Sviluppo e testing di materiali adsorbenti per la rimozione di metalli tossici dalle acque naturali

In ottica di una chimica green lo sviluppo di nuovi materiali a base di lignina e cellulosa, derivati da scarti dell'industria, può permettere la rimozione dei metalli pesanti dalle acque. in particolare nel lavoro si sono indagate diverse vie di attivazione chimica e diversi agenti funzionalizzanti per la cellulosa in ottica di un miglioramento delle caratteristiche chimico-fisiche e per uno sviluppo di una maggiore selettività nella rimozione dei metalli. La lignina è stata attivata in un caso con FeCl3 e in un secondo caso con HNO3 e in seguito carbonizzata a diverse temperature. Mentre la cellulosa è stata funzionalizzata con (3-amminopropil)trimetossisilano, APTES, e (3-mercaptopropil)trimetossisilano, MPTMS. I materiali a base di lignina sono stati testati in diverse condizioni di pH e di concentrazione di cromo esavalente evidenziando capacità di rimozione di quest'ultimo pari a 3.80 mg/g di materiale a pH2, condizione migliore di lavoro. La cellulosa funzionalizzata con APTES non ha evidenziato capacità significative nella rimozione del cromo esavalente a pH neutro mentre, la cellulosa funzionalizzata con MPTMS risulta interessante. Il materiale, testato con una soluzione del solo mercurio a pH neutro entro 20 minuti è in grado di rimuovere la totalità del metallo e mostra una capacità massima di adsorbimento di 21 mg/g mostrando un ottimo accordo tra dati sperimentali e modello di Langmuir. La cellulosa così funzionalizzata è stata anche testata in un campione di acqua adibito all'acquacultura addizionato di mercurio per studiare le capacità di adsorbimento in condizioni di possibile impiego in quanto il mercurio è bioaccumulato e biomagnificato nei pesci. I risultati evidenziano una cinetica di adsorbimento rapida e paragonabile a quella osservata con la soluzione del solo metallo mentre il meccanismo risulta alterato dai composti presenti nella matrice. Il meccanismo di adsorbimento si discosta del precedente modello ipotizzato ma mostra comunque ottime capacità di adsorbimento in quanto viene raggiunta una capacità massima di rimozione pari a 20 mg/g. Il lavoro evidenzia, quindi, che è possibile utilizzare materiali naturali in pieno rispetto di un'ottica circolare per la rimozione dei metalli pesanti dalle acque e che questi possano essere modificati chimicamente e e fisicamente per migliorarne le performance.