Rimozione dei metalli pesanti con il cloruro di ferro (III): cosa dicono le ricerche più recenti?
Di فريق Egy Chem HubAggiornato il 24 ottobre 2026
Non esiste una risposta univoca alla domanda: il cloruro di ferro (III) (noto scientificamente come cloruro di ferro trivalente, Iron(III) Chloride o Ferric Chloride) rimuove i metalli pesanti? L’efficacia della rimozione dei metalli pesanti con il cloruro di ferro (III) (Heavy Metal Removal with Ferric Chloride) dipende dal metallo, dalla sua forma chimica, dal pH e dalla composizione dell’acqua. Questo articolo presenta quanto pubblicato tra il 2023 e il 2026, con riferimenti più datati che ne spiegano il meccanismo, attribuendo ogni dato al rispettivo studio.
L’articolo contiene informazioni generali e non costituisce una raccomandazione sul dosaggio. Inoltre, Egy Chem Hub non dispone di dati di test relativi alla rimozione dei metalli da parte del proprio prodotto; pertanto, in questa sede non viene attribuita alcuna percentuale di rimozione a tale prodotto.
Sintesi rapida
- Il ferro (III) si decompone in fiocchi di idrossido di ferro (III), e i metalli vengono rimossi tramite adsorbimento, precipitazione associata e ritenzione all’interno dei fiocchi.
- L’arsenico pentavalente As(V) è il caso meglio documentato: si registra una rimozione superiore al 90% a un pH vicino alla neutralità. L’arsenico trivalente As(III) è invece più difficile da trattare.
- Rame, nichel e zinco richiedono per lo più un pH alcalino, in cui l’effetto del ferro si combina con quello della precipitazione idrossidica. Il cromo esavalente Cr(VI) viene solitamente ridotto in primo luogo.
- Limiti: ioni concorrenti, fanghi, ferro e cloruro residui, impurità del coagulante.
- La dose ottimale viene determinata dalla prova di dosaggio sull’acqua effettiva, non dalla letteratura.
Come vengono rimossi i metalli?
Quando la soluzione viene aggiunta all’acqua, lo ione ferro (III) si idrolizza e si forma idrossido di ferro (III) (Fe(OH)₃) sotto forma di fiocchi. Intervengono tre meccanismi:
- Adsorbimento: gli ioni metallici, o gli anioni che li trasportano come gli arsenati, si legano alla superficie dei fiocchi. Una sintesi dell’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (EPA, 2000) ha indicato che l’adsorbimento e la coprecipitazione sono i meccanismi principali per l’arsenico pentavalente, e gli studi di Inam et al. (2021) concordano con questa visione.
- Co-precipitazione: il metallo viene intrappolato durante la formazione del floc o si combina con esso in un composto poco solubile.
- Ritenzione mediante flocculazione (Sweep Floc): a dosi più elevate, il flocco intrappola le particelle e le sospensioni che trasportano il metallo, secondo le linee guida australiane per l’acqua potabile (NHMRC).
Per quanto riguarda i cationi, la loro adsorbizione sull’idrossido di ferro (III) aumenta all’aumentare del pH: rame e piombo (Swallow et al., 1980), zinco e cadmio (Roberts, 1981, dove si afferma che il cadmio richiede un pH più elevato rispetto allo zinco per raggiungere la metà dell’adsorbimento).
