IT201800004256A1

IT201800004256A1 - Production process of protected oxidizable metal particles and related products

Info

Publication number: IT201800004256A1
Application number: IT102018000004256A
Authority: IT
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2019-10-05
Also published as: EP3774642A1; WO2019193490A1

Description

Descrizione della domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: Description of the patent application for Industrial Invention entitled:

“Processo di produzione di particelle metalliche ossidabili protette e relativi prodotti” "Production process of protected oxidizable metal particles and related products"

Campo tecnico Technical field

La presente invenzione riguarda un processo per la produzione di particelle metalliche ossidabili protette in matrici solide cristallizzate e relativi prodotti. The present invention relates to a process for the production of protected oxidizable metal particles in crystallized solid matrices and related products.

Arte nota Known art

Le particelle ossidabili possono essere composte di una o più sostanze organiche, una o più sostanze inorganiche oppure una combinazione qualsiasi di queste sotto forma di composito, e hanno capacità di ossidarsi. Le particelle metalliche ossidabili sono particelle metalliche composte di sostanza inorganica, preferibilmente costituite da un solo elemento metallico, preferibilmente zerovalenti, e possono contenere una limitata percentuale in peso dei loro ossidi e idrossidi, preferibilmente meno del 5% e preferibilmente situati nella parte esterna della struttura, fortemente capaci di ossidarsi e quindi ridurre altre sostanze a contatto [1]. Le particelle metalliche vengono impiegate in vari campi dell’industria, a titolo di esempio non esaustivo di processo, farmaceutica, elettronica, ottica, dei coloranti, in medicina e in campo ambientale [2-5]. Le particelle metalliche di interesse industriale sono sia quelle dei metalli del primo, secondo, terzo, quarto, quinto e sesto gruppo che quelle dei metalli di transizione, a titolo di esempio non esaustivo: Fe, Cd, Ni, Ag, Al, Au, Cr, Zn, Mn, Co, Cu, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Os, W, Tc, Re, Nb, Mo, V, Ta, Zr, Y, Hf e Sc. Le particelle metalliche possono essere sintetizzate attraverso processi fisici, chimici, biologici o una loro combinazione. Il processo fisico si basa spesso su uno dei seguenti metodi: da metodologie di produzione top-down, partendo da blocchi di precursore metallico, attraverso una riduzione dimensionale in mulini; condensazione di una fase vapore del metallo atomizzato su superficie condensante; mediante decomposizione termica, in fiamma, in plasma o all’interno di un arco elettrico [6]. Il processo chimico si basa sulla riduzione chimica di un precursore metallico, in forma ionica e in soluzione liquida come soluto disciolto, allo stato zerovalente, e successiva precipitazione chimica [7]. Il processo biologico si basa su sintesi extra o intracellulari di particelle di metalli non tossici da parte di batteri, funghi o altri microrganismi posti in soluzione liquida, in cui vi sia presente il precursore metallico in forma ionica [8,9]. Allo stato attuale il processo di produzione più utilizzato è quello della riduzione chimica in soluzione liquida, preferibilmente in soluzione acquosa, essendo questo il metodo più semplice, più economico e più rapido rispetto ad altri processi chimici, a quelli fisici e biologici [6]. Un esempio di produzione di nanoparticelle, in particolare di ferro zerovalente, è riportato da Ponder et al. 2000 [10], i quali utilizzano come agente riducente sodio boroidruro (NaBH4) in soluzione basica e come precursore del Fe e fonte di ioni ferrosi in soluzione idroalcolica (70% acqua V/V e 30% etanolo V/V) ferrosolfato eptaidrato (FeSO4·7H2O). Il nanomateriale cosi prodotto si trova in soluzione colloidale, e per evitarne una rapida ossidazione e disattivazione da parte di agenti ossidanti nell’ambiente, deve essere protetto da sostanze dette di caping in soluzione, in atmosfera protetta oppure attraverso un rivestimento. In letteratura sono presenti diversi lavori che trattano i rivestimenti per particelle impiegate nel campo biomedico, industriale e ambientale [11]. Fra i vari composti organici impiegati per il rivestimento sono noti da tempo alcuni polimeri e biopolimeri, quali per esempio la carbossi metilato di cellulosa [12], il PVP [13], la gomma arabica [14], l’alginato di sodio [15] salvo altri. Lo scopo principale di questi rivestimenti risiede nel rendere più stabile la dispersione colloidale delle particelle prodotte, dimostrando, tuttavia, solo parziale capacità protettiva nei confronti dell’ossidazione. Alcuni di questi composti vengono altresì impiegati per la riduzione della tossicità di determinate particelle nei confronti di alcune classi di microrganismi presenti nei campi di utilizzo. Il biopolimero carbossi metilato di cellulosa per esempio agisce da disperdente sterico/elettrostatico, attraverso la formazione di catene carboniose ramificate che si depositano sulla superficie delle nanoparticelle [16]. Le nanoparticelle inserite in questa struttura mostrano un ridotto contatto con le barriere cellulari dei microrganismi, preservandone l’integrità [16]. D’altro canto, questo tipo di struttura non può impedire la diffusione di ossidanti e quindi non protegge le nanoparticelle da una loro disattivazione. Inoltre, il rivestimento è difficilmente rimovibile e di conseguenza l’azione delle nanoparticelle metalliche risulta fortemente inibito in quanto la loro azione potrà manifestarsi solamente attraverso processi diffusivi attraverso lo strato protettivo. The oxidizable particles can be composed of one or more organic substances, one or more inorganic substances or any combination of these in the form of a composite, and have the ability to oxidize. The oxidizable metal particles are metal particles composed of inorganic substance, preferably consisting of a single metal element, preferably zero-valent, and may contain a limited percentage by weight of their oxides and hydroxides, preferably less than 5% and preferably located in the external part of the structure , strongly capable of oxidizing and therefore reducing other substances in contact [1]. Metal particles are used in various fields of industry, by way of non-exhaustive example of processes, pharmaceuticals, electronics, optics, dyes, medicine and the environment [2-5]. The metal particles of industrial interest are both those of the metals of the first, second, third, fourth, fifth and sixth groups and those of the transition metals, by way of non-exhaustive example: Fe, Cd, Ni, Ag, Al, Au, Cr, Zn, Mn, Co, Cu, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Os, W, Tc, Re, Nb, Mo, V, Ta, Zr, Y, Hf and Sc. Metal particles can be synthesized through physical, chemical, biological processes or a combination thereof. The physical process is often based on one of the following methods: from top-down production methods, starting from metal precursor blocks, through a dimensional reduction in mills; condensation of a vapor phase of the atomized metal on a condensing surface; by thermal decomposition, in flame, in plasma or within an electric arc [6]. The chemical process is based on the chemical reduction of a metal precursor, in ionic form and in liquid solution as dissolved solute, in the zero-valent state, and subsequent chemical precipitation [7]. The biological process is based on extra or intracellular synthesis of non-toxic metal particles by bacteria, fungi or other microorganisms placed in liquid solution, in which the metal precursor is present in ionic form [8,9]. At present, the most used production process is that of chemical reduction in liquid solution, preferably in aqueous solution, this being the simplest, cheapest and fastest method compared to other chemical, physical and biological processes [6]. An example of the production of nanoparticles, in particular of zero-valent iron, is reported by Ponder et al. 2000 [10], which use sodium borohydride (NaBH4) in basic solution as reducing agent and as precursor of Fe and source of ferrous ions in hydroalcoholic solution (70% water V / V and 30% ethanol V / V) ferrous sulphate heptahydrate ( FeSO4 7H2O). The nanomaterial thus produced is in a colloidal solution, and to avoid rapid oxidation and deactivation by oxidizing agents in the environment, it must be protected from substances called caping in solution, in a protected atmosphere or through a coating. In the literature there are several works dealing with coatings for particles used in the biomedical, industrial and environmental fields [11]. Among the various organic compounds used for the coating, some polymers and biopolymers have long been known, such as for example cellulose carboxy methylate [12], PVP [13], gum arabic [14], sodium alginate [15 ] except for others. The main purpose of these coatings lies in making the colloidal dispersion of the particles produced more stable, demonstrating, however, only partial protective capacity against oxidation. Some of these compounds are also used to reduce the toxicity of certain particles towards certain classes of microorganisms present in the fields of use. The cellulose carboxy methylated biopolymer, for example, acts as a steric / electrostatic dispersant, through the formation of branched carbon chains that are deposited on the surface of the nanoparticles [16]. The nanoparticles inserted in this structure show a reduced contact with the cellular barriers of microorganisms, preserving their integrity [16]. On the other hand, this type of structure cannot prevent the diffusion of oxidants and therefore does not protect the nanoparticles from their deactivation. Furthermore, the coating is difficult to remove and consequently the action of the metal nanoparticles is strongly inhibited as their action can only manifest itself through diffusion processes through the protective layer.

