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Rimozione del Ni da soluzioni: efficienza di idrossiapatite sintetizzata da gusci d'uovo

Informazioni tesi

  Autore: Gabriele De Angelis
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2013-14
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: L.M. Monitoraggio e riqualificazione ambientale
  Relatore: Giovanni Battista Andreozzi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 122

L'inquinamento da metalli pesanti è ritenuto un problema di grande interesse ambientale a causa delle proprietà cancerogene dei metalli, del bioaccumulo negli organismi e per il fatto che essi non sono biodegradabili.
In questo lavoro è stata studiata la capacità di adsorbimento del nichel da soluzioni acquose da parte di idrossiapatite Ca5(PO4)3OH, sintetizzata a partire da gusci d'uovo (HAPG), come pure l'efficienza della rimozione del metallo da parte dei gusci stessi senza nessun trattamento.
Sono stati effettuati esperimenti di adsorbimento facendo interagire sia l'idrossiapatite che i gusci d'uovo con soluzioni di nichel alla concentrazione di 1000 mg/L per tempi di contatto di 24 e 48 ore e 1, 2 e 3 settimane in condizioni sperimentali di temperatura di 25 ± 2 °C.
La capacità di rimozione del metallo da parte dei due adsorbenti raggiunge circa il 64% di Ni rimosso per il guscio e il 62% per la HAPG. La quantità massima di Ni immobilizzato però viene raggiunta in tempi diversi. Infatti nel caso del guscio si osserva una buona efficienza di rimozione in tempi brevi (minori di 24 h) e per tempi di interazione superiore alle 48 h una certa quantità di Ni, precedentemente adsorbito sul solido, viene rilasciata in soluzione. Il principale meccanismo di rimozione del nichel da parte del guscio è la complessazione superficiale ed il parziale rilascio del nichel, dopo che è avvenuto l'adsorbimento, potrebbe essere dovuto alla saturazione dei siti in superficie che non riescono a trattenere il metallo.
Per la HAPG invece il meccanismo che immobilizza il Ni dalle soluzioni è la dissoluzione del minerale con liberazione del calcio in soluzione seguita dalla precipitazione di un minerale fosfatico di neoformazione detto arupite (Ni3(PO4)2•8H2O), con il vantaggio che il metallo rimane immobilizzato nella struttura e non può più essere rilasciato in soluzione.

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3 INTRODUZIONE La riduzione della biodisponibilità degli inquinanti in matrici ambientali quali i suoli e le acque, sia superficiali che sotterranee, rappresenta uno dei principali obiettivi del risanamento ambientale. Tra gli inquinanti che determinano grande preoccupazione metalli pesanti quali piombo (Pb), cadmio (Cd), zinco (Zn), rame (Cu), mercurio (Hg), cromo (Cr) e nichel (Ni) sono i principali contaminanti inorganici delle acque superficiali, delle acque sotterranee e dei suoli. L’inquinamento da metalli pesanti è ritenuto un problema di grande interesse a causa delle proprietà cancerogene dei metalli, del bioaccumulo negli organismi e per il fatto che essi non sono biodegradabili. Elevate concentrazioni di metalli pesanti nelle acque sono direttamente responsabili dell’alterazione dei cicli vitali di animali, piante ed esseri umani. Tra i metalli il nichel riveste un ruolo primario nell’attività industriale, essendo utilizzato in vari settori, tra i quali la produzione di acciai inossidabili, batterie ricaricabili, concimi e nella realizzazione delle placcature. I processi industriali impiegati nella lavorazione (come estrazione, manipolazione e fusione) e anche l’utilizzo di combustibili fossili, sono responsabili dell’immissione nell’ambiente di questo elemento, principalmente nell’atmosfera e nelle acque. Gli effetti del nichel sulla salute umana sono disparati, si va dalle più diffuse dermatiti allergiche ai danni renali, per arrivare agli effetti cancerogeni. Il rilascio di questo elemento nell’ambiente rappresenta quindi un serio problema sia per l’uomo, che per gli organismi che ne entrano in contatto. Quindi lo studio di tecniche di cattura del nichel dalle acque rappresenta un’importante area di ricerca che ha come obiettivo quello di definire una metodologia efficace nella rimozione dell’elemento e che sia possibilmente anche economica. In questo lavoro è stata studiata la capacità di adsorbimento del nichel da soluzioni acquose da parte di idrossiapatite Ca 5 (PO 4 ) 3 OH, sintetizzata a partire da gusci d’uovo come pure l'efficienza della rimozione del metallo da parte dei gusci stessi senza nessun trattamento. Questa metodologia, prevedendo l’utilizzo come materia prima per la sintesi dell’idrossiapatite di scarti alimentari quali i gusci d’uovo, potrebbe rappresentare una valida alternativa all’utilizzo di idrossiapatite sintetica, sia dal punto di vista economico che della compatibilità ambientale.

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Parole chiave

adsorbimento
idrossiapatite
nichel
guscio d'uovo
arupite

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