mit 0,002 immer noch niedrig, was darauf hindeutet, dass dieses Modell besser auf die Adsorption von Thiazolylblau auf CuONPs anwendbar ist. Für die Adsorption von Paracetamol ist es offensichtlich, dass das Freundlich-Modell im Vergleich zu den Langmuir- und Temkin-Modellen am besten an die Adsorptionsdaten angepasst war, basierend auf dem niedrigsten SSE und dem höchsten R2. Daher deutet die beste Anpassung der Freundlich-Isotherme für beide Schadstoffe auf eine mehrschichtige Adsorption des Farbstoffs und des Arzneimittels auf einer heterogenen CuONPs-Oberfläche58 hin. Diese heterogene Schlussfolgerung wurde durch die REM-Bilder der biosynthetisierten Nanopartikel bestätigt, die eine unregelmäßige Oberflächenmorphologie mit Partikeln unterschiedlicher Größe und Form zeigten. Darüber hinaus deutet die mehrschichtige Beladung auch darauf hin, dass die Physisorption eine dominierende Rolle bei der Entfernung beider Schadstoffe aus der Lösung gespielt haben muss59.

Die Affinität zwischen den Schadstoffen in Lösung und den biosynthetisierten CuONPs kann anhand des Freundlich-n-Werts bewertet werden. Im Allgemeinen entsprechen n-Werte zwischen 1 und 10 einem günstigen Adsorptionsprozess32, was auf eine gute Wechselwirkung zwischen Adsorbat und Adsorbens hinweist. Wie beobachtet, lagen die Freundlich-n-Werte sowohl für Paracetamol als auch für Thiazolylblau im günstigen Bereich, was auf das Potenzial der biosynthetisierten CuONPs als effizientes Material für die Dekontamination von mit diesen Substanzen verschmutztem Wasser hinweist. Darüber hinaus liefert der Langmuir-Trennfaktor [RL = 1/(1 + KLCo)] auch Einblick in die Affinität zwischen Adsorbens und Adsorbat. Dabei sind KL und Co die Langmuir-Konstante bzw. die Anfangskonzentration des Adsorbats. Normalerweise wird ein RL zwischen 0 und 1 einer günstigen Adsorption zugeschrieben, während ein RL > 1 einer ungünstigen Adsorption entspricht18. Für die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol auf CuONPs wurden RL-Werte im Bereich von 0,089 bis 0,329 bzw. 0,222 bis 0,588 erhalten, was die günstige Adsorption beider Substanzen auf dem Nanoadsorbens bestätigt.

Für die Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol auf CuONPs wurden maximale Monoschicht-Adsorptionskapazitäten von 72,46 mg/g bzw. 64,52 mg/g erhalten, was auf die höhere Adsorption des ersteren hinweist. Dies könnte auf die stärkeren elektrostatischen Wechselwirkungsmechanismen bei der Aufnahme der Farbstoffspezies im Vergleich zu den schwächeren H-Brücken- und Van-der-Waals-Kräften zurückzuführen sein, die bei der Paracetamol-Adsorption vorherrschen. Darüber hinaus ist die Adsorption von Paracetamol an CuONPs höher als bei anderen effizienten Adsorptionsmitteln wie Zuckerrohrbagasse (0,121 mg/g)60, MIL-Typ mit Metall-organischem Gerüst (1,87 mg/g)61 und Aktivkohle (43,5 mg). /g)62 und säuremodifizierter Ton (43,92 mg/g)20. In ähnlicher Weise war die Aufnahme von Thiazolylblau auf den CuONPs höher als 48,80 mg/g, was für aus amerikanischer Bergahorn gewonnene Pflanzenkohle berichtet wurde14. Diese Ergebnisse unterstützen das Potenzial der biosynthetisierten CuONPs zur Umweltsanierung dieser Substanzen aus kontaminiertem Wasser.

Die kinetische Analyse eines Adsorptionsprozesses liefert wichtige Informationen über die Entfernungsrate und den Mechanismus, die für die Gestaltung von Adsorptionssystemen nützlich sind63. Die kinetischen Studien zur Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol auf den biosynthetisierten CuONPs sind in Abb. 9 dargestellt. Wir beobachteten einen Anstieg der Adsorption von Thiazolylblau von 14,8 auf 42,2 mg/g mit einer Verlängerung der Beschallungszeit von 5 auf 50 Minuten . Ebenso führte eine Verlängerung der Beschallungszeit von 5 auf 80 Minuten zu einem Anstieg der Adsorption von Paracetamol von 5,7 auf 34,9 mg/g. Eine weitere Verlängerung der Zeit über 50 Minuten für Thiazolylblau und 80 Minuten für Paracetamol führte zu einer vernachlässigbaren Änderung der Adsorption beider Schadstoffe auf CuONPs. Der Trend könnte mit der Verfügbarkeit freier Stellen auf den Nanopartikeln und der Sättigung der aktiven Stellen64 erklärt werden. In den Anfangsstadien der Adsorption gab es zahlreiche aktive Stellen auf den biosynthetisierten CuONPs, was zu einer schnellen Adsorption der Schadstoffe aus der Lösung führte. Im Gleichgewicht waren die aktiven Stellen jedoch mit den Farbstoff- und Arzneimittelmolekülen gesättigt, was zu keiner weiteren Entfernung führte. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit den Erkenntnissen zur Adsorption von Safranin-O54 und Methylorange43 an grün synthetisierten CuONPs. Die Beschallungszeit von 120 Minuten wurde gewählt, um eine Gleichgewichtsadsorption beider Schadstoffe aus der Lösung zu ermöglichen. Darüber hinaus zeigte das kinetische Ergebnis eine schnellere Aufnahme der Farbstoffmoleküle auf CuONPs im Vergleich zur Adsorption von Paracetamol. Daher stoßen die sperrigeren Thiazolylblau-Moleküle nach der anfänglichen schnellen Adsorption an den freien aktiven Zentren von CuONPs auf größeren Widerstand in der Konkurrenz innerhalb der Partikel, was eine weitere Entfernung behindert. Andererseits hatten die kleineren Paracetamolmoleküle einen geringeren Diffusionswiderstand innerhalb der Partikel, was zu einer weiteren Entfernung mit der Zeit führte, bis die aktiven Zentren vollständig gesättigt waren65. Daher ist die intrapartikuläre Diffusion wahrscheinlich der geschwindigkeitskontrollierende Mechanismus bei der Adsorption von Paracetamol.

