Le isoterme di adsorbimento sono state descritte mediante i modelli più utilizzati di isoterma non lineare di Langmuir e Freundlich. Il modello isotermico di Freundlich rappresenta l'adsorbimento multistrato e il modello di Langmuir rappresenta l'adsorbimento monostrato. L'adsorbimento di As(III) su CS-f-PVA/SA ENM si adattava meglio al modello isotermico di Freundlich, indicando un meccanismo di adsorbimento multistrato e una superficie eterogenea
\cite{naddeo2021}. Anche uno studio di Veera M. Boddu et al. sostiene che tra i modelli Langmuir e Freundlich, l'equazione di Freundlich fornisce una rappresentazione relativamente migliore di quella di Langmuir
\cite{haasch2008}. Al contrario, Ling-Li-Min et al. ottengono che i dati sperimentali
sull'isoterma di adsorbimento erano ben adattati al modello di Langmuir e la capacità di adsorbimento massima è risultata essere di 30,8 mg/g a pH 4,4
\cite{zheng2020}. Uno studio di C. Gèrente sostiene che ad alte concentrazioni di sorbato, il modello è simile al modello di Freundlich e a basse concentrazioni a quello di Langmuir
\cite{cloirec2010}, per cui indaga un nuovo modello di isoterma, quella di Redlich e Peterson che è una combinazione di Langmuir e Freundlich e l’isoterma di Tempkin, che tiene conto dell’effetto della temperatura. Si ottiene che il modello Langmuir sembra essere il migliore per descrivere i dati sperimentali. Inoltre, Per convalidare la fissazione dell'arsenato sul chitosano in un mezzo naturale, è stata utilizzata un'acqua di sorgente e poiché il suo pH naturale era 7,3, è stato necessario abbassarlo. È ovvio che la presenza di altri ioni induce una diminuzione delle capacità di fissazione. Di conseguenza le capacità massime dedotte dal modello di Langmuir sono sovrastimate rispetto ai dati sperimentali
\cite{cloirec2010}.
Il pH della soluzione svolge un ruolo importante nel comportamento di adsorbimento. Gli ENM incontaminati PVA/SA e CS-f-PVA/SA hanno entrambi mostrato la più alta capacità di adsorbimento di As(III) a pH 6,5-7,5. Un'ulteriore diminuzione o aumento del pH della soluzione ha ridotto la rimozione di As per entrambi gli ENM In condizioni acide e basiche deboli \cite{naddeo2021}. Con l'aumento del pH, la carica superficiale netta sull'adsorbente diventava meno positiva e persino forze negative e repulsive tra adsorbato anionico e adsorbente che di conseguenza portavano a una diminuzione della capacità di adsorbimento di As(V) \cite{al2016}. L'ENM CS-s-PVA/SA ha mostrato una capacità di adsorbimento massima di 540,54 mg g -1 a pH neutro \cite{naddeo2021} ; in accordo con la letteratura, la nanofibra elettrofilata di chitosan (ICS-ENF) ha un'elevata capacità di adsorbimento a pH = 7, il che è molto desiderabile perché la maggior parte dei corpi idrici naturali si trova in condizioni quasi neutre. Un ulteriore studio sintetizza un CCB (biosorbente chitosan composito) per la rimozione di As(V) e As(III). Solo per As(V) la capacità di adsorbimento dipende dal pH della soluzione, aumentando con una diminuzione del pH. In questo studio il pH 4.0 è stato scelto come pH ottimale per la valutazione delle caratteristiche di adsorbimento di As(III) e As(V) sui CCB \cite{haasch2008}.
L'adsorbente sviluppato deve essere rigenerabile e riutilizzabile per competere con gli adsorbenti commerciali e queste proprietà sono considerate l'indicatore più cruciale per mostrare le prestazioni di un adsorbente. Il riciclo e la riutilizzabilità di CS-f-PVA/SA ENM sono stati studiati con 0,003 M di NaOH e le prestazioni di adsorbimento di As erano ancora dell'80% dopo 4 volte di riciclo e riutilizzo \cite{naddeo2021}. Anche Ling-Li-Min et. al ottengono che la capacità di adsorbimento del CS-ENM rigenerato per As(V) è diminuita dopo tre cicli di adsorbimento-desorbimento, il che potrebbe essere dovuto alla resistenza meccanica piuttosto debole del CS-ENM in condizioni acide o alcaline \cite{zheng2020}. La rigenerazione dell'adsorbente esaurito con As(V) è stata studiata con soluzioni di NaCl in uno studio basato sulla rimozione dell’arsenico con nanofibre di cellulosa (CNF) \cite{christodoulatos2019}.
E’ stato esaminato l'effetto degli anioni coesistenti (Cl
−, SO 4
2− , SiO 3
2− , F
- e PO 4
3−sull'adsorbimento di As(III) da parte dell'adsorbente CS-f-PVA/SA ENM. La presenza di vari anioni concorrenti ha influenzato la capacità di adsorbimento e rimozione di As(III)
\cite{naddeo2021}. Anioni coesistenti, come
solfato , fosfato, carbonato e fluoro, di solito esistono nell'acqua naturale e potrebbero influenzare l'adsorbimento dell'arsenico su molti adsorbenti
\cite{zheng2020} . Tra gli anioni testati in uno studio di Gaosheng Zhang et al, il fosfato era il più grande concorrente dell'arsenico per i siti di assorbimento sull'adsorbente
\cite{wu2007}. Inoltre, le acque superficiali e sotterranee spesso contengono una certa quantità di sostanze organiche naturali (NOM), che possono avere un effetto negativo sul processo di adsorbimento competendo o bloccando i siti di adsorbimento sulla superficie dell'adsorbente. Il motivo è che le
sostanze umiche sono normalmente caricate negativamente nell'ambiente acquatico naturale e possono essere attratte elettrostaticamente dall'adsorbente caricato positivamente
\cite{zheng2020}.
Conclusioni e sviluppi futuri
Nessuna singola tecnica può fornire una soluzione universale per il trattamento delle acque contaminate da arsenico, poiché ognuna ha i suoi pro, contro e limiti di applicabilità. Gli effetti ambientali negativi delle attività industriali hanno portato alla ricerca di materiali più sostenibili ed ecologici per il trattamento delle acque contaminate dall'arsenico. In quest’ottica, si stanno recentemente sviluppando tecniche di adsorbimento che al posto di composti sintetici utilizzano polimeri di origine naturale come materiali adsorbenti, poiché il costo e la mancanza di efficacia post-rigenerazione limitano le loro applicazioni. Il chitosan si presenta come un’ottima alternativa ai sorbenti sintetici ed offre tecniche di trattamento economiche e maggiormente ecosostenibili; la tecnologia a nanofibre elettrofilate con chitosan, alcool polivinilico e alginato di sodio permette di ottenere ottimi risultati in termini di efficienze di rimozione ed inoltre, la capacità di rigenerazione e riutilizzo dell'adsorbente rendono tale tecnologia compatibile con l'ambiente.