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Jun 17, 2023

Cattura chelante e rimozione magnetica dei non

Scientific Reports volume 6, Numero articolo: 21027 (2016) Cita questo articolo 7011 Accessi 28 Citazioni 7 Dettagli metriche altmetriche Un metodo di bonifica del suolo basato sull'arricchimento magnetico è

Scientific Reports volume 6, numero articolo: 21027 (2016) Citare questo articolo

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Viene riportato un metodo di bonifica del suolo basato sull'arricchimento magnetico. Una nuova polvere chelante solida magnetica, FS@IDA (nanoparticelle Fe3O4@SiO2 con nucleo e guscio rivestite con chelanti dell'acido imminodiacetico), è stata utilizzata come vettore magnetico reattivo per catturare selettivamente i metalli pesanti non magnetici nel terreno mediante chelazione e rimozione mediante separazione magnetica. FS@IDA è stato preparato tramite reazioni di sintesi inorganica-organica e organica che hanno generato gruppi chelanti sulla superficie di nanoparticelle magnetiche, multi-core e core-shell Fe3O4@SiO2 (FS). Queste reazioni hanno utilizzato un agente di accoppiamento silanico e cloroacetato di sodio. I risultati mostrano che FS@IDA potrebbe chelare la componente di metalli pesanti dei carbonati di Cd, Zn, Pb, Cu e Ni, solfato di piombo e cloruro di piombo in sistemi salini insolubili in acqua. I chelati FS@IDA-Cd e FS@IDA-Pb risultanti potrebbero essere separati magneticamente, ottenendo tassi di rimozione di circa 84,9% e 72,2% rispettivamente per Cd e Pb. FS@IDA non è riuscita a rimuovere i metalli pesanti residui e quelli legati alla materia organica nel suolo. FS@IDA non ha alterato in modo significativo la composizione chimica del terreno e ha consentito una rapida cattura chelante, una semplice separazione magnetica e un'eluizione facilitata dei metalli pesanti. FS@IDA potrebbe anche essere facilmente preparato e rielaborato.

Secondo un rapporto ufficiale recentemente pubblicato dal Ministero cinese della protezione ambientale1, il 19,4% dei terreni coltivabili in Cina è contaminato da metalli pesanti, come cadmio, mercurio e arsenico, e da inquinanti organici, come gli idrocarburi policiclici aromatici, con conseguente problemi ambientali e preoccupazioni per la sicurezza alimentare. Ad esempio, nell’“incidente del riso avvelenato” del maggio 2013, la Food and Drug Administration di Guangzhou, in Cina, ha scoperto che il 44,4% del riso e dei prodotti correlati consumati a Guangzhou erano contaminati da cadmio2. È urgentemente necessario il ripristino del suolo su vaste aree. Sono state proposte7,8,9,10 diverse strategie per rimuovere i metalli pesanti, come la lisciviazione chimica3, la bonifica elettrocinetica4 e la fitorisanamento5,6 e vengono utilizzate a titolo sperimentale in Cina.

L'uso di nanoparticelle magnetiche (MNP) come materiali adsorbenti per affrontare i problemi ambientali ha ricevuto crescente attenzione grazie alle loro proprietà uniche di adsorbimento degli ioni metallici e alla facile separazione dalle soluzioni acquose utilizzando un magnete11,12,13,14. Gli MNP Fe3O4 con gruppi funzionali adsorbenti sulle loro superfici sono particolarmente adatti per estrarre selettivamente ioni di metalli pesanti dalle acque reflue o dagli effluenti industriali15,16,17 catturando gli ioni metallici in soluzione. Le nanoparticelle caricate possono quindi essere recuperate con un magnete e gli ioni metallici possono essere successivamente rimossi dagli MNP. Questo processo è sostenibile perché gli MNP sono riutilizzabili e non vengono utilizzate sostanze chimiche pericolose.

Recentemente, MNP core-shell unici, in particolare Fe3O4@SiO2 (FS), che hanno gruppi chelanti superficiali sono stati preparati tramite reazioni di funzionalizzazione organico-inorganico e superficiale18. Le particelle FS rivestite con acido N-[(3-trimetossisilil)propil]etilendiammina triacetico sono state preparate e utilizzate per estrarre e separare gli ioni delle terre rare18. Questi materiali sono stati anche funzionalizzati con gruppi amminici, immino e solfonici e utilizzati per rimuovere selettivamente Pb(II) e Cr(VI) da soluzioni acquose19. Particelle FS funzionalizzate con porfirina sono state impiegate per rilevare, assorbire e rimuovere gli ioni Hg2+ acquosi17. Il confronto tra le particelle FS funzionalizzate in superficie e gli MNP mostra che non solo hanno una migliore resistenza agli ambienti acidi durante il recupero magnetico, ma assorbono anche selettivamente alcuni ioni di metalli pesanti, che possono essere facilmente desorbiti in seguito. Ad oggi, tuttavia, praticamente tutti i resoconti presenti in letteratura sulla separazione degli ioni di metalli pesanti da parte di MNP e particelle FS con gruppi superficiali chelanti si concentrano su sistemi in soluzione acquosa. Al contrario, la cattura di altre forme chimiche di metalli pesanti nei sistemi solido-liquido e nei sistemi suolo multifase non è stata ampiamente studiata.