(a) Der Einfluss der Beschallungszeit, (b) Pseudo-erste Ordnung, (c) Pseudo-zweite Ordnung und (d) Intrapartikel-Diffusionsdiagramme für die Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol auf die biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel (pH 8,0 für). Thiazolylblau und pH 7,0 für Paracetamol; Konzentration 100 mg/L; Temperatur 300 K).

Die kinetische Modellierung der Adsorption des Farbstoffs und des Arzneimittels an den biosynthetisierten CuONPs wurde anhand der Modellgleichungen Pseudo-erster Ordnung (PFO), Pseudo-zweiter Ordnung (PFO) und Intrapartikeldiffusion (ID) bewertet, wie im Zusatzdokument dargestellt. Die erhaltenen Diagramme und Parameter des kinetischen Modells sind in Abb. 9 bzw. Tabelle 2 dargestellt. Für die Adsorption von Thiazolylblau ist offensichtlich, dass der Prozess gut mit dem PSO-Modell korreliert, basierend auf dem höheren R2, dem niedrigeren SSE und der Annäherung der Modell-qe an die experimentelle im Vergleich zum PFO-Modell. Für die Adsorption von Paracetamol lieferten sowohl das PFO- als auch das PSO-Modell eine gute Übereinstimmung mit den kinetischen Daten. Obwohl der Modell-QE-Wert des PFO-Modells näher am experimentellen Wert lag, deuteten der höhere R2 und der niedrigere SSE des PSO-Modells auf eine größere Übereinstimmung der Adsorption mit dem PSO-Modell hin. Die beste Anpassung des PSO-Modells an den Prozess bestätigt die Ergebnisse der meisten Forscher zur Aufnahme verschiedener Schadstoffe auf CuONPs27,29,32,54,55,58,65,66,67. Basierend auf dieser Prämisse ist die Anzahl der im Adsorbens besetzten aktiven Stellen proportional dazu, wie viel Adsorbat absorbiert werden würde54,55,68.

PSF und PSO liefern keine Informationen über den Diffusionsmechanismus, daher wurde der kinetische Diffusionsmechanismus der Aufnahme auf den biosynthetisierten CuONPs durch das ID-Modell54 bewertet. Aus dem hohen R2, der für beide Schadstoffe erhalten wurde, geht hervor, dass die Diffusion innerhalb der Partikel an der Adsorption an CuONPs beteiligt war. Für die Adsorption von Paracetamol wies das ID-Modell jedoch im Vergleich zu PFO und PSO den höchsten R2 und den niedrigsten SSE auf. Dies weist darauf hin, dass die ID der geschwindigkeitskontrollierende Mechanismus bei der Adsorption von Paracetamol an CuONPs ist, was unsere Erkenntnisse über den Einfluss der Beschallungszeit auf die Adsorption bestätigt. Das Auftreten des Schnittpunkts (C = 4,079) deutete jedoch darauf hin, dass die Kurve nicht durch den Ursprung verläuft und dass ID nicht der einzige geschwindigkeitskontrollierende Mechanismus ist, sondern in gewissem Maße an der Grenzschichtdiffusion beteiligt ist33,69. Dieser Befund steht im Einklang mit dem Ergebnis zur Adsorption des Insektizids Imidacloprid auf Aktivkohle, die mit Magnetit- und CuO-Nanopartikeln beladen ist70.