Dal momento che i rivestimenti finora sviluppati non sono in grado di isolare efficacemente le particelle dall’ambiente esterno, altri autori hanno proposto l’impiego di alcuni composti in soluzione per la protezione delle nanoparticelle in sospensione (caping). Ad esempio, si è proposto l’uso di alcuni composti naturali, quali i polifenoli provenienti da foglie di thè (Moulton et al [17]), utili sia in fase di produzione che di protezione dall’ossidazione di nanoparticelle d’argento zero valente. In questa maniera, le nanoparticelle prodotte risultano essere stabili e attive chimicamente, senza subire l’ossidazione da parte dell’ossigeno disciolto nella soluzione. In un altro studio [16] i polifenoli estratti da foglie di thè e dal caffè sono stati utilizzati per produrre e proteggere nanoparticelle di ferro zero valente; tali nanoparticelle sono state poi impiegate per la dealogenazione di composti organici in reflui liquidi sintetici, mostrando però efficienza minore rispetto a particelle analoghe prodotte con riducenti inorganici (NaBH4 e Na2S2O4). Seppur questo metodo protettivo risulta essere efficace nel breve termine, non garantisce elevate shelf-life. Since the coatings developed so far are not able to effectively isolate the particles from the external environment, other authors have proposed the use of some compounds in solution for the protection of suspended nanoparticles (caping). For example, the use of some natural compounds has been proposed, such as polyphenols from tea leaves (Moulton et al [17]), useful both in the production phase and in protection from the oxidation of zero-valent silver nanoparticles. . In this way, the nanoparticles produced are stable and chemically active, without undergoing oxidation by the oxygen dissolved in the solution. In another study [16] polyphenols extracted from tea leaves and coffee were used to produce and protect zero valent iron nanoparticles; these nanoparticles were then used for the dehalogenation of organic compounds in synthetic liquid wastewater, showing however lower efficiency than similar particles produced with inorganic reducing agents (NaBH4 and Na2S2O4). Although this protective method is effective in the short term, it does not guarantee high shelf-life.

Infine, l’uso applicativo delle particelle comporta la simultanea introduzione delle sostanze di caping nel sistema applicativo, che causerebbero altresì un aumento del quantitativo di carbonio organico nel mezzo di reazione. Finally, the applicative use of particles involves the simultaneous introduction of caping substances into the application system, which would also cause an increase in the amount of organic carbon in the reaction medium.

Un altro studio ha sviluppato una protezione delle nanoparticelle di ferro zero valente allo stato gel [18], impiegando un letto di alginato di sodio, utilizzato successivamente per la rimozione di nitrati da acque di falda. Il processo di incapsulamento è oggetto della domanda di brevetto US 20160031766. Another study developed protection of zero valent iron nanoparticles in the gel state [18], using a sodium alginate bed, subsequently used for the removal of nitrates from groundwater. The encapsulation process is the subject of US patent application 20160031766.

Altri autori hanno utilizzato rivestimenti protettivi inorganici mediante reazione chimica. A titolo di esempio, uno di questi è l’Ortosilicato Tetraetile, che viene impiegato per rivestire numerose nanoparticelle [19] e risulta in grado di stabilizzarle, rendendole però inerti dal punto di vista chimico. Other authors have used inorganic protective coatings by chemical reaction. By way of example, one of these is Tetraethyl Ortosilicate, which is used to coat numerous nanoparticles [19] and is able to stabilize them, making them however inert from a chemical point of view.

Per un loro utilizzo in campo è necessario impiegare agenti chimici disgreganti che siano in grado di dissolvere il rivestimento silicatico. Questi agenti sono costituiti principalmente da miscele di acido fluoridrico e nitrico concentrate che richiedono ulteriori costi e precauzioni nel loro utilizzo. Diverse tipologie di argille, da quelle meno plastiche e meno attive, come il caolino [20], a quelle più attive, come la bentonite [21], sono state utilizzate, per esempio, per supportare e stabilizzare nanoparticelle di ferro zero valente. In entrambi i casi la sospensione risultava stabile, ma ciò non rendeva le nanoparticelle protette dall’attacco dell’ossigeno disciolto in soluzione. For their use in the field it is necessary to use chemical disintegrating agents that are able to dissolve the silicate coating. These agents consist mainly of concentrated hydrofluoric and nitric acid mixtures which require additional costs and precautions in their use. Different types of clays, from the less plastic and less active ones, such as kaolin [20], to the more active ones, such as bentonite [21], have been used, for example, to support and stabilize zero valent iron nanoparticles. In both cases the suspension was stable, but this did not make the nanoparticles protected from the attack of oxygen dissolved in solution.

È pertanto sentita la necessità di ottenere particelle metalliche ossidabili, che risultino protette da agenti ossidanti esterni, che possano essere conservate per periodi di tempo prolungati e rese velocemente disponibili per l’utilizzo. The need is therefore felt to obtain oxidizable metal particles, which are protected from external oxidizing agents, which can be stored for prolonged periods of time and made quickly available for use.

Sommario dell'invenzione Summary of the invention

Costituisce oggetto della presente invenzione un processo relativo alla produzione di particelle metalliche zerovalenti ossidabili protette in una matrice di solido cristallizzato. The object of the present invention is a process relating to the production of oxidizable zerovalent metal particles protected in a crystallized solid matrix.

Il processo secondo l’invenzione è un processo caratterizzato da due fasi successive: (1) sintesi delle particelle metalliche in soluzione; (2) cristallizzazione per nucleazione eterogenea del soluto sulle particelle prodotte, con funzione di semina. The process according to the invention is a process characterized by two successive phases: (1) synthesis of the metal particles in solution; (2) crystallization by heterogeneous nucleation of the solute on the particles produced, with seeding function.

Con il processo secondo l’invenzione possibile ottenere una copertura che mantiene inalterata l’ossidabilità delle particelle stesse, fornendo loro una protezione durante tutto il periodo di stoccaggio fino al loro impiego. Le particelle possono essere così preservate per più di 200 giorni e possono essere resa velocemente disponibili attraverso la semplice dissoluzione dello strato protettivo; non vi è alcuna differenza nell’ossidabilità di dette particelle misurata subito dopo la loro produzione o dopo 210 giorni di esposizione all’aria. With the process according to the invention it is possible to obtain a cover that keeps the oxidation of the particles themselves unchanged, providing them with protection throughout the storage period until their use. The particles can thus be preserved for more than 200 days and can be quickly made available through the simple dissolution of the protective layer; there is no difference in the oxidability of these particles measured immediately after their production or after 210 days of exposure to air.

Costituiscono dunque oggetto della presente invenzione particelle submicroniche e nanoparticelle metalliche ossidabili, costituite da uno o più metalli zerovalenti e protette in una matrice di solido cristallizzato direttamente ottenute con il metodo secondo l’invenzione. Therefore, the subject of the present invention is submicronic particles and oxidizable metal nanoparticles, consisting of one or more zerovalent metals and protected in a matrix of crystallized solid directly obtained with the method according to the invention.

