Adsorbimento di Metalli Pesanti da Soluzioni Acquose su Lignite.

It has been analyzed in the present work the ability of lignite (also called brown coal) of adsorb heavy metals. It has been used silver, cadmium and lead. During the research it has been modified different parameters to study the kinetics of the process, adsorbtion capacity and to study the variations bring to other factors like pH and salt concentrations. For what concern the kinetics of adsorption, results show that the equilibrium is reached after 10 minutes for silver, 30 minutes for cadmium and 10 minutes for lead showing a adsorption yields equal to 61.38 , 88.9 , 98.14 % for silver, cadmium and lead respectively. Using kinetics data it has been calculated the kinetics constant using a pseudo-second order kinetic model. The results shown by adsorption studies for the calculation of isotherms show a very high adsorption capacity for each metal, up to 60 % for silver (with an initial concentration of 75 mg/l), up to 70 % for cadmium (with an initial concentration of 100 mg/l) and a very high value of 50 % for lead (for the stage with the higher initial concentration used during this experiment: 1000 mg/l). Using these data has been calculated parameters for Langmuir, Freundlich and Henry isotherms showing very good correlation coefficients. Further investigations changing initial pH show an increase of adsorption capacity with the increase of initial pH and this can indicate the acid functional groups of humic acids are where the metal ions are adsorbed. The very good adsorption data are in line with those found using SEM-EDX technique that showed even a very omogeneus distribution of metals on lignite surface. FTIR has been used to characterized the organic material and it has been found the presence of silver nanoparticle on the surface with XRD analysis. Through this study it was then shown the good capacity of brown coal (affinity with metals: lead > cadmium > silver) and considering also the high rate of adsorption and the low price of lignite it can be said that this material it's a very good adsorbent that it can be used to adsorb heavy metals from aqueous solutions even at high salt concentrations.

Nel presente lavoro è stata analizzata la capacità della lignite di adsorbire i metalli pesanti: sono stati utilizzati l'Argento, il Cadmio e il Piombo. La ricerca è stata portata avanti andando a modificare diversi parametri sperimentali per risalire alla cinetica del processo, alla capacità adsorbente del materiale e per studiare le variazioni apportate da altri parametri quali il pH e la concentrazione di sali presenti in soluzione. È stato quindi trovato che per quanto concerne la cinetica del processo di adsorbimento, il sistema ha raggiunto l'equilibrio dopo soli 10 minuti per l'argento, 30 minuti per il cadmio e 10 minuti per il piombo mostrando dunque una resa di adsorbimenti di 61,38 , 88,9 e 98,14 % rispettivamente per argento, cadmio e piombo. Usando i dati della cinetica sono stati ricavate le corrispettive costanti usando un modello di pseudo-secondo ordine. I risultati mostrati dallo studio delle isoterme mostrano una capacità di adsorbimento molto alta per tutti i metalli, fino a quasi il 60 % (con concentrazione iniziale di 75 mg/l) per l'argento, fino al 70 % per il cadmio (concentrazione iniziale pari a 100 mg/l) e fino a un ottimo valore del 50 % per il piombo (con concentrazione iniziale di 1000 mg/l). Utilizzando questi dati sono stati inoltre calcolate i parametri della isoterme di Langmuir, Freundlich e Henry per tutti e tre i sistemi in studio mostrando ottimi valori di correlazione. Le analisi della capacità adsorbente del materiale modificando il pH iniziale mostra chiaramente un aumento della capacità adsorbente del materiale nei confronti di tutti i metalli con l'aumento del pH, fatto che indica probabilmente l'intervento dei gruppi acidi presenti negli acidi umici nel processo di adsorbimento dei metalli. Gli ottimi dati di adsorbimento sono in linea con quelli trovati usando la tecnica SEM-EDX che mostra inoltre una omogenea distribuzione dei metalli sulla superficie del materiale. L'analisi FTIR è stata usata per caratterizzare il materiale e si è rilevata la formazione di nanoparticelle metalliche di Argento grazie all'uso della tecnica XRD. Attraverso questo studio è stata quindi dimostrata l'ottima capacità adsorbente del materiale (affinità che decresce nell'ordine Pb > Cd > Ag) e considerando anche l'elevata velocità di adsorbimento e il suo basso costo di vendita può essere considerato come un ottimo solido capace di adsorbire, anche ad elevate concentrazioni saline, i metalli pesanti da acque contaminate.