banner
Casa / Blog / Studio sperimentale sulla valutazione e l'ottimizzazione dell'adsorbimento di metalli pesanti su una nuova Luffa cylindrica funzionalizzata con silano ammidossimato
Blog

Studio sperimentale sulla valutazione e l'ottimizzazione dell'adsorbimento di metalli pesanti su una nuova Luffa cylindrica funzionalizzata con silano ammidossimato

Aug 01, 2023Aug 01, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3670 (2023) Citare questo articolo

1983 Accessi

1 Citazioni

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Questo studio mirava a sintetizzare un bioadsorbente Luffa cylindrica (AO-LC) ammidossimato e a valutare la sua efficienza nell'adsorbimento di metalli pesanti dalle soluzioni acquose. A questo scopo, è stata utilizzata una soluzione di NaOH per il trattamento alcalino delle fibre di Luffa cylindrica (LC). La modificazione del silano della LC è stata eseguita utilizzando 3-(trimetossisilil)propil metacrilato (MPS). Il biocomposito di poliacrilonitrile (PAN)/LC (PAN-LC) è stato sintetizzato mediante innesto di PAN sulla LC modificata con MPS (MPS-LC). Infine, l'AO-LC è stato ottenuto mediante ammidossimazione di PAN-LC. Le strutture chimiche, la morfologia e le proprietà termiche dei biocompositi sono state caratterizzate mediante spettroscopia infrarossa, diffrazione di raggi X, analisi termogravimetrica e microscopia elettronica a scansione a emissione di campo. I risultati hanno mostrato un innesto riuscito di MPS e PAN sulla superficie della LC. L'ordine di adsorbimento dei metalli pesanti su AO-LC era: Pb2+ > Ag+ > Cu2+ > Cd2+ > Co2+ > Ni2+. Gli effetti dei parametri operativi sull'adsorbimento di Pb2+ sono stati studiati utilizzando il metodo di progettazione sperimentale di Taguchi. L'analisi statistica dei risultati ha mostrato che la concentrazione iniziale di Pb2+ e il dosaggio del bioadsorbente influenzano significativamente l'efficienza di adsorbimento. La capacità di adsorbimento e la percentuale di rimozione degli ioni Pb2+ sono state ottenute rispettivamente pari a 18,88 mg/g e 99,07%. I modelli dell'isoterma di Langmuir e della cinetica di pseudo-secondo ordine si sono rivelati meglio compatibili con i dati sperimentali come conseguenza dell'analisi dell'isoterma e della cinetica.

Le questioni legate alla quantità e alla qualità dell’acqua sono tra i problemi più critici che gli esseri umani devono affrontare nel ventunesimo secolo. La qualità delle risorse idriche è in continuo deterioramento a causa di varie attività antropiche, della crescente industrializzazione e dell’urbanizzazione non pianificata. D’altro canto, la domanda idrica sta gradualmente crescendo, rendendo urgente la necessità di migliorare la qualità dell’acqua. Gli studi hanno dimostrato che entro il 2025 metà della popolazione mondiale dovrà affrontare una crisi di carenza idrica1,2. Nelle nazioni sottosviluppate, dove le scarse reti di distribuzione dell’acqua e le fonti d’acqua inquinate rappresentano seri problemi di salute pubblica, l’accesso alle forniture di acqua pulita è una questione chiave. Pertanto, la rimozione degli inquinanti dagli ambienti acquatici è un compito essenziale per migliorare la qualità dell’acqua. Inoltre, vi è l’urgente necessità di sviluppare soluzioni innovative ed economicamente vantaggiose e tecnologie abilitanti per affrontare il problema dell’inquinamento idrico. L'inquinamento idrico è definito come componenti o fattori chimici, fisici o biologici che contribuiscono al disturbo delle zone acquatiche3.

I metalli pesanti sono tra gli inquinanti più critici nelle risorse idriche, classificati come tossici, preziosi e radionuclidi (isotopi radioattivi). In biochimica, i metalli pesanti sono definiti come elementi metallici in base al comportamento dell'acido di Lewis, cioè l'accettore di coppie di elettroni4,5,6. Gli ioni tossici pesanti non solo inquinano le acque superficiali, come laghi, mari e piscine, ma infettano anche le acque sotterranee e, in definitiva, rappresentano una seria minaccia per tutte le forme di vita, compreso l’uomo. I metalli pesanti non sono degradabili, pertanto si accumulano facilmente nei pesci e nelle piante ed entrano nel corpo umano attraverso l'acqua potabile, la catena alimentare o il contatto con la pelle. Un accumulo di metalli pesanti superiore alla quantità di micronutrienti richiesta dall’organismo modifica la funzione degli enzimi, causando una serie di malattie e persino la morte. Pertanto, il trattamento efficiente degli effluenti contenenti metalli pesanti, prima dello scarico delle acque reflue nell'ambiente, è essenziale4,6,7.

Sono stati proposti vari metodi per ridurre gli effetti negativi dei metalli pesanti sull'ambiente e sull'uomo, tra cui la deposizione chimica, la filtrazione su membrana, lo scambio ionico, la coagulazione, il galleggiamento e l'estrazione con solventi. Tuttavia, molte di queste tecniche sono spesso costose, necessitano di sostanze chimiche e apparecchiature sofisticate, sono inutili a basse concentrazioni o producono inquinanti secondari come i fanghi5,6,8. Tra i metodi citati, l'adsorbimento è uno dei metodi più utilizzati per rimuovere i metalli pesanti, definito come l'adesione o il legame fisico di ioni o molecole su una superficie bidimensionale. Il recupero e la rinascita degli adsorbenti attraverso il processo di desorbimento è uno dei principali vantaggi di questo metodo. Inoltre, il processo di adsorbimento è ideale per rimuovere i metalli pesanti dalle soluzioni acquose grazie alla sua flessibilità, fattibilità tecnica, semplicità, rapporto costo-efficacia e rispetto dell'ambiente2,7,8. Tuttavia, il costo e l’efficienza degli adsorbenti rappresentano i principali limiti della loro applicazione pratica. Ad esempio, il carbone attivo con struttura microporosa ed elevata area superficiale è un buon candidato per la rimozione dei metalli pesanti. Tuttavia, il carbone attivo è costoso e il suo prezzo varia a seconda della qualità. Per produrre un ambiente globale più sicuro e sostenibile, la maggior parte dei ricercatori è alla ricerca di materiali non tossici, biodegradabili, ecologici, rinnovabili, accessibili e convenienti. A questo scopo, la cellulosa e le tecnologie verdi, come il bioassorbimento, rappresentano ottime alternative ai metodi convenzionali4,6,9.

 7), the hydrolysis of many metal ions intensifies, leading to the development of insoluble hydroxide complexes and the precipitation of metal ions30,33. Therefore, the pH of solutions was adjusted to 6 to ensure the maximum adsorption by AO-LC bioadsorbent./p>

3.0.CO;2-K" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291097-4628%2820000328%2975%3A13%3C1624%3A%3AAID-APP8%3E3.0.CO%3B2-K" aria-label="Article reference 32" data-doi="10.1002/(SICI)1097-4628(20000328)75:133.0.CO;2-K"Article CAS Google Scholar /p>