E’ altresì oggetto della presente invenzione l’utilizzo di dette particelle in campo industriale o ambientale. The use of these particles in the industrial or environmental field is also the subject of the present invention.

Ulteriori aspetti e vantaggi risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata dell’invenzione. Further aspects and advantages will become evident from the detailed description of the invention.

Breve descrizione delle Figure Brief description of the Figures

La figura 1 mostra le particelle di ferro zerovalente secondo l’invenzione prodotte in soluzione colloidale di carbossi metilato di cellulosa subito dopo la produzione. Figure 1 shows the zero-valent iron particles according to the invention produced in a colloidal solution of cellulose carboxy methylate immediately after production.

La figura 2 mostra le particelle della figura 1 conservate in un recipiente aperto dopo 24 ore dalla loro produzione. Figure 2 shows the particles of Figure 1 preserved in an open container 24 hours after their production.

La figura 3 mostra una immagine al SEM delle nZVI. Figure 3 shows a SEM image of the nZVI.

La figura 4 mostra le particelle inglobate nella matrice salina di solfato di potassio a seguito della cristallizzazione post-produzione riprese al microscopio ottico. Figure 4 shows the particles incorporated in the salt matrix of potassium sulphate following post-production crystallization taken under an optical microscope.

La figura 5 mostra lo spettro XRD delle particelle rivestite dal potassio solfato. Figure 5 shows the XRD spectrum of the potassium sulfate coated particles.

La figura 6 mostra una immagine al SEM delle particelle rivestite dal potassio solfato. Figure 6 shows an SEM image of the potassium sulfate coated particles.

La figura 7 mostra l’efficienza di riduzione del Cr(VI) (soluzione con concentrazione iniziale pari a 50 mg/L) da parte delle nanoparticelle inglobate in matrice di potassio solfato, subito dopo la loro produzione (7A) e dopo stoccaggio per 30 giorni (7B), al variare della concentrazione di nanoparticelle rivestite impiegato. La figura 8 mostra l’efficienza di rimozione del fenolo (soluzione con concentrazione iniziale pari a 25 mg/L) da parte delle nanoparticelle inglobate in matrice di potassio solfato, subito dopo la loro produzione (A) e dopo stoccaggio per 30 giorni (B), al variare della concentrazione di nanoparticelle rivestite impiegata. Figure 7 shows the reduction efficiency of Cr (VI) (solution with initial concentration equal to 50 mg / L) by the nanoparticles incorporated in the potassium sulphate matrix, immediately after their production (7A) and after storage for 30 days (7B), depending on the concentration of coated nanoparticles used. Figure 8 shows the phenol removal efficiency (solution with initial concentration equal to 25 mg / L) by the nanoparticles incorporated in the potassium sulphate matrix, immediately after their production (A) and after storage for 30 days (B ), as the concentration of coated nanoparticles used varies.

Descrizione dettagliata Detailed description

Ai fini della presente invenzione sono definite: For the purposes of the present invention, the following are defined:

- particelle submicroniche quelle che hanno almeno una dimensione compresa tra i 100nm e i 1000nm di lunghezza; - particelle nanometriche o nanoparticelle quelle che hanno almeno una dimensione compresa tra 0nm e 100nm di lunghezza. - submicronic particles those that have at least a size between 100nm and 1000nm in length; - nanometric particles or nanoparticles those that have at least a size between 0nm and 100nm in length.

L’insieme di particelle submicroniche e/o nanoparticelle verranno qui generalmente denominate “particelle”. The set of submicronic particles and / or nanoparticles will here generally be referred to as "particles".

Sono dunque oggetto della presente invenzione particelle metalliche zerovalenti ossidabili protette da rivestimento di matrice solida cristallizzata. The object of the present invention is therefore oxidizable zerovalent metal particles protected by a crystallized solid matrix coating.

Le particelle metalliche secondo l’invenzione sono particelle metalliche di dimensione submicronica (≤1000 nm), preferibilmente di dimensione compresa tra i 10nm e 600nm, più preferibilmente tra i 15nm e i 99nm, ancora più preferibilmente tra i 20nm e i 49nm. La forma di queste particelle può essere di tipo sferico, aghiforme, cubico, piano, piramidale, prismatico o una combinazione di queste, la forma preferita è quella sferica. The metal particles according to the invention are metal particles of submicron size (≤1000 nm), preferably with a size between 10nm and 600nm, more preferably between 15nm and 99nm, even more preferably between 20nm and 49nm. The shape of these particles can be spherical, needle-like, cubic, flat, pyramidal, prismatic or a combination of these, the preferred shape being spherical.

Le particelle metalliche secondo l’invenzione sono quelle costituite da uno o più metalli, preferibilmente appartenenti ai gruppi II, III, IV, V e VI e agli elementi di transizione della tavola periodica, a titolo di esempio non esaustivo Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi. The metal particles according to the invention are those consisting of one or more metals, preferably belonging to groups II, III, IV, V and VI and to the transition elements of the periodic table, by way of non-exhaustive example Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi.

La matrice di rivestimento secondo l’invenzione è una matrice ottenuta per accrescimento di un solido cristallizzato da uno o più soluti disciolti in soluzione; si considerano come soluti tutti i fluoruri, cloruri, solfati, fosfati, ioduri, bromuri e acetati di metalli e semi-metalli, in particolare a titolo di esempio non esaustivo Na, K, Li, Be, Mg, Ca, Sr e Ba, cosi come tutti i soluti organici, in particolare a titolo di esempio non esaustivo fruttosio, maltosio, destrosio. The coating matrix according to the invention is a matrix obtained by the growth of a solid crystallized from one or more solutes dissolved in solution; all fluorides, chlorides, sulphates, phosphates, iodides, bromides and acetates of metals and semi-metals are considered as solutes, in particular by way of non-exhaustive example Na, K, Li, Be, Mg, Ca, Sr and Ba, as well as all organic solutes, in particular by way of non-exhaustive example fructose, maltose, dextrose.

Secondo l’invenzione l’intervallo di variazione del rapporto in massa fra particelle metalliche e solido cristallizzato è compreso tra lo 0.5% e il 90%, preferibilmente tra 1.0% e 60.0 %, più preferibilmente tra 2.0% e il 30% ancora più preferibilmente tra 3.5% e 5.0%. According to the invention, the range of variation of the mass ratio between metal particles and crystallized solid is between 0.5% and 90%, preferably between 1.0% and 60.0%, more preferably between 2.0% and 30% even more preferably between 3.5% and 5.0%.

Le particelle metalliche rimangono disperse oppure si inglobano sotto forma di agglomerati non coesi nel cristallo, che a loro volta risultano essere sufficientemente dispersi tra loro. The metal particles remain dispersed or are incorporated in the form of non-cohesive agglomerates in the crystal, which in turn are sufficiently dispersed among themselves.

Le particelle metalliche protette secondo l’invenzione possono essere conservate in qualsiasi condizione purché non a contatto con uno o più solventi del solido cristallizzato. The metal particles protected according to the invention can be stored in any condition as long as they are not in contact with one or more solvents of the crystallized solid.

La matrice solida cristallizzata può essere disciolta con uno o più dei suoi solventi, preferibilmente acqua. The crystallized solid matrix can be dissolved with one or more of its solvents, preferably water.

Grazie all’impiego di un processo di rivestimento delle particelle con solidi cristallizzati è possibile ottenere una copertura che mantenga inalterata l’ossidabilità delle particelle stesse, fornendo loro una protezione durante tutto il periodo di stoccaggio fino al loro impiego. L’ossidabilità delle particelle è preservata e resa disponibile attraverso la semplice dissoluzione dello strato protettivo. Thanks to the use of a process of coating the particles with crystallized solids, it is possible to obtain a covering that maintains the oxidability of the particles themselves, providing them with protection throughout the storage period until their use. The oxidation of the particles is preserved and made available through the simple dissolution of the protective layer.