Die thermodynamische Analyse der Adsorption liefert nützliche Informationen über die Spontaneität, den Grad der Zufälligkeit, die exotherme/endotherme Natur sowie die physikalische oder chemische Natur der Adsorption3. Die thermodynamische Bewertung der Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol auf den biosynthetisierten CuONPs ist in Abb. 10 dargestellt. Wir beobachteten einen Anstieg der Adsorption von Thiazolylblau von 42,4 auf 46,5 mg/g mit einem Anstieg der Lösungstemperatur von 300 auf 320 K Der Anstieg der Adsorption mit der Temperatur kann auf die steigende kinetische Energie der Farbstoffmoleküle zurückgeführt werden, die ihnen dabei hilft, Stoffübergangsbarrieren zu überwinden und effektiver mit den aktiven Zentren von CuONPs zu interagieren71. Darüber hinaus könnte sich bei steigender Temperatur die innere Struktur des Adsorbens vergrößern, sodass mehr Farbstoffmoleküle hindurchtreten können72. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit dem Bericht über die Adsorption der Farbstoffe Säurerot 5749 und Methylorange72 auf CuONPs. Es ist offensichtlich, dass die Aufnahme des Farbstoffmoleküls auf CuONPs ein endothermer Prozess ist. Im Fall von Paracetamol kam es zunächst zu einem Anstieg der Adsorption von 35,5 auf 40,1 mg/g und dann zu einem Abfall von 40,1 auf 36,9 mg/g mit der Temperaturerhöhung von 300 auf 310 K bzw. von 310 auf 320 K. Ein ähnlicher Trend wurde bei der Adsorption von Paracetamol an Aktivkohle18 und der Adsorption von Cr(VI) an magnetischem Sulfacetamid-Ethylacetoacetat-Hydrazon-Chitosan-Schiff-Base-Adsorbens73 beobachtet. Die anschließende Abnahme der Paracetamol-Adsorption bei höheren Temperaturen über 310 K könnte auf die zunehmende kinetische Energie zurückgeführt werden, die zur Desorption physikalisch adsorbierter Moleküle von der Oberfläche des Nanopartikels führt74. Dies könnte auch auf die Zunahme der Brownschen Bewegung und der thermischen Energie des Schadstoffs in der Massenlösung zurückgeführt werden73. Darüber hinaus kann eine höhere Temperatur zu einer zunehmenden Löslichkeit von Paracetamol in Lösung führen, was seine Wechselwirkung mit der flüssigen Phase statt mit den Festphasen-Nanopartikeln begünstigt75.

(a) Der Einfluss der Temperatur und (b) Van't Hoffs Diagramm für die Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol auf die biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel (pH 8,0 für Thiazolylblau und pH 7,0 für Paracetamol; Konzentration 100 mg/L; Beschallungszeit). 120 Minuten).

Die thermodynamischen Parameter wie die Änderung der freien Gibbs-Energie (ΔG°), die Änderung der Enthalpie (ΔH°) und die Entropieänderung (ΔS°) für die Aufnahme beider Schadstoffe auf den biosynthetisierten CuONPs wurden aus der freien Energie von Gibbs und Van't Hoffs berechnet Gleichungen und in Tabelle 3 dargestellt. Bei allen Temperaturen wurde eine spontane Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol auf dem Nanoadsorbens erzielt, wie durch die negativen ΔG°-Werte angezeigt.

Dies weist auf eine mögliche Verwendung der biosynthetisierten CuONPs zur Dekontamination von Wasser hin, das diese Schadstoffe enthält. Dies steht im Einklang mit den Erkenntnissen zur Adsorption von Paracetamol an Ton20 und Thiazolylblau an Pflanzenkohle14. Darüber hinaus wurde durch das positive ΔS° von 138,7 J/molK bzw. 31,71 J/molK eine Zunahme der Zufälligkeit an der Grenzfläche Farbstoff/CuONPs und Arzneimittel/CuONPs während des Prozesses angezeigt. Darüber hinaus war die Gesamtadsorption von Thiazolylblau und Paracetamol an den biosynthetisierten CuONPs endotherm, was sich aus ihren positiven ΔH°-Werten ableiten lässt, ungeachtet der bei letzteren beobachteten leichten Abnahme der Adsorption bei weiterem Temperaturanstieg über 310 K. Über eine ähnliche endotherme Adsorption von Blei(II)-Ionen auf CuONPs wurde berichtet76. Darüber hinaus hilft die Größe von ΔH° bei der Klassifizierung des Prozesses als Physisorption oder Chemisorption. Bei ΔH°-Werten unter 40 kJ/mol wird davon ausgegangen, dass sie durch physikalische Adsorption dominiert werden, während Werte über 40 kJ/mol der Chemisorption zugeschrieben werden können77. Die erhaltenen ΔH°-Werte zeigten, dass die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol an den biosynthetisierten CuONPs der physikalischen Adsorption entspricht, was die Schlussfolgerung der Isothermenmodellanalyse stützt. Diese physikalische Adsorption wäre für eine einfache Desorption der Schadstoffe aus dem beladenen Nanopartikel von Vorteil. Darüber hinaus war der für Thiazolylblau erhaltene ΔH° von 37,38 kJ/mol viel höher als 6,933 kJ/mol für Paracetamol. Dies war wahrscheinlich auf das Überwiegen stärkerer elektrostatischer Wechselwirkungen bei der Farbstoffadsorption zurückzuführen, die aus der pH-Studie abgeleitet wurden, verglichen mit der schwächeren intermolekularen Wechselwirkung zwischen Paracetamol und den biosynthetisierten CuONPs.