Novità nella ricerca
| Studio | Acqua e metallo | Risultati | Nota |
|---|---|---|---|
| Ibrahimi et al. (2026), PLoS One | Impianto di verniciatura elettrolitica in Tunisia, 24 settimane; cromo (III) 70–132 e nichel 33–92 mg/l | Il cloruro di ferro (III) (0,864 kg/m³) è stato confrontato con il PAC e con la calce. Con la calce: oltre il 99% di cromo e circa il 97% di nichel, con un costo dei prodotti chimici di 0,134 euro/m³ contro 0,432 con il cloruro di ferro (III). Il picco dei residui con il cloruro di ferro (III) nelle prime settimane è stato di 2–2,5 per il cromo e di 17 mg/l per il nichel | Confronto operativo in un unico sito, non si tratta di un esperimento controllato |
| Boguniewicz-Zabłocka et al. (2026), Processi | Acque di verniciatura elettrolitica reali: nichel, zinco, rame e cromo esavalente | In laboratorio, il coagulante ferrico ha rimosso la maggior parte del cromo, mentre il PAC si è dimostrato il migliore per il nichel e lo zinco. Dopo la filtrazione con carbone attivo, l’efficienza complessiva ha superato il 90% | Il dato si riferisce al processo integrato, non alla sola coagulazione |
| Karakaş e Kızıl (2024), Turkish Journal of Engineering | Acque di verniciatura reali: rame 88,67, nichel 438,10 e zinco 3,84 mg/litro | Soluzione di cloruro di ferro (III) al 40% (circa 5,8 ml/litro) con idrossido di sodio, calce e essiccante: rame e nichel 97–100% in peso, 82–98% | Risultato dovuto alla reazione tra ferro e alcali (pH fino a 12,3); si è formato un precipitato di 67 ml ogni 250 ml |
| Lan et al. (2023), Acqua | Arsenico 5 mg/l | L’As(V) è stato rimosso in 15 minuti con una dose di 0,25 g/l di cloruro di ferro (III) o solfato di alluminio; il solfato di alluminio non ha funzionato con l’As(III) | in condizioni di laboratorio; fonte: sintesi dello studio |
| Inam et al. (2023), Acqua | Acque sotterranee contenenti antimonio (III) (100–1000 microgrammi/litro) e acido tannico | A dosi comprese tra 20 e 100 mg/litro la dose è risultata il fattore più influente nella rimozione dell’antimonio e del carbonio organico, con un carico di fanghi pari a 0,45 ml/litro in condizioni ottimali | Modello statistico; fonte: sintesi dello studio |
| Gorman et al. (2023), AWWA Water Science | Cromo esavalente nell’acqua potabile | Riduzione con ferro (II) seguita da coagulazione e filtrazione, con ossidazione del ferro (II) in eccesso mediante ipoclorito prima della filtrazione | Riguarda il ferro (II), non il ferro (III) |
La revisione di El Ouadrhiri et al. (2025, Processes) indica che la rimozione dei metalli pesanti mediante flocculazione e sedimentazione supera generalmente il 90%, senza specificare il flocculante. La revisione di Sagar et al. (2026, Urban Science) descrive il cromo esavalente come trattato mediante riduzione con ferro (II), seguita da adsorbimento e precipitazione associata; i fanghi, i metalli residui e i costi rappresentano problemi ricorrenti. Non abbiamo trovato nelle fonti aperte dati recenti sufficienti sul mercurio, né sul piombo e sul cadmio in combinazione con il cloruro di ferro (III) in particolare.
Arsenico: il caso più chiaro
Il limite raccomandato nell’acqua potabile è di 10 microgrammi/litro (raccomandazione provvisoria dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, che rappresenta il livello massimo vincolante adottato dall’EPA nel 2001). L’Organizzazione menziona la coagulazione e la sedimentazione tra le tecniche di rimozione. Ecco quanto riporta la sintesi dell’EPA (2000) sulla base di studi precedenti:
- Una dose di 3–10 mg/litro di cloruro di ferro (III) ha rimosso l’81–96% in un impianto su scala reale con una concentrazione di arsenico di circa 2,1 microgrammi/litro, contro il 23–71% ottenuto con l’alun a dosi comprese tra 6 e 20 mg/litro.
- La rimozione dell’arsenico pentavalente ha superato il 90% a dosi di cloruro di ferro (III) superiori a 20 mg/l.
- Negli esperimenti di Hering (1996) non è stata osservata una rimozione completa dell’arsenico trivalente; l’EPA suggerisce di considerare innanzitutto la sua ossidazione a pentavalente.