Le particelle ossidabili zerovalenti secondo l’invenzione rimangono protette dagli agenti ossidanti esterni e non vi è differenza nella loro ossidabilità misurata subito dopo la loro produzione e dopo 210 giorni di esposizione all’aria. Le particelle secondo l’invenzione trovano applicazione in campo industriale o ambientale (in particolare per la bonifica di suolo, solido, refluo acquoso, refluo industriale). A titolo di esempio le particelle secondo l’invenzione sono usate per la bonifica da inquinanti organici nel suolo mediante tecniche in-situ, per l’eliminazione di inquinanti organici o metallici da acque reflue e/o di falda mediante processi di riduzione/adsorbimento su supporto a contatto con il mezzo da trattare, a titolo di esempio le particelle secondo l’invenzione sono state impiegate con successo per la rimozione di un inquinante organico stabile quale il fenolo in soluzione. The oxidizable zero-valent particles according to the invention remain protected from external oxidizing agents and there is no difference in their oxidation measured immediately after their production and after 210 days of exposure to air. The particles according to the invention find application in the industrial or environmental field (in particular for the remediation of soil, solid, aqueous wastewater, industrial wastewater). By way of example, the particles according to the invention are used for the remediation of organic pollutants in the soil by in-situ techniques, for the elimination of organic or metal pollutants from wastewater and / or groundwater by means of reduction / adsorption processes on support in contact with the medium to be treated, by way of example the particles according to the invention have been used successfully for the removal of a stable organic pollutant such as phenol in solution.

Le particelle sono altresì utilizzate in processi di catalisi eterogenei industriali e trovano inoltre impiego nelle vernici, in particolare nelle vernici protettive. The particles are also used in heterogeneous industrial catalysis processes and are also used in paints, in particular in protective paints.

E’ altresì oggetto della presente invenzione un processo di produzione delle particelle metalliche zerovalenti e ossidabili secondo l’invenzione. Detto processo è condotto in soluzione liquida in due fasi principali, la seconda delle quali è costituita dalla protezione delle particelle metalliche ossidabili mediante rivestimento e inglobamento delle stesse in una matrice solida cristallizzata, la cui cristallizzazione avviene sulla superficie di dette particelle metalliche che, successivamente alla loro produzione, costituiscono innesco nel processo di nucleazione secondaria del soluto aggiunto durante la seconda fase del processo. La nucleazione rappresenta il primo passo del processo di cristallizzazione, che consiste nella transizione di un soluto da fase disciolta a fase solida nel solvente. Nel momento in cui questa transizione è resa possibile dalle condizione operative, il soluto forma spontaneamente piccoli nuclei dando luogo alla nucleazione. Il processo è favorito in presenza di superfici o particelle disponibili in soluzione, anche introdotte per semina, dando luogo ad una forma preferenziale della nucleazione detta eterogenea. The present invention also relates to a process for the production of zero-valent and oxidizable metal particles according to the invention. This process is carried out in a liquid solution in two main phases, the second of which consists of the protection of the oxidizable metal particles by coating and incorporating them into a crystallized solid matrix, the crystallization of which takes place on the surface of said metal particles which, after their production, constitute a trigger in the secondary nucleation process of the solute added during the second phase of the process. Nucleation represents the first step in the crystallization process, which consists in the transition of a solute from a dissolved phase to a solid phase in the solvent. When this transition is made possible by the operating conditions, the solute spontaneously forms small nuclei giving rise to nucleation. The process is favored in the presence of surfaces or particles available in solution, also introduced by sowing, giving rise to a preferential form of nucleation called heterogeneous.

Il processo è dunque caratterizzato da due fasi successive: (1) sintesi delle particelle metalliche in soluzione; (2) cristallizzazione per nucleazione eterogenea del soluto sulle particelle prodotte, con funzione di semina. The process is therefore characterized by two successive phases: (1) synthesis of the metal particles in solution; (2) crystallization by heterogeneous nucleation of the solute on the particles produced, with seeding function.

Entrambi le fasi sono caratterizzate da un processo di cristallizzazione, che è un’operazione unitaria attraverso cui si ottiene una fase solida cristallina a partire da una o più sostanze in soluzione disciolte in fase liquida che solidificano in virtù di una loro concentrazione più elevata rispetto a quella di equilibrio. La cristallizzazione secondo l’invenzione è esclusivamente la cristallizzazione da fase liquida, e non da fuso. Both phases are characterized by a crystallization process, which is a unitary operation through which a crystalline solid phase is obtained starting from one or more substances in solution dissolved in the liquid phase which solidify by virtue of their higher concentration compared to that of balance. The crystallization according to the invention is exclusively the crystallization from the liquid phase, and not from the melt.

Nella cristallizzazione da soluzione liquida il parametro fondamentale è la solubilità del soluto selezionato, che dipende dalla temperatura operativa T (°C), dal soluto considerato e dal solvente selezionato, che rappresenta la concentrazione del soluto nella soluzione satura, cioè all’equilibrio in funzione della T. A seconda che la dissoluzione del soluto nel solvente sia endotermica o esotermica, la solubilità può aumentare o diminuire con la T. Se la concentrazione del soluto in soluzione è superiore a quella di equilibrio alla T selezionata, cioè è superiore al valore di solubilità, la soluzione si dice sovrassatura. In crystallization from a liquid solution, the fundamental parameter is the solubility of the selected solute, which depends on the operating temperature T (° C), on the solute considered and on the selected solvent, which represents the concentration of the solute in the saturated solution, i.e. at the equilibrium in function of T. Depending on whether the dissolution of the solute in the solvent is endothermic or exothermic, the solubility can increase or decrease with the T. If the concentration of the solute in solution is higher than the equilibrium one at the selected T, i.e. it is higher than the value of solubility, the solution is said to be oversaturated.

La saturazione relativa S è pari al rapporto tra la concentrazione effettiva del soluto in soluzione e quella di equilibrio alla T del sistema. Le soluzioni sovrassature sono caratterizzate da S>1. The relative saturation S is equal to the ratio between the effective concentration of the solute in solution and the equilibrium concentration at the T of the system. Supersaturated solutions are characterized by S> 1.

Durante la fase (1) vengono sintetizzate le particelle metalliche ossidabili. I metalli secondo l’invenzione sono preferibilmente appartenenti ai gruppi II, III, IV, V e VI e agli elementi di transizione della tavola periodica, a titolo di esempio non esaustivo Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi. During step (1) the oxidizable metal particles are synthesized. The metals according to the invention preferably belong to groups II, III, IV, V and VI and to the transition elements of the periodic table, by way of non-exhaustive example Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti , Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg , Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi.

In questa prima fase è necessario selezionare almeno un composto precursore contenente almeno un catione metallico; In this first step it is necessary to select at least one precursor compound containing at least one metal cation;

Come precursori sono utilizzati preferibilmente composti metallici come ad esempio un ossido o un sale; si preferiscono i fluoruri, cloruri, solfati, fosfati, ioduri, bromuri e acetati dei metalli riportati in precedenza. Metal compounds such as for example an oxide or a salt are preferably used as precursors; the fluorides, chlorides, sulfates, phosphates, iodides, bromides and acetates of the above metals are preferred.

Il precursore selezionato è disciolto in una soluzione di uno o più dei suoi solventi, preferibilmente polari, ancora più preferibilmente acqua, ancora più preferibilmente acqua degassata ultrapura; Riguardo i solventi da utilizzare, si può operare sia con solventi polari che apolari, in particolare inorganici e organici, preferibilmente H2O, H2SO4, H3PO4, HBr, HF, HI, HCl, CH3COOH, CH3OH. The selected precursor is dissolved in a solution of one or more of its solvents, preferably polar, still more preferably water, still more preferably ultrapure degassed water; Regarding the solvents to be used, it is possible to operate with both polar and non-polar solvents, in particular inorganic and organic, preferably H2O, H2SO4, H3PO4, HBr, HF, HI, HCl, CH3COOH, CH3OH.