Für die beste Anwendbarkeit, Nachhaltigkeit und Kommerzialisierung sollte ein brauchbares Sorptionsmittel zusätzlich zu einer guten Regeneration und Wiederverwendung ein wirksames Farbstoffadsorptionsverhalten aufweisen78. Darüber hinaus muss das im Regenerationsprozess verwendete Elutionslösungsmittel kostengünstig und für das Adsorptionsmittel unschädlich sein. Als geeignete Elutionsmittel für die Desorption von Paracetamol53 bzw. Thiazolylblau14 wurden Natriumhydroxid und Salzsäurelösung beschrieben. Diese Eluenten wurden zur Desorption der Schadstoffe aus den beladenen biosynthetisierten CuONPs verwendet. Abbildung 11 zeigt die Wiederverwendbarkeit der CuONPs für die Adsorption des Farbstoffs und des Arzneimittels nach fünf Adsorptions-Desorptions-Schritten. Wir beobachteten einen leichten Verlust der Adsorption von Thiazolylblau von 84,1 auf 81,2 % und von 70,9 auf 63,2 % für Paracetamol von der ersten Aufnahme bis zum fünften Wiederverwendungszyklus. Das Ergebnis zeigte, dass die biosynthetisierten CuONPs effektiv regeneriert und für die Aufnahme beider Schadstoffe aus der Lösung wiederverwendet wurden. Dieser Befund steht im Einklang mit den Berichten über die erfolgreiche Wiederverwendung von CuONPs zur Adsorption anderer Schadstoffe aus Lösungen48,49,54,55.

Die Regeneration und Wiederverwendung der biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikel für die Aufnahme von Thiazolylblau und Paracetamol (pH 8,0 für Thiazolylblau und pH 7,0 für Paracetamol; Konzentration 100 mg/L; Temperatur 300 K, Beschallungszeit 120 min).

Es wurde die Adsorption von Thiazolylblau und Paracetamol aus Lösung an durch Platanus occidentalis vermittelten grün synthetisierten Kupferoxid-Nanopartikeln (CuONPs) untersucht. Die Charakterisierung zeigte die erfolgreiche Synthese von CuONPs unter Verwendung des wässrigen Extrakts von Platanus occidentalis. Der pH-Wert der Lösung hatte im Gegensatz zur Adsorption von Paracetamol einen signifikanten Einfluss auf die Adsorption von Thiazolylblau. Es wurden Schwankungen bei der Adsorption beider Schadstoffe auf CuONPs mit Änderungen der Konzentration, Beschallungszeit und Lösungstemperatur beobachtet. Die Adsorption beider Schadstoffe stimmte gut mit den Modellen Freundlich und Pseudo-zweiter Ordnung überein und beinhaltete einen intrapartikulären Diffusionsmechanismus. Die Adsorptionsthermodynamik zeigte eine endotherme, zufällige, spontane und physikalische Adsorption beider Schadstoffe an CuONPs. Die beladenen CuONPs wurden erfolgreich regeneriert und wiederverwendet. Darüber hinaus zeigten die biosynthetisierten CuONPs eine höhere Adsorptionskapazität für Thiazolylblau und Paracetamol als viele effiziente Adsorbentien, was auf ihr Potenzial als brauchbares Nanoadsorbens für die Wasserreinigung hindeutet.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Falkenmark, M. Planung der Land-/Wasserzukunft Afrikas: Harte oder weiche Landung?. Ambio 51, 9–12 (2022).

Artikel Google Scholar

Koli, A., Battu, AK, Motkuri, RK & Sabale, S. Hierarchische poröse Aktivkohle aus Agrarabfällen für potenzielle CO2-Abscheidung und effiziente Anwendungen zur Farbstoffentfernung. Biomassekonverter. Bioraffinerie https://doi.org/10.1007/s13399-022-03067-y (2022).

Artikel Google Scholar

Mogale, R., Akpomie, KG, Conradie, J. & Langner, EHG Farbstoffadsorption von metallorganischen Gerüsten auf Aluminium- und Zirkoniumbasis mit Azobenzoldicarboxylat-Linkern. J. Umgebung. Geschäftsführer 304, 114166 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Beydaghdari, M., Saboor, FH, Babapoor, A. & Asgari, M. Jüngste Fortschritte bei der adsorptiven Entfernung von Wasserschadstoffen durch metallorganische Gerüste. ChemNanoMat 8, e202100400 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Ahmad, T. & Danish, M. Perspektiven der Verwendung von Bananenabfällen in der Abwasserbehandlung: Ein Überblick. J. Umgebung. Geschäftsführer 206, 330–348 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Tee, GT, Gok, XY & Yong, WF Adsorption von Schadstoffen im Abwasser über Biosorbentien, Nanopartikel und magnetische Biosorbentien: Ein Überblick. Umgebung. Res. 212, 113248 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Asiwaju-Bello, YA, Olabode, OF & Ogunsuyi, MT Verschmutzungspotenzial und ursächliche hydrogeochemische Prozesse in unbegrenzten Grundwasserleitersystemen in einer typischen städtischen Umgebung: Schwerpunkt auf Neubildungs- und Entladungsgebieten. Appl. Wasserwissenschaft. 10, 52 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Yagub, MT, Sen, TK, Afroze, S. & Ang, HM Farbstoff und seine Entfernung aus wässriger Lösung durch Adsorption: Eine Übersicht. Adv. Kolloidschnittstellenwissenschaft. 209, 172–184 (2014).

Artikel CAS Google Scholar

de Andrade, JR, Oliveira, MF, da Silva, MGC & Vieira, MGA Adsorption von Arzneimitteln aus Wasser und Abwasser unter Verwendung unkonventioneller, kostengünstiger Materialien: Ein Überblick. Ind. Eng. Chem. Res. 57, 3103–3127 (2018).