Intervalli di pH e dosi
| Obiettivo | pH | Dose indicata | Nota |
|---|---|---|---|
| As(V) | Buona tra 6 e 7, con un calo a valori pari o superiori a 8 negli studi di Inam (2021) e Amiri (2022); e l’EPA ha citato studi precedenti con efficacia fino a 7,5–8 | Amiri et al. (2022): 50–200 mg/l per acque ad alto contenuto di arsenico | Gli studi sono in contrasto oltre il valore 7 |
| As(III) | Non definito: efficienza minima intorno a 6 negli esperimenti riportati dall’EPA, con un miglioramento tra 7 e 10 secondo Inam (2021) | Nessuna rimozione completa (Hering) | Ossidazione preliminare |
| Rame, zinco, cadmio, piombo | L’adsorbimento aumenta all’aumentare del pH | Da 864 mg/litro (Ibrahimi) a circa 8,3 g/litro di soluzione (Karakaş) in acque industriali ad alto carico | Finestre alcaline e specifiche per ciascun metallo |
| Nichel | 8,0–9,5 per la solubilità minima secondo Ibrahimi, e 10 o più secondo Karakaş, che cita i suoi riferimenti | — | Varia a seconda della composizione e dei coadiuvanti |
Le dosi sono riportate in unità diverse (millimoli/litro, FeCl₃·6H₂O, mg di ferro o ml di soluzione); convertirle in ferro prima di effettuare il confronto. A titolo di esempio di calcolo, non di raccomandazione: 10 mg/l di ferro equivalgono a circa 71–77 mg/l di soluzione contenente il 13–14% di ferro (contenuto di ferro del prodotto secondo il TDS).
Limitazioni pratiche
- Ioni concorrenti: fosfati, silice, solfati e sostanze humiche riducono l’adsorbimento dell’arsenico (Inam et al., 2021, e sintesi EPA). Gli agenti chelanti come l’EDTA mantengono parte dei metalli in soluzione (Ibrahimi et al.).
- Fanghi: ogni mg di ferro produce fino a circa 1,9 mg di idrossido di ferro (III) secco (calcolato sulla base della massa molecolare di 106,87 e di quella atomica di 55,845). I fanghi sono carichi di metalli e Karakaş e Kızıl li descrivono come difficili da smaltire. L’EPA ha riferito che i fanghi di due impianti di rimozione dell’arsenico non sono stati classificati come pericolosi nel test TCLP, ma questo risultato non è generalizzabile.
- Ferro residuo: il limite estetico per il ferro nell’acqua potabile è di 0,3 mg/l secondo l’EPA e le linee guida australiane, ma non è obbligatorio. L’NHMRC sottolinea che il ferro (II) nel prodotto ne riduce l’efficacia e può causare la presenza di ferro disciolto che provoca la «acqua rossa».
- Cloruro: viene aggiunto insieme al cloruro di ferro (III). Il cloruro nell’acqua trattata è diminuito di circa la metà presso il sito di Ibrahimi quando è stato sostituito con la calce.
- Impurità del coagulante: i prodotti a base di ferro possono contenere tracce di metalli (l’NHMRC ne ha fornito un elenco); è quindi richiesta una certificazione analitica del lotto, in particolare per l’acqua potabile.
- Acqua reale: Ibrahimi avverte che l’acqua sintetica sovrastima le prestazioni, e una parte dei risultati di Inam (2021) è stata condotta su acqua deionizzata.
Breve confronto con l’alun e la calce
- Alum: il cloruro di ferro (III) ha dato risultati migliori rispetto all’alum per quanto riguarda l’arsenico nella sintesi dell’EPA, e l’EPA preferisce il ferro a pH superiore a 7,6 o in presenza di As(III). Per un confronto dettagliato tra i due coagulanti è disponibile un articolo a parte sul sito.
- Calce: si basa sulla precipitazione idrossidica in condizioni alcaline e non aggiunge cloruro. Nel caso di Ibrahimi si è rivelata più economica dal punto di vista chimico e più stabile, ma si tratta di un caso isolato. Il cloruro di ferro (III), invece, produce un precipitato che si lega agli anioni come l’arsenico in prossimità del punto di equilibrio.