Il precursore del metallo dovrà essere in concentrazione massima pari a quella di equilibrio alla T del sistema, preferibilmente sotto al 10% in massa, molto più preferibilmente tra lo 0,2% in massa e il 4% in massa. A tale soluzione si aggiunge un agente riducente del precursore metallico preferibilmente in concentrazione superiore a quella stechiometrica; ad esempio si prepara una seconda soluzione dell’agente riducente del precursore metallico nel medesimo solvente preferibilmente in concentrazione superiore a quella stechiometrica. Come agente riducente può essere usato a titolo di esempio non esaustivo sodio boroidruro, litio boroidruro, idrazina monoidrato. The precursor of the metal must be in a maximum concentration equal to that of equilibrium at the T of the system, preferably below 10% by mass, much more preferably between 0.2% by mass and 4% by mass. To this solution is added a reducing agent of the metal precursor preferably in a concentration higher than the stoichiometric one; for example, a second solution of the reducing agent of the metal precursor is prepared in the same solvent, preferably in a concentration higher than the stoichiometric one. Sodium borohydride, lithium borohydride, hydrazine monohydrate can be used as a reducing agent by way of non-exhaustive example.

È possibile aggiungere alla soluzione del precursore anche un agente disperdente, ad esempio carbossi metilato di cellulosa o tensioattivo, come ad esempio il Tween60, Tween20, laurilsolfato di sodio o lauriletere solfato di sodio, al fine di promuovere ulteriormente la dispersione del precursore e delle particelle prodotte dopo reazione. A dispersing agent, such as cellulose carboxy methylate or surfactant, such as Tween60, Tween20, sodium lauryl sulfate or sodium lauryl ether sulfate, can also be added to the precursor solution in order to further promote dispersion of the precursor and particles produced after reaction.

Tale agente è aggiunto in concentrazioni da 0.01% in massa a 10.00% in massa, preferibilmente da 0.1% in massa a 1.0% in massa, ancora più preferibilmente da 0.25% in massa a 0.75% in massa, e deve risultare solubile nel solvente. This agent is added in concentrations from 0.01% by mass to 10.00% by mass, preferably from 0.1% by mass to 1.0% by mass, even more preferably from 0.25% by mass to 0.75% by mass, and must be soluble in the solvent.

Si pongono a contatto le due soluzioni in un reattore ad atmosfera, pressione e T controllata, a una pressione e temperatura tale da garantire il mantenimento dello stato liquido della soluzione, preferibilmente a pressione e temperatura ambiente, in condizioni di miscelamento, preferibilmente in condizioni di micromiscelazione, la micro-miscelazione è definita come una miscelazione diffusiva su scala caratteristica di Batchelor e al di sotto della scala di Kolmogorov. La micro-miscelazione avviene attraverso tre meccanismi principali: l'allungamento laminare fino alla completa striatura, l'erosione turbolenta e la contrazione/diffusione molecolare. La micro-miscelazione omogeneizza le specie reagenti e permette reazioni chimiche su scala molecolare; la reazione avviene preferibilmente in atmosfera di gas inerte, preferibilmente azoto o gas nobile, per ridurre la probabilità di possibile ossidazione delle particelle metalliche. The two solutions are placed in contact in a reactor with controlled atmosphere, pressure and T, at a pressure and temperature such as to guarantee the maintenance of the liquid state of the solution, preferably at ambient pressure and temperature, under mixing conditions, preferably under conditions of micro-mixing, micro-mixing is defined as diffusive mixing on the characteristic Batchelor scale and below the Kolmogorov scale. Micro-mixing occurs through three main mechanisms: laminar elongation to complete striation, turbulent erosion and molecular contraction / diffusion. Micro-mixing homogenizes the reacting species and allows chemical reactions on a molecular scale; the reaction preferably takes place in an atmosphere of inert gas, preferably nitrogen or noble gas, to reduce the probability of possible oxidation of the metal particles.

A seguito del contatto delle due soluzioni avviene una reazione di riduzione chimica del catione, a cui segue la formazione delle particelle, preferibilmente nanoparticelle, metalliche zerovalenti che risultano ossidabili; tali particelle dunque in presenza di agenti ossidanti o in presenza di un qualsiasi accettore di elettroni aumentano il loro stato di ossidazione a un valore superiore e diverso da 0. Following the contact of the two solutions, a reaction of chemical reduction of the cation takes place, followed by the formation of the particles, preferably nanoparticles, zerovalent metal which are oxidizable; therefore such particles in the presence of oxidizing agents or in the presence of any electron acceptor increase their oxidation state to a value higher than and different from 0.

Le particelle sono formate a concentrazione tale superiore a quella di equilibrio nel solvente, con S>1.00, preferibilmente S>100, ancora più preferibilmente S>1000. The particles are formed at such a concentration higher than the equilibrium concentration in the solvent, with S> 1.00, preferably S> 100, even more preferably S> 1000.

La fase (2) del processo prevede l’accrescimento di un solido cristallizzato a partire da un soluto selezionato per realizzare la copertura da far cristallizzare sulle particelle metalliche ottenute alla fine della fase (1). Phase (2) of the process involves the growth of a crystallized solid starting from a solute selected to create the covering to be crystallized on the metal particles obtained at the end of phase (1).

Per procedere alla fase (2) del processo, che avviene in un cristallizzatore, è necessario utilizzare un soluto avente, rispetto al precursore metallico, diverso catione e uguale o diverso anione, che risulti inerte rispetto alle particelle metalliche ossidabili prodotte e che sia solubile nel solvente della fase (1), alle condizioni operative del cristallizzatore. Come soluto da cristallizzare si considerano tutti i soluti come i fluoruri, cloruri, solfati, fosfati, ioduri, bromuri e acetati di metalli e semi-metalli, in particolare a titolo di esempio non esaustivo Na, K, Li, Be, Mg, Ca, Sr e Ba, cosi come tutti i soluti organici, in particolare a titolo di esempio non esaustivo fruttosio, maltosio, destrosio. To proceed to step (2) of the process, which takes place in a crystallizer, it is necessary to use a solute having, with respect to the metal precursor, a different cation and the same or different anion, which is inert with respect to the oxidizable metal particles produced and which is soluble in the solvent of phase (1), under the operating conditions of the crystallizer. As solute to be crystallized, all solutes such as fluorides, chlorides, sulphates, phosphates, iodides, bromides and acetates of metals and semi-metals are considered, in particular by way of non-exhaustive example Na, K, Li, Be, Mg, Ca , Sr and Ba, as well as all organic solutes, in particular by way of non-exhaustive example fructose, maltose, dextrose.

Durante la fase (2) si procede in un cristallizzatore a pressione, atmosfera e temperatura controllate, preferibilmente alle condizioni della fase (1) ma che possono anche differire in uno o più parametri, per nucleazione eterogenea, di un soluto sulle particelle precedentemente prodotte e aggiunte al cristallizzatore in soluzione, che assumono la funzione di semina. La quantità di soluto aggiunto, nelle condizioni di miscelazione di omogeneizzazione, deve essere tale da generare un ambiente saturo o sottosaturo, preferibilmente S=0.9-1.0, in ogni caso il soluto disciolto dovrà essere in una concentrazione a S>=0.00, preferibilmente a S>0.90, ancora più preferibilmente a S>0.99 alle condizioni operative del cristallizzatore. Una volta che il soluto si è disciolto completamente nel solvente, si cambiano le condizioni operative del cristallizzatore, per generare un ambiente sovrasaturo con un valore di S che rientra nel campo della metastabilità della soluzione, preferibilmente S<10, più preferibilmente S<2, allo scopo di promuovere l’accrescimento del soluto sulla semina. During step (2), a crystallizer is carried out under controlled pressure, atmosphere and temperature, preferably under the conditions of step (1) but which can also differ in one or more parameters, by heterogeneous nucleation, of a solute on the previously produced particles and added to the crystallizer in solution, which take on the function of seeding. The amount of solute added, in the homogenization mixing conditions, must be such as to generate a saturated or undersaturated environment, preferably S = 0.9-1.0, in any case the dissolved solute must be in a concentration at S> = 0.00, preferably at S> 0.90, even more preferably at S> 0.99 under the operating conditions of the crystallizer. Once the solute has completely dissolved in the solvent, the operating conditions of the crystallizer are changed, to generate a supersaturated environment with an S value that falls within the metastability range of the solution, preferably S <10, more preferably S <2, in order to promote the growth of the solute on sowing.

