Rimozione metalli pesanti dalle acque

Per rispondere ad un quesito posto da un lettore relativo ai metodi più idonei per la rimozione dei metalli pesanti dalle acque e il successivo smaltimento dei filtri, ecco qualche informazione utile.

Il termine metallo pesante si riferisce a tutti gli elementi chimici metallici che hanno una densita’ relativamente alta e sono tossici in basse concentrazioni. Esempi di metalli pesanti includono il mercurio (Hg), il cadmio (Cd), l’arsenico (As), il cromo (Cr), il tallio (Tl) ed il piombo (Pb).

I metalli pesanti sono componenti naturali della crosta terrestre. Non possono essere degradati o distrutti. In piccola misura entrano nel nostro corpo via cibo, acqua ed aria.

Oggetto della richiesta del lettore è la rimozione dei metalli pesanti dalla componente acqua.

L’osmosi inversa può essere efficace nella rimozione di metalli pesanti a basse concentrazioni, sebbene gli ossidi dei metalli possano intasare le membrane in condizioni aerobiche. Inoltre l’osmosi inversa non è un metodo molto efficiente dal punto di vista del costo, a meno che il contenuto di sale dell’acqua non richieda una ulteriore demineralizzazione.

Il miglior metodo per la rimozione dei metalli pesanti dall’acqua sotterranea è l’utilizzo di una resina selettiva a scambio ionico.

Inoltre, la rimozione di metalli pesanti da acque di rifiuto è tipicamente richiesta prima del convogliamento delle stesse in un impianto urbano. Lo scambio ionico è uno dei sistemi in assoluto più utilizzati per la rimozione dei metalli pesanti dalle acque di scarico.

Per la depurazione delle acque da ioni metallici vengono utilizzate generalmente resine sintetiche sia deboli che forti, come pure talvolta resine naturali.

Esempi di resine naturali sono la Clinoptilolite selettiva per il Cs, e la Cabazite che ha ottime rese con acque in cui siano presenti anche contemporaneamente Cr,Ni,Cu,Cd,Pb. Vi sono poi resine chelanti quali quelle amminofosfoniche le quali hanno mostrano alta selettività per metalli come Cu,Ni,Cd,Zn. Lo scambio ionico è un processo fortemente influenzato dal pH.

Il pH della soluzione a sua volta ha un significativo impatto sulle specie metalliche presenti e sulle interazioni fra gli ioni oggetto di scambio ionico e le resine.

Molti metalli scambiano meglio ad alti valori di pH a causa della minore competizione con i protoni per l’adsorbimento sui siti attivi. I fattori che influenzano lo scambio ionico sono comunque in generale molteplici: pH, temperatura, presenza di altre specie ioniche, composizione dei liquami.

La presenza di agenti ossidanti, particelle, solventi e polimeri può influenzare la performance della resina a scambio ionico. Un altro fattore importante da considerare inerente l’efficienza dello scambio è la quantità e la qualità delle operazioni di rigenerazione delle resine.

Per quanto riguarda lo smaltimento, una resina esausta, anche se rigenerabile, è comunque un materiale inutilizzabile fino al trattamento di rigenerazione e pertanto classificabile come rifiuto. La rigenerazione delle resine a scambio ionico è prassi abituale del loro uso e può dar luogo alla produzione di rifiuti qualora i reflui provenienti da queste operazioni debbano essere smaltiti presso idonei impianti.

Nel caso si tratti di rigenerazione fuori sede delle resine presso appositi impianti in conto terzi, occorre distinguere fra manutenzione dell’impianto e servizio di smaltimento e/o recupero. Pertanto, qualora si stabilisca un contratto di manutenzione in base al quale il fornitore dell’impianto ne curi anche la manutenzione con il periodico ricambio delle resine e restituzione al medesimo soggetto, queste ultime possono ritenersi escluse dalla normativa rifiuti.

Qualora invece una qualunque ditta provveda a raccogliere resine esauste, indipendentemente da qualunque contratto di manutenzione, anche se con lo scopo di rigenerare dette resine, si entra a pieno titolo nella normativa sui rifiuti e relativo trattamento ai fini del successivo recupero e/o smaltimento.

Infine, ritengo importante precisare che rimuovere i metalli pesanti dalle acque non ne garantisce in automatico l’utilizzo ai fini del consumo umano.

Le acque per essere idonee al consumo umano devono rispettare i requisiti previsti dalla Direttiva Consiglio Ue 98/83/Ce – Qualità delle acque destinate al consumo umano, recepita in Italia con il Decreto Legislativo 2 febbraio 2001, n. 31 – Qualità delle acque destinate al consumo umano – Attuazione della direttiva 98/83/Ce.

Trattandosi di metalli pesanti, i parametri di riferimento sono quelli chimici, di cui si riporta di seguito un confronto tra le norme.

Parametro Chimici – Direttiva Consiglio Ue 98/83/Ce Allegato I Valore di parametro Parametri Chimici – Dlgs 2 febbraio 2001, n. 31 Allegato I Parte B Valore di parametro

Acrilammide 0,10 µg/l Acrilammide 0,10 µg/l

Antimonio 5,0 µg/l Antimonio 5,0 µg/l

Arsenico 10 µg/l Arsenico 10 µg/l

Benzene 1,0 µg/l Benzene 1,0 µg/l

Benzopirene 0,010 µg/l Benzo(a)pirene 0,010 µg/l

Boro 1,0 µg/l Boro 1,0 mg/l

Bromato 10 µg/l Bromato 10 µg/l

Cadmio 5,0 µg/l Cadmio 5,0 µg/l

Cromo 50 µg/l Cromo 50 µg/l

Rame 2,0 µg/l Rame 1,0 mg/l

Cianuro 50 µg/l Cianuro 50 µg/l

1,2 dicloroetano 3,0 µg/l 1, 2 dicloroetano 3,0 µg/l

Epicloridrina 0,10 µg/l Epicloridrina 0,10 µg/l

Fluoruro 1,50 µg/l Fluoruro 1,50 mg/l

Piombo 10 µg/l Piombo 10 µg/l

Mercurio 1,0 µg/l Mercurio 1,0 µg/l

Nichel 20 µg/l Nichel 20 µg/l

Nitrati 50 µg/l Nitrato (come NO in base 3) 50 mg/l

Nitriti 0,50 µg/l Nitrito (come NO in base 2) 0,50 mg/l

Antiparassitari 0,10 µg/l Antiparassitari 0,10 µg/l

Antiparassitari – Totale 0,50 µg/l Antiparassitari-Totale 0,50 µg/l

Idrocarburi policiclici aromatici 0,10 µg/l Idrocarburi policiclici aromatici 0,10 µg/l

Selenio 10 µg/l Selenio 10 µg/l

Tetracloroetilene Tricloroetilene 10 µg/l Tetracloroetilene Tricloroetilene 10 µg/l

Trialmetani – Totale 100 µg/l Trialometani-Totale 30 µg/l

Cloruro di vinile 0,5 µg/l Cloruro di vinile 0,5 µg/l

Clorito 700 mg/l

Vanadio 140 µg/l

Tabella 1 Parametri chimici – qualità acqua per consumo umano

In base alla concentrazione iniziale di metalli pesanti presenti, si dovrà valutare quali resine siano più idonee all’uso. Fondamentale sarà determinare la capacità di abbattimento dei metalli da parte delle resine.

(fonti: Università degli Studi dell’Insubria, Normativa Vigente)