Rimozione di antibiotici dalle acque reflue con un nanocomposito avanzato
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Rimozione della tetraciclina da campioni di acque reflue sintetiche presso la VNU-University of Education, Hanoi, Vietnam.
In questa ricerca abbiamo proposto tre idee principali: in primo luogo, il GSA è stato realizzato con ossido di grafene (GO) innestato con ossido di stagno(II) (SnO), preparato a umido nell’ambito della procedura di attivazione. In secondo luogo, la capacità di adsorbimento della TC è stata calcolata con vari metodi in funzione di pH, concentrazione iniziale, TEM, tessitura porosa e temperatura. Infine sono state osservate le condizioni ottimali per la rimozione della tetraciclina: pH = 4, T0 = 30 °C e Qmax = 1201 mg/g. Parole chiave: rimozione della tetraciclina; nanocomposito; antibiotico; ossido di grafene. Molti studi hanno dimostrato che gli antibiotici della famiglia delle tetracicline hanno effetti pericolosi sul corpo umano, come steatosi epatica, pancreatite acuta, grave epato-nefrotossicità, danni ai reni e diabete insipido. La tossicità di questo composto è quindi diventata la ragione e la motivazione per cui il nostro gruppo ha studiato una nuova realizzazione di un nanocomposito avanzato per rimuovere l’antibiotico tetraciclina dall’ambiente naturale. Sulla base degli esperimenti, il nostro gruppo ha trovato la soluzione per rimuovere la TC dall’acqua inquinata, da qualsiasi fonte provenga, utilizzando un composto denominato GSA. Dopo una lunga ricerca abbiamo trovato la soluzione per rimuovere la TC dall’acqua inquinata da ogni fonte. Come si vede dall’immagine illustrativa mostrata sopra nel poster, ha avuto inizio il processo di adsorbimento della TC. Utilizziamo il GSA, ossia il nanocomposito GO/SnO/AP. Dopo la procedura, le molecole di TC si sono fissate sulla superficie del GSA. Alla fine, l’acqua non inquinata che conteneva TC è stata disinfettata.
È stato messo in preparazione il GSA, che contiene ossido di grafene (GO), ossido di stagno(II) (SnO) e AP (polimero amminico). Attraverso alcune modifiche chimiche, lo SnO non è cambiato rapidamente e il colore è rimasto nero, in modo da adsorbire nel modo migliore. Nella fase successiva illustreremo più in dettaglio il metodo che abbiamo usato per trattare l’acqua inquinata. I nanocompositi di SnO sono stati sintetizzati con la tecnica di reazione semisolvotermale. Questi nanocompositi sono stati preparati usando diverse combinazioni di solventi come etanolo, acqua ed glicole etilenico a 180 °C per 24 h. Attraverso alcune modifiche chimiche, lo SnO non è cambiato rapidamente. Grazie alla capacità di adsorbimento della superficie del GSA, il materiale ha potuto essere rigenerato nel tempo, il che permette di conservare le risorse e proteggere l’ambiente. Con il trattamento con etanolo mostrato nell’immagine illustrativa, l’etanolo oltre il 90% può essere usato per rigenerare il GSA nei vari cicli. Ad ogni ciclo l’efficienza diminuisce progressivamente. Nel 1° ciclo l’efficienza è stata molto alta e ha raggiunto oltre il 97%. Dopo di che l’efficienza è calata rapidamente e al 5° ciclo il GSA non ha più potuto essere trattato. Il livello di pH ottimale per portare al massimo l’efficienza di adsorbimento del GSA, in particolare al 94%, è stato 4. Dopo pH 4 l’efficienza è diminuita progressivamente: pH 6 (88%), pH 8 (81%), pH 10 (57%).
I risultati dell’esperimento dipendevano dalla temperatura e dalla concentrazione dell’adsorbato tetraciclina. Secondo lo studio, la concentrazione iniziale (C0) è direttamente proporzionale alla capacità di adsorbimento del GSA: quando C0 è aumentata da 40 a 80 mg/L, l’efficienza di adsorbimento è cresciuta; poi l’aumento dell’adsorbimento si è ridotto quando C0 è salita da 80 a 130 mg/L, il che suggerisce che esiste un limite di adsorbimento che il GSA non riesce a superare per quanto elevata sia la concentrazione di tetraciclina. Inoltre, osservando la temperatura, il diagramma ha mostrato che tra 25 °C, 30 °C e 35 °C la temperatura ottimale per l’adsorbimento è 30 °C (quando la capacità di adsorbimento raggiunge il massimo con Qmax = 1201 mg/g). Se ne è concluso che la temperatura e la concentrazione iniziale influiscono sull’efficienza di adsorbimento della tetraciclina da parte del GSA. Questo lavoro è stato condotto e verificato presso la VNU University of Education (UEd), Hanoi, Vietnam, nel gruppo di ricerca degli autori corrispondenti Professor Eldon R. Rene6,*, e Tran Dinh Minh1,*, con altri coautori: Hoang Thu Ha1; Hoang Ly Bao Long2; Hoang Ly Tuan Long3; Le Huy4; Dao Quang Minh5, Le Ha Khoa5, Eldon R. Rene6. 1VNU University of Education (UEd), Hanoi, Vietnam; 2High School for Gifted Students (HSGS); 3The Olympia Schools; 4HanoiAmsterdam High School for the Gifted; 5High School of Education Sciences (HES-UEdVNU); 6UNESCO-IHE, Institute for Water Education, Delft, Paesi Bassi.
Nel 2013 e nel 2015 erano state condotte ricerche su soluzioni per rimuovere la tetraciclina (Fe-AC con Qmax = 769 mg/g e carbone attivo da coke di petrolio con Qmax = 1121 mg/g), ma il GSA ha ottenuto le prestazioni migliori, mostrando il valore più alto di rimozione della TC con Qmax = 1201 mg/g. Se ne è concluso che il GSA è a oggi l’adsorbente più promettente per la tetraciclina. La nuova realizzazione di un nanocomposito avanzato per rimuovere l’antibiotico tetraciclina dall’ambiente naturale ha portato alla seguente conclusione: + Grazie all’elevata area superficiale BET e alla tessitura porosa ben sviluppata, la massima capacità di assorbimento della TC sul GSA ha raggiunto 1201 mg/g. + Il GSA dopo l’assorbimento della TC può essere riutilizzato trattandolo con C2H5OH e, con questo progetto, abbiamo dimostrato la possibilità di usare un nanocomposito avanzato per eliminare gli antibiotici tetracicline dall’ambiente naturale. In conclusione, grazie all’elevata area superficiale BET e alla tessitura porosa ben sviluppata, la massima capacità di assorbimento della TC sul GSA ha raggiunto 1201 mg/g; si è inoltre scoperto che il GSA dopo l’assorbimento della TC può essere riutilizzato trattandolo con C2H5OH. Ultimo ma non meno importante, con questo progetto abbiamo dimostrato la possibilità di usare un nanocomposito avanzato per eliminare gli antibiotici tetracicline dall’ambiente naturale, e abbiamo raccolto diverse informazioni, come mostrato nei riferimenti.