E’ possibile altresì eseguire l’operazione di aggiunta del soluto da cristallizzare già durante la fase (1), a condizione che sia inerte verso il precursore e l’agente riducente, e che non cristallizzi alle condizioni operative della fase (1). It is also possible to carry out the operation of adding the solute to crystallize already during phase (1), provided that it is inert towards the precursor and the reducing agent, and that it does not crystallize under the operating conditions of phase (1).

La cristallizzazione secondo l’invenzione è una cristallizzazione eterogenea che può avvenire per variazione di T, per variazione di P (per evaporazione del solvente) oppure per rimozione del solvente o con altri metodi come ad esempio tramite membrane selettive, o ancora per variazione di più parametri operativi. Crystallization according to the invention is a heterogeneous crystallization which can occur by variation of T, by variation of P (by evaporation of the solvent) or by removal of the solvent or by other methods such as for example through selective membranes, or even by variation of more operating parameters.

Il processo di cristallizzazione può avvenire ad esempio per variazione di temperatura a ribasso in caso di soluto a solubilità endotermica; in questo caso si seleziona la temperatura iniziale T2 e si discioglie una quantità di soluto fino a raggiungere l’equilibrio a tale T2; la cristallizzazione avviene per raffreddamento della soluzione da T2 a T3<T2. Alla nuova temperatura T3 la solubilità del soluto sarà minore rispetto a quella che si aveva alla temperatura T2 per cui il soluto in eccesso tenderà a cristallizzare. La cristallizzazione si può operare anche a T costante riducendo la pressione operativa fino all’ebollizione, in modo tale da far evaporare il solvente, aumentare la concentrazione di soluto oltre quella di equilibrio tale da indurne la cristallizzazione sulla semina. Questo può essere realizzato anche attraverso membrane selettive con alta reiezione verso il soluto, in grado di separare a T e P costanti il solvente dalla soluzione. Inoltre, è possibile eseguire la cristallizzazione attraverso la combinazione dei due metodi T e P. The crystallization process can take place, for example, by a decrease in temperature in the case of an endothermic solute; in this case the initial temperature T2 is selected and a quantity of solute is dissolved until equilibrium is reached at this T2; crystallization occurs by cooling the solution from T2 to T3 <T2. At the new temperature T3 the solubility of the solute will be lower than that which was at the temperature T2 so that the excess solute will tend to crystallize. Crystallization can also be operated at constant T by reducing the operating pressure until boiling, in such a way as to evaporate the solvent, increase the concentration of solute beyond that of equilibrium such as to induce crystallization on sowing. This can also be achieved through selective membranes with high rejection towards the solute, capable of separating the solvent from the solution at constant T and P. Furthermore, it is possible to perform crystallization through the combination of the two methods T and P.

In tutti i casi qui riportati in esempio il processo di cristallizzazione descritto prevede l’innesco e l’operazione di una nucleazione eterogenea, in quanto le particelle costituiscono la semina o l’innesco per il successivo accrescimento dei cristalli di soluto. Per quanto riguarda gli intervalli di temperatura e pressione da utilizzare, si considera l’intervallo 0-100°C se si lavora a pressione atmosferica e quindi mediante cristallizzazione per raffreddamento, si considera di conseguenza l’intervallo 0-1 atm e 0-100°C se si lavora mediante cristallizzazione per evaporazione o adiabatica; nella cristallizzazione adiabatica la temperatura della soluzione si riduce naturalmente a seguito dell’evaporazione del solvente e la rimozione del relativo calore dalla soluzione come calore di vaporizzazione. In all the cases reported here as an example, the crystallization process described involves the initiation and operation of a heterogeneous nucleation, as the particles constitute the sowing or the trigger for the subsequent growth of the solute crystals. As for the temperature and pressure ranges to be used, the range 0-100 ° C is considered if you work at atmospheric pressure and therefore by crystallization by cooling, the range 0-1 atm and 0-100 are consequently considered. ° C if working by evaporation or adiabatic crystallization; in adiabatic crystallization, the temperature of the solution is naturally reduced as a result of the evaporation of the solvent and the removal of the relative heat from the solution as heat of vaporization.

Terminato il processo di cristallizzazione le particelle protette secondo l’invenzione possono essere conservate allo stato solido o nella soluzione madre o in altra soluzione liquida in cui la matrice di rivestimento non risulti solubile. After the crystallization process, the protected particles according to the invention can be stored in the solid state or in the mother solution or in other liquid solution in which the coating matrix is not soluble.

La soluzione madre può essere dunque separata dai cristalli prodotti, per mezzo di tecniche di separazione preferibilmente scelte tra centrifugazione continua, centrifugazione discontinua, filtrazione continua, filtrazione discontinua o per sedimentazione, in funzione della dimensione media dei cristalli. La dimensione dei cristalli separati è sicuramente maggiore rispetto a quello della semina, preferibilmente maggiore di 100 nm. Il prodotto ottenuto, una volta separato dalla soluzione liquida, sarà suddiviso in diversi cristalli il cui numero e la cui distribuzione dimensionale è funzione del mezzo di reazione, velocità di rotazione del mixer utilizzato, condizioni fluidodinamiche, tempo di accrescimento, condizioni operative e tipologia del soluto e solvente, presentando nella propria matrice cristallizzata le particelle metalliche ossidabili, che risulteranno di conseguenza rivestite/inglobate e protette dai agenti ossidanti nell’ambiente, sia nel che al di fuori dal mezzo di reazione. Il prodotto finale può dunque essere conservato sia allo stato solido che allo stato di solido in soluzione. Si riporta di seguito uno schema del processo secondo l’invenzione. The mother solution can therefore be separated from the crystals produced, by means of separation techniques preferably chosen from continuous centrifugation, discontinuous centrifugation, continuous filtration, discontinuous filtration or by sedimentation, depending on the average size of the crystals. The size of the separated crystals is certainly greater than that of sowing, preferably greater than 100 nm. The product obtained, once separated from the liquid solution, will be divided into different crystals whose number and size distribution is a function of the reaction medium, rotation speed of the mixer used, fluid dynamic conditions, growth time, operating conditions and type of solute and solvent, presenting in their crystallized matrix the oxidizable metal particles, which will consequently be coated / incorporated and protected from oxidizing agents in the environment, both inside and outside the reaction medium. The final product can therefore be preserved both in the solid state and in the solid state in solution. Below is a diagram of the process according to the invention.

E’ dunque oggetto della presente invenzione un processo che comprende i seguenti passaggi fondamentali: Therefore, the subject of the present invention is a process that includes the following basic steps:

(1) Preparare una soluzione acquosa di almeno un composto precursore nelle condizioni di temperatura e pressione in cui il composto sia prossimo alla saturazione, cioè S<1, preferibilmente sotto al 10% in massa, molto più preferibilmente tra lo 0,2% in massa e il 4% in massa, in cui il composto precursore contiene almeno un catione metallico; porre detta soluzione in contatto con un agente riducente, preferibilmente aggiunto in quantità superiore a quella stechiometrica o con una soluzione dell’agente riducente nello stesso solvente della soluzione del composto precursore. (1) Prepare an aqueous solution of at least one precursor compound under the conditions of temperature and pressure in which the compound is close to saturation, i.e. S <1, preferably below 10% by mass, much more preferably between 0.2% by mass mass and 4% by mass, wherein the precursor compound contains at least one metal cation; put said solution in contact with a reducing agent, preferably added in quantities greater than the stoichiometric one or with a solution of the reducing agent in the same solvent as the solution of the precursor compound.