Artikel Google Scholar

Aguayo-Villarreal, IA et al. Bedeutung der Wechselwirkung Adsorbens – Adsorbat im Farbstoffadsorptionsprozess und der DFT-Modellierung. J. Mol. Struktur. 1203, 127398 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Basha, IK, Abd El-Monaem, EM, Khalifa, RE, Omer, AM & Eltaweil, AS Mit sulfoniertem Graphenoxid imprägniertes Celluloseacetat flotierte Perlen zur Adsorption von Methylenblau-Farbstoff: Optimierung mithilfe der Reaktionsoberflächenmethode. Wissenschaft. Rep. 12, 9339 (2022).

Artikel ADS CAS Google Scholar

El-Gamal, SMA, Amin, MS & Ahmed, MA Entfernung von Methylorange- und Bromphenolblau-Farbstoffen aus wässrigen Lösungen mithilfe der Zementnanopartikel von Sorel. J. Umgebung. Chem. Ing. 3, 1702–1712 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Akpomie, KG & Conradie, J. Effiziente Synthese eines magnetischen Nanopartikel-Musa acuminata-Peeling-Komposits zur Adsorption von anionischem Farbstoff. Araber. J. Chem. 13, 7115–7131 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Akpomie, KG & Conradie, J. Sequestrierung von Thiazolylblau, Tetrazoliumbromid und Bromphenolblau auf Pflanzenkohle aus amerikanischen Bergahornblättern. Int. J. Umgebung. Anal. Chem. 1–18. https://doi.org/10.1080/03067319.2022.2030321 (2022).

Omer, AM, Abd El-Monaem, EM, El-Subruiti, GM, Abd El-Latif, MM & Eltaweil, AS Herstellung von einfach trennbarem und wiederverwendbarem binärem MIL-125(Ti)/MIL-53(Fe) MOF/CNT /Alginat-Komposit-Mikrokügelchen zur Tetracyclin-Entfernung aus Gewässern. Wissenschaft. Rep. 11, 23818 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Spaltro, A. et al. Entfernung von Paracetamol aus wässriger Lösung durch Aktivkohle und Kieselsäure. Experimentelle und rechnerische Studie. J. Contam. Hydrol. 236, 103739 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Bernal, V., Erto, A., Giraldo, L. & Moreno-Piraján, J. Einfluss des pH-Werts der Lösung auf die Adsorption von Paracetamol an chemisch modifizierten Aktivkohlen. Molecules 22, 1032 (2017).

Artikel Google Scholar

Sajid, M. et al. Adsorptionseigenschaften der Paracetamolentfernung auf Aktivkohle, hergestellt aus Cannabis sativum-Hanf. Alexandria Eng. J. 61, 7203–7212 (2022).

Artikel Google Scholar

Katheresan, V., Kansedo, J. & Lau, SY Effizienz verschiedener neuerer Methoden zur Farbstoffentfernung aus Abwasser: Ein Überblick. J. Umgebung. Chem. Ing. 6, 4676–4697 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Elamin, MR, Abdulkhair, BY, Algethami, FK & Khezami, L. Lineare und nichtlineare Untersuchungen zur Adsorption von Paracetamol und Metformin aus Wasser auf säurebehandeltem Ton. Wissenschaft. Rep. 11, 13606 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Ezekoye, OM et al. Biosorptive Wechselwirkung von alkalisch modifizierten Dialium-Guineense-Samenpulvern mit Ciprofloxacin in kontaminierter Lösung: Zentraler Verbund, Kinetik, Isotherme, Thermodynamik und Desorption. Int. J. Phytoremediation 22, 1028–1037 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Alfhaid, LHK Adsorption von Paracetamol in kontaminiertem Wasser durch pH-responsive, mit Polymerbürsten gepfropfte mesoporöse Siliciumdioxid-Nanopartikel. Int. J. Umgebung. Anal. Chem. 1–17. https://doi.org/10.1080/03067319.2022.2025789 (2022).

Akhtar, J., Amin, NAS & Shahzad, K. Ein Überblick über die Entfernung von Arzneimitteln aus Wasser durch Adsorption. Entsalzungswasserbehandlung. 57, 12842–12860 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Khadir, A., Mollahosseini, A., Tehrani, RMA & Negarestani, M. Ein Überblick über die Entfernung von Arzneimitteln aus aquatischen Medien durch Adsorption: Verständnis der einflussreichen Parameter und neuartigen Adsorbentien. Aufrechterhalten. Grüne Chem. Verfahren. Alliierte Appl. 207–265. https://doi.org/10.1007/978-3-030-42284-4_8 (2020).

Afroze, S. & Sen, TK Ein Überblick über die Adsorption von Schwermetallionen und Farbstoffen aus Wasser durch Adsorptionsmittel für landwirtschaftliche Feststoffabfälle. Wasser-Luft-Bodenverschmutzung. 229, 1–50 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Dutta, S., Gupta, B., Srivastava, SK & Gupta, AK Jüngste Fortschritte bei der Entfernung von Farbstoffen aus Abwasser mithilfe verschiedener Adsorbentien: Eine kritische Überprüfung. Mater. Adv. 2, 4497–4531 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Eher MY & Sundarapandian, S. Einfache grüne Synthese von Kupferoxid-Nanopartikeln und ihre Rhodamin-b-Farbstoffadsorptionseigenschaft. J. Clust. Wissenschaft. 33, 925–933 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Akintelu, SA, Florence, AS, Florence, FA & Oyebamiji, AK Grüne Synthese von Kupferoxid-Nanopartikeln für biomedizinische Anwendungen und Umweltsanierung. Helium 6, e04508 (2020).

