Polymeric adsorbents for the removal of heavy metal ions from wastewaters

One of the main factors of the ever-increasing environmental pollution is the anthropogenic activity. Industrial processes give rise to polluting substances, such as heavy metals or organic compounds, which are discharged into waste water without the necessary purification. From here, pollutants can end up in the air, in water and food resources, coming into contact and accumulating in the human body. To avoid health problems related to this phenomenon, more and more stringent laws have been issued on the quantity of substances dispersible in the environment. This means that industries must resort to increasingly efficient techniques for wastewater purification. Nowadays there are several techniques for removing polluting compounds, such as adsorption, chemical precipitation, the use of ion exchange resins, membrane filtration, or electrochemical treatments. The study of new adsorbent compounds aimed at removing heavy metals from wastewater will be presented in this paper. Adsorbent polymeric materials able to bind to the metal ions dissolved in the waters will be produced. The goal is to obtain biocompatible and eco-friendly compounds, with good adsorption capacity, without a high production cost. Thanks to the characterization of the obtained polymers and to their application on aqueous solutions of metals, the optimized synthesis will be formulated, acting on parameters such as reagent concentrations. The impact that these polymers will have on the treated water and the possibility of being re-used for subsequent adsorption will be evaluated. It will also study the effect of scale-up for a future transition to an industrial level, and how the polymers behave in large quantities compared to pollutants.

Uno dei fattori principali del sempre maggiore inquinamento ambientale, è dato dall'attività antropogenica. Dai processi industriali hanno origine sostanze inquinanti, come metalli pesanti o composti organici, che vengono scaricate in acque reflue, senza la dovuta depurazione. Da qui, gli inquinanti possono finire nell'aria, nelle risorse idriche e alimentari, venendo a contatto e accumulandosi nel corpo umano. Per evitare problemi di salute legati a questo fenomeno, sono state emanate leggi sempre più stringenti sulle quantità di sostanze disperdibili nell'ambiente. Questo significa che le industrie devono ricorrere a tecniche sempre più efficienti per la depurazione degli scarichi di processo. Al momento esistono diverse tecniche di rimozione di composti inquinanti, come ad esempio l'adsorbimento, la precipitazione chimica, l'uso di resine a scambio ionico, filtrazione a membrana, o trattamenti elettrochimici. In questo elaborato verrà presentato lo studio di nuovi composti adsorbenti volti alla rimozione di metalli pesanti dalle acque reflue. Si produrranno materiali polimerici adsorbenti, in grado di legarsi agli ioni metallici disciolti nelle acque. L'obiettivo è ottenere composti biocompatibili e eco-friendly, con buone capacità di adsorbimento, senza un elevato costo di produzione. Grazie alla caratterizzazione dei polimeri ottentuti e alla loro applicazione su soluzioni acquose di metalli, si formulerà la sintesi ottimizzata, agendo su parametri quali le concentrazioni dei reagenti. Verrà valutato l'impatto che questi polimeri hanno sulle acque trattate e la possibilità di essere riutilizzate per adsorbimenti successivi. Si studierà anche l'effetto dello scale-up per un futuro passaggio a livello industriale, e come si comportano i polimeri in grandi quantità rispetto alle sostanze inquinanti.