Far reagire detta soluzione preferibilmente in atmosfera di gas inerte, preferibilmente azoto a dare particelle metalliche zerovalenti. Let said solution react preferably in an atmosphere of inert gas, preferably nitrogen to give zerovalent metal particles.

(2) Porre in contatto un’aliquota della soluzione della fase (1) comprendente le particelle metalliche zerovalenti con un composto soluto avente, rispetto al composto precursore, un diverso catione e uguale o diverso anione, che risulti inerte rispetto alle particelle metalliche prodotte e che sia solubile nel solvente della fase (1). La quantità di soluto aggiunto deve essere tale da generare un ambiente saturo o sottosaturo, cioè S≤1. (2) Put in contact an aliquot of the solution of step (1) comprising the zerovalent metal particles with a solute compound having, with respect to the precursor compound, a different cation and the same or different anion, which is inert with respect to the metal particles produced and which is soluble in the solvent of step (1). The amount of solute added must be such as to generate a saturated or undersaturated environment, that is S≤1.

Ottenuta la completa dissoluzione del soluto, cambiare le condizioni operative per generare un ambiente sovrassaturo atto a promuovere l’accrescimento del soluto sulle particelle metalliche. Le particelle ottenute sono rivestite/inglobate nella matrice solida cristallizzata, mantenendo le loro caratteristiche chimico-fisiche di base e risultando completamente protette da agenti ossidanti esterni, quali gas ossidanti atmosferici o ambientali e liquidi in cui vi siano agenti ossidanti e in cui il soluto di rivestimento non risulti solubile. Once the complete dissolution of the solute has been obtained, change the operating conditions to generate a supersaturated environment designed to promote the growth of the solute on the metal particles. The particles obtained are coated / incorporated in the crystallized solid matrix, maintaining their basic chemical-physical characteristics and being completely protected from external oxidizing agents, such as atmospheric or environmental oxidizing gases and liquids in which there are oxidizing agents and in which the solute of coating is not soluble.

Grazie all’impiego di un processo di rivestimento con soluti cristallizzati sulle particelle è possibile ottenere una copertura che mantenga inalterata l’ossidabilità delle stesse, fornendo loro una protezione durante tutto il periodo di stoccaggio fino al loro impiego nel campo di utilizzo: industriale o ambientale. L’attività delle particelle è preservata e resa disponibile attraverso la semplice dissoluzione dello strato protettivo. Thanks to the use of a coating process with crystallized solutes on the particles, it is possible to obtain a covering that maintains their oxidability unaltered, providing them with protection during the entire storage period up to their use in the field of use: industrial or environmental. . The activity of the particles is preserved and made available through the simple dissolution of the protective layer.

I vantaggi della presente invenzione sono numerosi e vengono di seguito elencati: The advantages of the present invention are numerous and are listed below:

1. Il processo di rivestimento è di semplice attuazione, e applicabile in qualsiasi laboratorio, privato o universitario, o su scala industriale, con apparecchiature semplici ed economiche. 1. The coating process is easy to carry out, and applicable in any laboratory, private or university, or on an industrial scale, with simple and inexpensive equipment.

2. Il rivestimento non altera l’ossidabilità delle particelle prodotte. 2. The coating does not alter the oxidation of the particles produced.

3. Il rivestimento preserva le particelle da una loro ossidazione durante la fase di stoccaggio e di trasporto, immediatamente all’atto della loro produzione. 3. The coating protects the particles from their oxidation during the storage and transport phase, immediately upon their production.

4. Le particelle rivestite possono essere stoccate nel liquido madre di produzione, oppure lavorate ulteriormente allo stato solido mediante evaporazione sotto vuoto e/o adozione di altre tecniche di separazione dal liquido madre, senza necessità di particolari precauzioni operative salvo il mantenimento della sovrasaturazione residua durante il procedimento. 4. The coated particles can be stored in the production mother liquor, or further processed in the solid state by evaporation under vacuum and / or the adoption of other separation techniques from the mother liquor, without the need for particular operating precautions except for the maintenance of residual supersaturation during the procedure.

5. Il processo può essere eseguito evitando l’impiego di reagenti tossici, cancerogeni o mutageni, e senza l’impiego di particolari protocolli di sicurezza. 5. The process can be performed avoiding the use of toxic, carcinogenic or mutagenic reagents, and without the use of particular safety protocols.

6. Le particelle rivestite possono essere stoccate a temperatura ambiente in qualsiasi luogo, purché non a contatto con i solventi dei soluti cristallizzati protettivi. 6. The coated particles can be stored at room temperature in any place, as long as they are not in contact with the solvents of the protective crystallized solutes.

7. Il trasporto delle particelle rivestite allo stato solido risulta estremamente facilitato in quanto a volume ridotto e che non necessita di accorgimenti specifici per evitarne l’ossidazione durante il trasporto dal luogo di produzione a quello di impiego (nel caso questi non coincidano). 7. The transport of the coated particles in the solid state is extremely facilitated as it has a reduced volume and does not require specific measures to avoid oxidation during transport from the place of production to that of use (if these do not coincide).

8. Una riattivazione delle particelle prima del loro utilizzo non è necessaria; condizione per la loro liberazione è la presenza di uno o più solventi in grado di dissolvere lo strato protettivo cristallizzato, nella maggior parte dei casi acqua. 8. A reactivation of the particles before their use is not necessary; condition for their release is the presence of one or more solvents capable of dissolving the crystallized protective layer, in most cases water.

9. La dissoluzione dello strato di rivestimento può rappresentare in specifici campi applicativi un’immissione di sostanza a valore aggiunto. 9. The dissolution of the coating layer can represent an introduction of added value substance in specific application fields.

10. Lo spessore dello strato protettivo e la cinetica di dissoluzione nello specifico solvente determinano il tempo di liberazione delle nanoparticelle, che può essere quindi opportunamente progettato per applicazioni a rilascio controllato, sia in termini di tempo che di spazio (carrying). 10. The thickness of the protective layer and the dissolution kinetics in the specific solvent determine the release time of the nanoparticles, which can therefore be suitably designed for controlled release applications, both in terms of time and space (carrying).

11. Il metodo qui proposto risulta nel suo insieme sostenibile dal punto di vista ambientale, tecnico ed economico. 11. The method proposed here is as a whole sustainable from an environmental, technical and economic point of view.

Gli esempi seguenti vengono dati ad illustrazione dell’invenzione e non sono da considerarsi limitativi della relativa portata. The following examples are given to illustrate the invention and are not to be considered limitative of its scope.

ESEMPI EXAMPLES

Preparazione di nanoparticelle di ferro zerovalente protette in matrice di carbossi metilato di cellulosa. Preparation of zero-valent iron nanoparticles protected in a cellulose carboxy methylate matrix.