Artikel Google Scholar

Saif, S. et al. Adsorptionsstudien von Arsen(V) durch CuO-Nanopartikel, die durch mit Blattextrakt betriebene Lösungsverbrennungssynthese von Phyllanthus emblica synthetisiert wurden. Nachhaltigkeit 13, 2017 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Cao, Y. et al. Grüne Synthese bimetallischer ZnO-CuO-Nanopartikel und ihre zytotoxischen Eigenschaften. Wissenschaft. Rep. 11, 23479 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Chauhan, A. et al. Strukturelle und optische Eigenschaften von Kupferoxid-Nanopartikeln: Eine Untersuchung der Variationen in der Struktur und der antibiotischen Aktivität. J. Mater. Res. 36, 1496–1509 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Naghizade Asl, M. et al. Adsorption organischer Farbstoffe mithilfe von Kupferoxid-Nanopartikeln: Isotherme und kinetische Studien. Entsalzungswasserbehandlung. 57, 25278–25287 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Thakur, P. & Kumar, V. Kinetische und thermodynamische Studien zur Entfernung des Methylenblau-Farbstoffs durch Biosynthese von Kupferoxid-Nanopartikeln und seiner antibakteriellen Aktivität. J. Umgebung. Heilen. Wissenschaft. Ing. 17, 367–376 (2019).

Artikel Google Scholar

Ahmadi, S., Banach, A., Mostafapour, FK & Balarak, D. Studienübersicht zu Kupferoxid-Nanopartikeln hinsichtlich der Entfernungseffizienz des Antibiotikums Ciprofloxacin aus wässriger Lösung: Adsorptionsisothermenstudie. Entsalzung. Wassergenuss. 89, 297–303. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.21362 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Ighalo, JO et al. CuO-Nanopartikel (CuO-NPs) für die Wasseraufbereitung: Ein Überblick über die jüngsten Fortschritte. Umgebung. Nanotechnologie. Überwachen. Geschäftsführer 15, 100443 (2021).

CAS Google Scholar

He, X. et al. Membranbasierte CuO-ZnO-Nanokomposite aus Eierschalenabfällen mit verbesserter Adsorption, Katalyse und antibakteriellen Eigenschaften zur Wasserreinigung. Chem. Ing. J. 369, 621–633 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Fakhri, A. Untersuchung der Quecksilber(II)-Adsorption aus wässriger Lösung auf Kupferoxid-Nanopartikeln: Optimierung mithilfe der Reaktionsoberflächenmethodik. Verfahren. Sicher. Umgebung. Prot. 93, 1–8 (2015).

Artikel CAS Google Scholar

Akpomie, KG, Ghosh, S., Gryzenhout, M. & Conradie, J. Ananas comosus peel-vermittelte grün synthetisierte Magnetit-Nanopartikel und ihre antimykotische Aktivität gegen vier filamentöse Pilzstämme. Biomassekonverter. Bioraffinerie https://doi.org/10.1007/s13399-021-01515-9 (2021).

Artikel Google Scholar

Hosny, M., Fawzy, M. & Eltaweil, AS Phytofabrikation von bimetallischen Silber-Kupfer/Biokohle-Nanokompositen für Umwelt- und medizinische Anwendungen. J. Umgebung. Geschäftsführer 316, 115238 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Akpomie, KG & Conradie, J. Biosorptions- und Regenerationspotenziale der mit Magnetit-Nanopartikeln beladenen Solanum tuberosum-Schale für den Farbstoff Celestine Blue. Int. J. Phytoremediation 1–15. https://doi.org/10.1080/15226514.2020.1814198(2020).

Amin, F. et al. Grüne Synthese von Kupferoxid-Nanopartikeln unter Verwendung von Aerva Javanica-Blattextrakt und deren Charakterisierung und Untersuchung des antimikrobiellen Potenzials und der zytotoxischen Aktivitäten in vitro. Evidenz. Basierte Ergänzung. Altern. Med. 2021, 1–12 (2021).

Artikel Google Scholar

Sukumar, S., Rudrasenan, A. & Padmanabhan Nambiar, D. Grün synthetisierte reisförmige Kupferoxid-Nanopartikel unter Verwendung von Caesalpinia Bonducella-Samenextrakt und ihre Anwendungen. ACS Omega 5, 1040–1051 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Alhalili, Z. Grüne Synthese von Kupferoxid-Nanopartikeln, CuO-NPs aus Eucalyptus Globoulus-Blattextrakt: Adsorption und Versuchsplanung. Araber. J. Chem. 15, 103739 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Benhammada, A. & Trache, D. Grüne Synthese von CuO-Nanopartikeln unter Verwendung von Malva sylvestris-Blattextrakt mit verschiedenen Kupfervorläufern und deren Auswirkung auf das thermische Verhalten von Nitrocellulose. J. Therm. Anal. Kalorien. 147, 1–16 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Chowdhury, R., Khan, A. & Rashid, MH Green-Synthese von CuO-Nanopartikeln unter Verwendung von Lantana-Camara-Blütenextrakt und ihre potenzielle katalytische Aktivität für die Aza-Michael-Reaktion. RSC Adv. 10, 14374–14385 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Geetha, MP, Pratheeksha, P. & Subrahmanya, BK Entwicklung funktionalisierter CuO-Nanopartikel zur Verbesserung der Adsorption von Methylenblau-Farbstoff. Cogent Eng. 7, 1783102 (2020).