- Alcuni impianti combinano entrambi, come nel caso di Karakaş e Kızıl: il cloruro ferrico (III) per la formazione di scorie e la calce e la soda per regolare il pH.
Soluzione di cloruro ferrico (III) al 40% di Egy Chem Hub
Egy Chem Hub fornisce una soluzione di cloruro ferrico (III) al 40% (Ferric Chloride Solution 40%, nome commerciale ECH-FR4014). La formula FeCl₃ si riferisce al composto anidro, mentre il prodotto è una soluzione acquosa di colore marrone-rossastro. La scheda tecnica (TDS) riporta:
- concentrazione fino al 40% (±2%) in peso, ferro (III) 13–14%, ferro (II) fino all’1%, acidità libera fino all’1%, densità relativa 1,42 (±0,02) a 20 °C e solubilità in acqua totale.
- Dosaggio ottimale determinato mediante prova di dosaggio; può essere iniettato concentrato o diluito.
- Confezionamento: fusti in HDPE da 280 kg, contenitori IBC da 1.400 kg e sfuso. Origine: Egitto; durata di conservazione: 12 mesi; ordine minimo: un fusto.
- Il prodotto è fabbricato in uno stabilimento certificato NSF secondo la norma NSF/ANSI/CAN 60 per applicazioni di coagulazione e flocculazione nell’acqua potabile; il limite massimo di utilizzo registrato è di 100 mg/l.
Cosa non forniamo: la scheda tecnica (TDS) indica gli impieghi di coagulazione e chiarificazione per acqua potabile, processi industriali e acque reflue, ma non include i risultati relativi alla rimozione dei metalli. Pertanto non riportiamo né la percentuale di rimozione né il dosaggio del prodotto. La scheda tecnica (TDS) e la scheda di sicurezza (SDS) sono disponibili su richiesta.
Sicurezza: la scheda di sicurezza (versione 2) attribuisce alla soluzione una classificazione precauzionale provvisoria: può essere corrosivo per i metalli (H290), nocivo se ingerito (H302), provoca gravi ustioni cutanee e lesioni agli occhi (H314) e lesioni gravi agli occhi (H318). Il pH è inferiore a 1. Non deve essere conservato insieme a metalli, alcali e agenti riducenti; pertanto, le linee di calce e soda devono essere separate dalla linea della soluzione.
Domande frequenti
Il cloruro di ferro (III) rimuove tutti i metalli pesanti con la stessa efficacia? No. L’efficacia dipende dal metallo e dalla sua forma (As(III) rispetto ad As(V), Cr(VI) rispetto a Cr(III)), dal pH, dagli ioni concorrenti e dai cofattori.
Qual è il pH appropriato? Varia. L’arsenico(V) viene rimosso efficacemente intorno a pH 6–7 in diversi studi, mentre i cationi richiedono un pH più elevato e gli intervalli variano anche per il nichel. Pertanto, il trattamento viene effettuato su una serie di valori e non su un unico valore.
La soluzione Egy Chem Hub garantisce una determinata percentuale di rimozione? Non disponiamo di dati di prova pubblicati relativi alla rimozione dei metalli da parte del prodotto, pertanto non indichiamo né percentuali né dosaggi. Il dosaggio e la possibilità di raggiungere il limite di scarico vengono determinati tramite una prova di dosaggio sulle vostre acque, con analisi di laboratorio dei metalli prima e dopo il trattamento.
E per quanto riguarda i fanghi prodotti? Contengono i metalli rimossi; la loro composizione viene analizzata e gestita in conformità con le normative locali, e non sono considerati pericolosi in base alla classificazione EPA menzionata.
Per contattarci
Per richiedere un preventivo o le specifiche tecniche della soluzione di cloruro di ferro (III) al 40%, contatta il team di Egy Chem Hub e allega i dati a tua disposizione: i metalli da rimuovere, le loro concentrazioni e le loro formule chimiche, il pH e l’alcalinità, gli ioni concorrenti e il limite di scarico richiesto.
