Nuove nanoparticelle magnetiche per la depurazione delle acque

I 
 
INTRODUZIONE 
 
L’acqua è presente in tutte le sostanze esistenti in natura sulla crosta 
terrestre ed è il composto predominante di qualsiasi tipo di materia vivente. 
Essendo il principale costituente della gran parte dei viventi, l'acqua è quindi 
presente anche nell'organismo umano, in percentuali variabili a seconda 
dell'età, del sesso e del peso. L’acqua ha un certo numero di proprietà uniche, 
essenziali per la vita; è un solvente eccellente per molte sostanze, per questo 
motivo è il mezzo fondamentale per il trasporto dei nutrienti e dei prodotti di 
scarto nei processi vitali. 
L’inquinamento delle acque naturali da parte di contaminanti chimici e 
biologici è un problema che ha ormai acquisito una dimensione mondiale. 
Con l’incremento delle attività industriali, le acque reflue provenienti da 
industrie chimiche, di estrazione mineraria, di produzione di batterie, 
contengono un’elevata quantità di metalli pesanti tossici quali cadmio, rame, 
cobalto, piombo, nichel e cromo. I metalli pesanti sono i composti più 
pericolosi e dannosi tra le sostanze inquinanti. Infatti, penetrano in maniera 
insidiosa nel nostro organismo attraverso cibi, bevande, aria atmosferica, 
abiti, bloccando l’attività di numerosi complessi enzimatici; si accumulano 
negli organismi viventi causando varie malattie e disturbi. 
 Negli ultimi anni, le nanoparticelle magnetiche hanno guadagnato un 
crescente interesse grazie alla loro potenziale applicazione nell’ambito 
dell’inquinamento ambientale, soprattutto quello acquoso. Infatti, queste 
nanoparticelle possono essere utilizzate per assorbire gli agenti inquinanti 
presenti nelle acque, soprattutto i metalli pesanti. Le nanoparticelle 
magnetiche possiedono numerosi vantaggi: elevata area superficiale; elevato 
numero di siti attivi in superficie; ottime proprietà magnetiche; buona 
efficienza di adsorbimento; elevata capacità di rimozione dei contaminanti;
INTRODUZIONE 
 
II 
 
facile e rapida separazione dell’adsorbente dalla soluzione attraverso 
l’applicazione di un campo magnetico esterno; le sostanze dannose possono 
essere separate dalle nanoparticelle  magnetiche e queste rese disponibili per 
successivi cicli di separazione e purificazione.
 
Sfruttando le caratteristiche 
delle nanoparticelle magnetiche è possibile progettare ad hoc nuovi sistemi di 
depurazione delle acque da metalli pesanti. 
 L’obiettivo di questo lavoro di tesi è la progettazione di nuove 
nanoparticelle magnetiche per la depurazione delle acque dai metalli pesanti. 
Sono state utilizzate nanoparticelle di maghemite e silica magnetica 
commerciali e nuove particelle di sintesi preparate dalle analoghe 
commerciali mediante opportuna funzionalizzazione con glutatione. È stata 
testata l’efficienza di estrazione di queste nanoparticelle su soluzioni di 
cadmio, cobalto, rame e piombo in funzione del pH.  
 
 
 
 
CAPITOLO 1 
 
INQUINAMENTO DELLE ACQUE 
DA METALLI PESANTI 
 
 
1 
 
 
1.1 L’acqua è vita                                     
 "L'acqua è il principio di tutte le cose; le piante e gli 
animali non sono che acqua condensata e in acqua si 
risolveranno dopo la morte".  [Talete] 
 
L’acqua è presente in tutte le sostanze esistenti in natura sulla crosta terrestre 
ed è il composto predominante di qualsiasi tipo di materia vivente. Sulla terra 
essa è presente in tre stati d’aggregazione, liquido, solido e gassoso e in quantità 
di 45.000 miliardi di metri cubi di cui 3.000.000 metri cubi sono rappresentati da 
acqua dolce. La quantità complessiva d’acqua presente sul nostro pianeta non 
varia; infatti è sempre la stessa acqua che passa dallo stato liquido a quello 
solido o a quello di vapore, in un processo circolare che non ha né inizio né una 
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[1]
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INQUINAMENTO DELLE ACQUE DA METALLI PESANTI 
 
3 
 
sostanza più vicina alle soluzioni presenti nelle cellule degli organismi. Si ritiene 
che circa 3 miliardi di anni fa i mari siano stati popolati da prime forme di vita 
(piccoli organismi unicellulari), che col passare del tempo si siano evoluti e dai 
quali hanno avuto origine organismi più complessi. Anche l’uomo, come tutti gli 
esseri viventi, può considerarsi discendente da questi semplici progenitori. 
Inoltre l’acqua è necessaria all’uomo per diversi usi o destinazioni: acqua per 
bere e per cucinare i cibi, per la pulizia personale e le pulizie domestiche, per gli 
impianti di riscaldamento e condizionamento degli edifici, per svariati processi 
di lavorazione industriale, per l’irrigazione, per l’allevamento. Ma l’acqua ha 
anche un insostituibile ruolo per l’allontanamento di rifiuti liquidi di origine 
domestica o industriale. Nelle città di oggi esistono sistemi di adduzione 
dell’acqua dalle sorgenti di approvvigionamento idrico destinato agli usi sopra 
accennati e anche sistemi di allontanamento delle acque reflue
[1]
. 
  L’acqua, così importante per la vita, può essere però anche considerata un 
potenziale veicolo di malattie. Le malattie più comuni trasmesse per via 
acquatica sono: tifo, colera, salmonellosi ed epatite. Il tifo, il colera e la 
salmonellosi (figura 1.2) sono malattie dovute a batteri, l’epatite è causata da un 
virus di cui ne esistono diversi tipi e di conseguenza abbiamo tre tipi di epatite: 
l’epatite A, B e C. Fra queste forme di epatite la prima, la A, è quella che può 
essere trasmessa attraverso l’acqua. Il contagio per queste malattie può avvenire 
in maniera diretta o indiretta (contaminazione di acque, verdure, latte, frutti di 
mare); anche la mosca, però, è considerata un altro vettore di infezione. In 
situazioni di carenza di acqua è frequente il rischio di epidemie di queste 
malattie. Fin dall’antichità si sono verificate micidiali epidemie di colera, 
concentrate soprattutto in Asia, Europa e America. Attualmente la malattia si 
concentra soprattutto nei Paesi che vanno dal Pacifico al Mediterraneo 
Orientale. La rapidità dei trasporti e il crescente numero di viaggiatori fanno si 
che i vibrioni del colera possano essere trasportati in tutti i punti del mondo da 
soggetti nella fase di incubazione della malattia e da portatori sani. Tuttavia, il
 
 
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