Artikel Google Scholar

Abd El-Monaem, EM, Omer, AM, Khalifa, RE & Eltaweil, AS Schwimmfähige Celluloseacetatkügelchen, eingebettet in blütenartiges zwitterionisches binäres MOF/PDA zur effizienten Entfernung von Tetracyclin. J. Colloid Interface Sci. 620, 333–345 (2022).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Goswami, A., Raul, PK & Purkait, MK Arsenadsorption mit Kupfer(II)-oxid-Nanopartikeln. Chem. Ing. Res. Des. 90, 1387–1396 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Abou Melha, KS et al. Herstellung von CuO-Nanopartikeln über metallorganisches Chelat zur Entfernung von Säurerot 57 aus wässrigen Lösungen. Entsalzungswasserbehandlung. 222, 282–294 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Dawodu, FA, Akpan, BM & Akpomie, KG Sequestrierte Erfassung und Desorption von sechswertigem Chrom aus Lösung und Textilabwasser auf kostengünstige Heinsia crinita-Samenschalenbiomasse. Appl. Wasserwissenschaft. 10, 32 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Munin, A. & Edwards-Lévy, F. Einkapselung natürlicher Polyphenolverbindungen; Eine Rezension. Pharmaceutics 3, 793–829 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Tabrez, S. et al. Biosynthese von Kupferoxid-Nanopartikeln und ihre therapeutische Wirksamkeit gegen Darmkrebs. Nanotechnologie. Rev. 11, 1322–1331 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Saied, ME, Shaban, SA, Mostafa, MS & El Naga, AOA Effiziente Adsorption von Paracetamol aus der wässrigen Phase unter Verwendung eines kostengünstigen und erneuerbaren Adsorbens aus Orangenschalen. Biomassekonverter. Bioraffinerie https://doi.org/10.1007/s13399-022-02541-x (2022).

Artikel Google Scholar

Vidovix, TB, Quesada, HB, Bergamasco, R., Vieira, MF & Vieira, AMS Adsorption von Safranin-O-Farbstoff durch Kupferoxid-Nanopartikel, synthetisiert aus Punica granatum-Blattextrakt. Umgebung. Technol. 1–17. https://doi.org/10.1080/09593330.2021.1914180 (2021).

Vidovix, TB, Januário, EFD, Araújo, MF, Bergamasco, R. & Vieira, AMS Effiziente Leistung von Kupferoxid-Nanopartikeln, synthetisiert mit Granatapfelblattextrakt für die Adsorption neutraler roter Farbstoffe. Umgebung. Prog. Aufrechterhalten. Energie https://doi.org/10.1002/ep.13864 (2022).

Artikel Google Scholar

Mogale, R., Akpomie, KG, Conradie, J. & Langner, EHG Isoretikuläre metallorganische Gerüste auf Aluminiumbasis mit strukturell ähnlichen organischen Linkern als hocheffiziente Farbstoffadsorbentien. J. Mol. Struktur. 133648. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2022.133648 (2022).

Chukwuemeka-Okorie, HO, Ekuma, FK, Akpomie, KG, Nnaji, JC & Okereafor, AG Adsorption von Tartrazin und anionischen Farbstoffen von Sunset Yellow auf Aktivkohle, die aus Maniok-Sievat-Biomasse gewonnen wird. Appl. Wasserwissenschaft. 11, 27 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Mahmoud, AED, Al-Qahtani, KM, Alflaij, SO, Al-Qahtani, SF & Alsamhan, FA Grüne Kupferoxid-Nanopartikel zur Entfernung von Blei, Nickel und Cadmium aus kontaminiertem Wasser. Wissenschaft. Rep. 11, 12547 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Akpomie, KG & Conradie, J. Bananenschale als Biosorbens zur Dekontamination von Wasserschadstoffen. Eine Rezension. Umgebung. Chem. Lette. 18, 1085–1112 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Flores Nardy Ribeiro, AV et al. Bewertung von zwei Bioadsorbentien zur Entfernung von Paracetamol aus wässrigen Medien. Elektron. J. Biotechnologie. 14, 7 (2011).

Artikel Google Scholar

Baeza, P. et al. Einfluss des Einbaus von Ni auf die Adsorptionskapazität von Paracetamol (N-Acetyl-P-Aminophenol) auf MIL-101(Cr). Wasser-Luft-Bodenverschmutzung. 231, 245 (2020).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Haro, NK et al. Kinetische, Gleichgewichts- und thermodynamische Untersuchungen der Adsorption von Paracetamol in Aktivkohle im Batch-Modell und in der Festbettsäule. Appl. Wasserwissenschaft. 11, 38 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Singh, G., Kumar, V. & Dwivedi, SK Vergleichende Untersuchung der Adsorption von Kongorot und direktem Blau-1 an mykosynthetisierten Eisennanopartikeln. J. Clust. Wissenschaft. https://doi.org/10.1007/s10876-021-02096-3 (2021).

Artikel Google Scholar

Ibeji, CU et al. Sequestrierung von Pb(II) auf phosphatmodifizierter faseriger Samenschale von Prunus dulcis: Kinetik, Thermodynamik, Isotherme, Desorption und Wiederverwendbarkeit. J. Nat. Fasern 1–14. https://doi.org/10.1080/15440478.2020.1848702(2020).

