Application of carbon nanotubes as adsorbent material for swimming pool water depuration

Carbon nanotubes (CNTs) are studied as adsorbent material for a lot of different substances, however, not so much industrial applications are reported. The applicability of CNTs as adsorbent material for swimming pool water treatment is investigated in the present work. Bathers can release in water contaminants directly or indirectly, the interaction of these substances with chlorine can lead to formation of disinfection by-products (DBPs) such as trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs). Studies have demonstrated the correlation between bladder cancer and prolonged contact with these contaminants. The aim of this study is to verify if CNTs could be promising material to substitute the commercial swimming pool filter materials, who have some limitation. CNTs used are synthesized by cvd technique, in situ by Innovacarbon srl and are directly supported on quartz sand. The adsorption behaviour of the material is tested for three typical contaminants of swimming pool water: ammonia, urea and solar oil. Possible mechanism of adsorption of carbon nanotubes are investigated through the application of kinetics and equilibrium isotherm models to experimental data obtained from treatment of the polluted water. A state of art of swimming pool filters and an overview of CNTs and adsorption mechanism is also present. The material has given a great respond for what concern solar oil with a maximum adsorption capacity of about 2500 mgsolar oil/gCNTs, while for urea and ammonia the values of maximum adsorption capacity are below the expectation, with respectively 3,6 mgurea/gCNTs and 0,56 mgNH3/gCNTs.

I nanotubi di carbonio (CNTs) sono studiati come materiale adsorbente per diversi tipi di sostanze, le applicazioni industriali sono però limitate. Nel presente lavoro viene studiata l'applicabilità dei CNTs come materiale adsorbente per il trattamento delle acque delle piscine. I bagnanti possono rilasciare direttamente o indirettamente contaminanti nell'acqua, l'interazione di queste sostanze con il cloro disinfettante può portare alla formazione di sottoprodotti di disinfezione (DBP) come trialometani (THMs) e acidi aloacetici (HAAs). Diversi studi hanno dimostrato una correlazione tra cancro alla vescica e contatto prolungato con questi contaminanti. Lo scopo di questo studio è verificare se i CNTs potrebbero essere promettenti per sostituire i materiali filtranti per piscine comunemente utilizzati, che presentano varie limitazioni. I CNTs utilizzati sono sintetizzati con tecnica cvd, in situ da Innovacarbon srl e sono direttamente supportati su sabbia di quarzo. Il comportamento di adsorbimento del materiale è testato su tre tipici contaminanti delle piscine: ammoniaca, urea e olio solare. I possibili meccanismi di adsorbimento dei CNTs sono studiati attraverso l'applicazione di modelli cinetici e isoterme di equilibrio a dati sperimentali ottenuti dal trattamento dell'acqua inquinata. È presente anche uno stato dell'arte dei filtri per piscine e una panoramica sui CNTs e sui meccanismi di adsorbimento. Il materiale ha dato un ottimo riscontro per l’adsorbimento di olio solare con una capacità massima di adsorbimento di circa 2500 mgsolar oil/gCNTs, mentre per urea e ammoniaca i valori di capacità massima di adsorbimento sono inferiori alle aspettative, con rispettivamente 3,6 mgurea/ gCNT e 0,56 mgNH3 / gCNT.