Il ferro nano-zero-valente (nZVI) viene spesso utilizzato per rimuovere il cromo (VI), un contaminante metallico pesante, a causa della sua ampia area superficiale specifica e dell'elevata attività riducente. Tuttavia, la sua efficacia nella rimozione dei metalli pesanti in tracce sembra essere modesta e sensibile al pH ambientale.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Wu Zhengyan e Zhang Jia dell’Istituto di scienze fisiche Hefei dell’Accademia cinese delle scienze ha recentemente offerto la sua soluzione. Nel loro studio pubblicato sul Chemical Engineering Journal , hanno progettato materiali nanocompositi a base di ferro che combinano reazioni galvaniche ed effetti di nanoconfinamento.
"Si tratta di un progresso importante", ha affermato il prof. Wu. "Questo materiale è efficace nell'eliminare le tracce di cromo esavalente (Cr(VI)) dall'acqua acida o alcalina, il che potrebbe fornirci un nuovo modo per ripulire l'inquinamento da metalli pesanti in condizioni difficili."
Il nanomateriale magico menzionato sopra è una cella galvanica Fe-Cu (CnZVI/Cu). È composto da nZVI con nanocrack e nanocluster di Cu. Utilizzando la reazione galvanica per accelerare il trasferimento di elettroni e regolando l'ambiente di reazione mediante effetto di nanoconfinamento, possono rimuovere in modo efficiente tracce di Cr(VI) nell'acqua acida/alcalina.
I ricercatori hanno analizzato ulteriormente i compositi CnZVI/Cu preparati e ne hanno studiato il tasso di riduzione e le proprietà di riparazione per tracce di Cr(VI) in diversi intervalli di pH. Sulla base di calcoli teorici sono stati studiati il valore medio del pH nelle nanocrack e l'eterogeneità spaziale del limite protonico nella soluzione alcalina. È stato dimostrato che l'effetto di nanoconfinamento può aiutare le reazioni galvaniche a riparare efficacemente il Cr(VI) in condizioni alcaline.
Inoltre, il rilascio secondario di Cr e gli esperimenti di biosicurezza mostrano che CnZVI/Cu è stabile dal punto di vista ambientale e biosicuro.
Secondo i ricercatori, questo nanomateriale innovativo è molto promettente per la rimozione efficiente dell'VI dalle acque reflue con diversi livelli di pH, indicando un ampio potenziale per applicazioni pratiche nella bonifica dell'inquinamento da metalli pesanti.
Ulteriori informazioni: Sijia Li et al, Integrazione di reazioni galvaniche e nanoconfinamento ingegnerizzato in nanocompositi ferro-rame per la bonifica altamente efficiente dell'acqua acida/alcalina contaminata da Cr(VI), Chemical Engineering Journal (2024). DOI:10.1016/j.cej.2024.149533
Informazioni sul giornale: Giornale di ingegneria chimica
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
