L’inquinamento delle acque è una delle principali sfide che l’umanità si trova oggi ad affrontare. Negli ultimi anni, una particolare attenzione è stata rivolta verso il boro. Nonostante sia un oligoelemento essenziale per la crescita degli organismi viventi, dosi eccessive possono destare notevoli preoccupazioni, provocando effetti dannosi sugli stessi. In particolare, il consumo a lungo termine di cibo e acqua contaminate da boro al di sopra dei livelli ottimali può causare effetti avversi a livello cardiovascolare, nervoso e riproduttivo. Inoltre, sono stati osservati anche effetti dannosi alle colture per eccessive concentrazioni nell’acqua di irrigazione. In risposta all’inquinamento da boro delle risorse idriche, il presente lavoro di tesi si è concentrato sulla ricerca e sull’ottenimento di sistemi polimerici nano-adsorbenti, conosciute come nanospugne. L’obbiettivo, in particolare, è stato quello di riuscire a realizzare un sistema nano-adsorbente attraverso metodiche di sintesi green, per l’abbattimento del boro nelle acque, come alternativa alle tecniche di rimozione già note. A tal proposito, per la realizzazione di questi sistemi, si è partiti utilizzando come materia prima una maltodestrina commerciale (Glucidex 2®). Le maltodestrine sono un’ottima alternativa ai prodotti di derivazione petrolchimica poiché hanno un basso costo e sono ottenute da materie prime rinnovabili e quindi più sostenibili rispetto ad altri materiali adsorbenti. Tuttavia, le loro caratteristiche idrofile e la loro buona solubilità in acqua ne limita le applicazioni. Un approccio per superare tale limite consiste nel sintetizzare polimeri destrinici reticolati mediante l’utilizzo di opportuni agenti reticolanti in modo da renderli insolubili. Il processo di reticolazione è stato effettuato in ambiente basico con l’1,4-butildiolo digliciletere. Lo studio ha valutato la possibilità di funzionalizzare le maltodestrine mediante l’introduzione di cariche positive e mediante PVA valutando il contributo di entrambi sul processo di rimozione del boro al fine di ottenere un sistema che potesse essere efficiente. Le nanospugne sintetizzate sono state caratterizzate mediante analisi FTIR-ATR, TGA, SEM, prove di swelling ed analisi elementare e successivamente testate mediante prove di abbattimento, per selezionare la tipologia di nanospugna caratterizzata da una maggiore affinità per il boro.

Sintesi di polimeri destrinici per il trattamento di acque contaminate da boro

ALEXA, CATALIN IONUT
2021/2022

Abstract

L’inquinamento delle acque è una delle principali sfide che l’umanità si trova oggi ad affrontare. Negli ultimi anni, una particolare attenzione è stata rivolta verso il boro. Nonostante sia un oligoelemento essenziale per la crescita degli organismi viventi, dosi eccessive possono destare notevoli preoccupazioni, provocando effetti dannosi sugli stessi. In particolare, il consumo a lungo termine di cibo e acqua contaminate da boro al di sopra dei livelli ottimali può causare effetti avversi a livello cardiovascolare, nervoso e riproduttivo. Inoltre, sono stati osservati anche effetti dannosi alle colture per eccessive concentrazioni nell’acqua di irrigazione. In risposta all’inquinamento da boro delle risorse idriche, il presente lavoro di tesi si è concentrato sulla ricerca e sull’ottenimento di sistemi polimerici nano-adsorbenti, conosciute come nanospugne. L’obbiettivo, in particolare, è stato quello di riuscire a realizzare un sistema nano-adsorbente attraverso metodiche di sintesi green, per l’abbattimento del boro nelle acque, come alternativa alle tecniche di rimozione già note. A tal proposito, per la realizzazione di questi sistemi, si è partiti utilizzando come materia prima una maltodestrina commerciale (Glucidex 2®). Le maltodestrine sono un’ottima alternativa ai prodotti di derivazione petrolchimica poiché hanno un basso costo e sono ottenute da materie prime rinnovabili e quindi più sostenibili rispetto ad altri materiali adsorbenti. Tuttavia, le loro caratteristiche idrofile e la loro buona solubilità in acqua ne limita le applicazioni. Un approccio per superare tale limite consiste nel sintetizzare polimeri destrinici reticolati mediante l’utilizzo di opportuni agenti reticolanti in modo da renderli insolubili. Il processo di reticolazione è stato effettuato in ambiente basico con l’1,4-butildiolo digliciletere. Lo studio ha valutato la possibilità di funzionalizzare le maltodestrine mediante l’introduzione di cariche positive e mediante PVA valutando il contributo di entrambi sul processo di rimozione del boro al fine di ottenere un sistema che potesse essere efficiente. Le nanospugne sintetizzate sono state caratterizzate mediante analisi FTIR-ATR, TGA, SEM, prove di swelling ed analisi elementare e successivamente testate mediante prove di abbattimento, per selezionare la tipologia di nanospugna caratterizzata da una maggiore affinità per il boro.
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