Hadi, S. Synthese von CuO-Nanopartikeln auf grünem Weg unter Verwendung von Citrus-Limonensaft und seine Anwendung als Nanosorbens für die Cr(VI)-Sanierung: Prozessoptimierung mit RSM- und ANN-GA-basiertem Modell. Verfahren. Sicher. Umgebung. Prot. 96, 156–166 (2015).

Artikel Google Scholar

Yogesh Kumar, K. et al. Hervorragende Adsorptionskapazität hydrothermal synthetisierter Kupferoxid- und Nickeloxid-Nanoflocken gegenüber anionischen und kationischen Farbstoffen. J. Sci. Adv. Mater. Geräte 2, 183–191 (2017).

Artikel Google Scholar

ben Mosbah, M., Alsukaibi, AKD, Mechi, L., Alimi, F. & Moussaoui, Y. Ökologische Synthese von CuO-Nanopartikeln unter Verwendung von Punica granatum L.-Schalenextrakt zur Retention von Methylgrün. Wasser 14, 1509 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Ho, Y. & McKay, G. Pseudo-Modell zweiter Ordnung für Sorptionsprozesse. Verfahren. Biochem. 34, 451–465 (1999).

Artikel CAS Google Scholar

John, KI et al. Adsorptionsleistung von Zinkhalbleiter-Nanopartikeln bei der Entfernung von Tetracyclin. J. Clust. Wissenschaft. https://doi.org/10.1007/s10876-022-02312-8 (2022).

Artikel Google Scholar

Parsaie, A., Baezat, MR & Rahbar, N. Bewertung der Imidacloprid-Adsorption an einem neuen Nanokomposit auf Aktivkohlebasis, bestehend aus Magnetit- und Kupferoxid-Nanopartikeln: Adsorptionsmodellierung, -optimierung und -charakterisierung. Int. J. Umgebung. Anal. Chem. 1–18. https://doi.org/10.1080/03067319.2022.2026347 (2022)

Gohr, MS, Abd-Elhamid, AI, El-Shanshory, AA & Soliman, HMA Adsorption kationischer Farbstoffe auf chemisch modifizierter Aktivkohle: Kinetik und thermodynamische Untersuchung. J. Mol. Liq. 346, 118227 (2022).

Artikel Google Scholar

Darwish, AAA, Rashad, M. & Al-Aoh, HA Methylorange-Adsorptionsvergleich auf Nanopartikeln: Isotherme, Kinetik und thermodynamische Studien. Farbstoff. Pigment. 160, 563–571 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Eltaweil, AS, Hashem, OA, Abdel-Hamid, H., Abd El-Monaem, EM & Ayoup, MS Synthese einer neuen magnetischen Sulfacetamid-Ethylacetoacetat-Hydrazon-Chitosan-Schiff-Base zur Cr(VI)-Entfernung. Int. J. Biol. Makromol. Rev. 222, 1465–1475 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Sujana, MG & Anand, S. Studien zur Fluoridentfernung aus kontaminiertem Grundwasser durch Verwendung von Bauxit. Entsalzung 267, 222–227 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Aljeboree, AM, Alshirifi, AN & Alkaim, AF Kinetik- und Gleichgewichtsstudie zur Adsorption von Textilfarbstoffen auf Aktivkohle aus Kokosnussschalen. Araber. J. Chem. 10, S3381–S3393 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Raul, PK et al. CuO-Nanostäbe: Ein potenzielles und effizientes Adsorptionsmittel bei der Wasserreinigung. RSC Adv. 4, 40580–40587 (2014).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Borousan, F., Yousefi, F. & Ghaedi, M. Entfernung von Malachitgrün-Farbstoff unter Verwendung von IRMOF-3-MWCNT-OH-Pd-NPs als neuartigem Adsorptionsmittel: Kinetische, isotherme und thermodynamische Studien. J. Chem. Ing. Daten 64, 4801–4814 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Ahmadijokani, F. et al. Magnetisches Nanokomposit Fe3O4@PAA@UiO-66-NH2 zur selektiven Adsorption von Quercetin. Chemosphere 275, 130087 (2021).

Artikel ADS CAS Google Scholar

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Dr. Kovo Akpomie dankt dem Central Research Fund der University of the Free State für die Postdoktorandenunterstützung und der National Research Foundation (NRF) Südafrika für das Stipendium (Grant No. 145407).

Abteilung für physikalische Chemie, Fachbereich Chemie, University of the Free State, Bloemfontein, Südafrika

Kovo G. Akpomie & Jeanet Conradie

Abteilung für industrielle/physikalische Chemie, Abteilung für reine und industrielle Chemie, Universität von Nigeria, Nsukka, Nigeria

Kovo G. Akpomie

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KGA konzipierte, führte Laborexperimente durch, analysierte die Daten und verfasste das Manuskript. JC las und redigierte das Manuskript und leistete finanzielle Unterstützung.

Korrespondenz mit Kovo G. Akpomie.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Akpomie, KG, Conradie, J. Effiziente Adsorptionsentfernung von Paracetamol und Thiazolylblau aus verschmutztem Wasser auf biosynthetisierten Kupferoxid-Nanopartikeln. Sci Rep 13, 859 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28122-0

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Eingegangen: 01. August 2022

Angenommen: 13. Januar 2023

Veröffentlicht: 17. Januar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28122-0

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