Come esempio non esaustivo sono state prese in considerazione le nanoparticelle di ferro zero-valente (nel seguito nZVI) che vengono sintetizzate in laboratorio per reazione chimica fra un precursore di ioni ferrosi e un agente riducente (boroidruro di sodio). Come agente disperdente viene impiegata carbossi metilato di cellulosa (in seguito CMC). Tali particelle risultano costituite da un cuore di ferro metallico e da un guscio esterno di ossidi a valenza mista del ferro, principalmente magnetite. La figura 1 riporta una foto delle nZVI in matrice di CMC. La figura, qui riportata in tonalità di grigi, è supportata da un analisi del colore in termini di RGB su un specifico punto rappresentativo del campione fotografato (RGB, modello di colori di tipo additivo: i colori sono definiti come somma dei tre colori Rosso (Red), Verde (Green) e Blu (Blue), ognuno in scala 0-255). Come si può osservare dall’immagine le nanoparticelle si trovano disperse sotto forma di colloide e risultano essere tipicamente di colore nero scuro (valori RGB bassi su tutti i tre canali di colore). A seguito della produzione le nZVI sono suscettibili all’ossidazione da parte dell’ossigeno disciolto in soluzione e di quello che può disciogliersi dall’atmosfera. La rapida e completa ossidazione delle nZVI una volta lasciate in un recipiente aperto all’aria, si evince infatti in modo chiaro dalla figura 2. Dalla figura infatti si può osservare la tipica colorazione rosso-bruna degli ioni ferrici ossidati (valori RGB tipico di colorazione rosso-bruno, con valore sul canale R rilevante e valore G pari ad 1/10). As a non-exhaustive example, zero-valent iron nanoparticles (hereinafter nZVI) have been considered, which are synthesized in the laboratory by chemical reaction between a precursor of ferrous ions and a reducing agent (sodium borohydride). Cellulose carboxy methylate (hereinafter CMC) is used as the dispersing agent. These particles are made up of a metallic iron core and an outer shell of mixed valence iron oxides, mainly magnetite. Figure 1 shows a photo of the nZVI in CMC matrix. The figure, shown here in shades of gray, is supported by a color analysis in terms of RGB on a specific representative point of the photographed sample (RGB, additive color model: the colors are defined as the sum of the three colors Red ( Red), Green (Green) and Blue (Blue), each on a scale of 0-255). As can be seen from the image, the nanoparticles are dispersed in the form of colloid and are typically dark black (low RGB values on all three color channels). Following production, the nZVI are susceptible to oxidation by the oxygen dissolved in solution and by what can dissolve from the atmosphere. The rapid and complete oxidation of nZVI once left in a container open to air can be clearly seen from figure 2. In fact, from the figure it is possible to observe the typical red-brown color of oxidized ferric ions (RGB values typical of color red-brown, with value on the relevant R channel and G value equal to 1/10).

In figura 3 si riporta l’immagine al SEM delle nZVI. Tali nanoparticelle risultano inglobate nella matrice organica di CMC in forma di aggregati nanometrici, con dimensioni minime di 40-50 nm per singola particella. Figure 3 shows the SEM image of the nZVI. These nanoparticles are incorporated in the organic matrix of CMC in the form of nanometric aggregates, with minimum dimensions of 40-50 nm per single particle.

Il processo oggetto dell’invenzione applicato al caso delle nZVI è stato progettato secondo i seguenti parametri: concentrazione del precursore FeSO4·7H2O=10.9 g/L, concentrazione del boroidruro di sodio NaBH4=2.96 g/L (rapporto molare 2:1 boroidruro:ferro solfato, stechiometrico rispetto la reazione (1), presa da [22]), concentrazione della CMC=2.4 g/L, temperatura iniziale T1= 25 °C, Volume totale di soluzione=100 mL, solvente selezionato acqua ultrapura, velocità di rotazione della turbina (di diametro 4.5 cm della t ipologia “flat six blades”) pari a 900 rpm The process object of the invention applied to the case of nZVI has been designed according to the following parameters: concentration of the precursor FeSO4 7H2O = 10.9 g / L, concentration of sodium borohydride NaBH4 = 2.96 g / L (molar ratio 2: 1 borohydride: iron sulphate, stoichiometric with respect to reaction (1), taken from [22]), concentration of CMC = 2.4 g / L, initial temperature T1 = 25 ° C, Total volume of solution = 100 mL, solvent selected ultrapure water, rate of turbine rotation (4.5 cm diameter of the “flat six blades” type) equal to 900 rpm

In funzione di questi parametri e utilizzando un recipiente da 250 mL di volume e incamiciato per mantenere costante la temperatura durante tutto il processo, è possibile ottenere una concentrazione di nanoparticelle pari a 2 g/L, essendo la resa del processo pari a 91.4%, misurata secondo [23]. In funzione della massa di Fe(0) da rivestire (0.2 g) si può calcolare la massa di soluto da cristallizzare da utilizzare. Come riportato in precedenza il rapporto particelle metalliche/soluto deve essere preferibilmente nell’intervallo 3.5-5% in massa. In questo caso si è selezionato un rapporto pari a 4.5%, da cui si ricava una massa di soluto da cristallizzare pari a circa 4.5 g. Come soluto per la cristallizzazione si è selezionato il solfato di potassio, in accordo con quanto riportato in precedenza riguardo i possibili sali da utilizzare. Nota la massa di soluto necessaria per il rivestimento delle particelle, si determina, attraverso le leggi di solubilità del soluto in soluzione acquosa (equazioni 2 e 3), la temperatura a cui va eseguita la dissoluzione del soluto (T2) e la concentrazione di saturazione dello <stesso.>Depending on these parameters and using a 250 mL volume vessel and jacketed to keep the temperature constant throughout the process, it is possible to obtain a concentration of nanoparticles equal to 2 g / L, being the process yield equal to 91.4%, measured according to [23]. As a function of the mass of Fe (0) to be coated (0.2 g), the mass of solute to crystallize to be used can be calculated. As previously reported, the metal particles / solute ratio must preferably be in the range of 3.5-5% by mass. In this case a ratio of 4.5% was selected, from which a mass of solute to crystallize equal to about 4.5 g is obtained. Potassium sulphate was selected as solute for crystallization, in accordance with what was previously reported about the possible salts to be used. Once the mass of solute necessary for the coating of the particles is known, the temperature at which the dissolution of the solute is to be performed (T2) and the saturation concentration are determined through the solubility laws of the solute in aqueous solution (equations 2 and 3). of the <same.>

Dall’equazione 2 si calcola la concentrazione di saturazione del K2SO4 a 25°C, pari a 121 g/L, per cui considerando un volume di soluzione pari a 100 mL si determina la massa di soluto solubilizzata, pari a 12.1 g. A questa massa si sommano i 4.5 g necessari per il rivestimento delle nZVI, ottenendo 16.6 g, cioè 166 g/L in termini di concentrazione. Sostituendo tale valore nell’equazione 3, si ottiene una T2=50 °C. Individuati quindi tutti i parametri del processo si è proceduti all’esperimento. From equation 2, the saturation concentration of K2SO4 at 25 ° C, equal to 121 g / L, is calculated, so considering a solution volume equal to 100 mL, the mass of solubilized solute is determined, equal to 12.1 g. To this mass are added the 4.5 g necessary for the coating of the nZVI, obtaining 16.6 g, that is 166 g / L in terms of concentration. By substituting this value in equation 3, a T2 = 50 ° C is obtained. After identifying all the parameters of the process, the experiment was carried out.

La figura 4 riporta le nZVI inglobate nel soluto. Da tale figura si evince che le nZVI si inglobano nel cristallo sotto forma di agglomerati non coesi e nell’ordine del micron, che a loro volta risultano essere sufficientemente dispersi tra loro. Figure 4 shows the nZVI incorporated in the solute. From this figure it is clear that the nZVI are incorporated into the crystal in the form of non-cohesive agglomerates and in the order of microns, which in turn are sufficiently dispersed among themselves.

A seguito della cristallizzazione per raffreddamento, avvenuta riducendo la T a 25°C, subito dopo la completa solubilizzazione del soluto a 50°C e controllando la temperatura della soluzione con una termocoppia, il materiale ottenuto è stato separato per filtrazione, su carta da filtro Whatman 450 nm e lasciato asciugare all’aria. Come è possibile osservare dalla figura 5 che mostra lo spettro XRD delle nZVI rivestite dal soluto, nel materiale è ancora presente ferro metallico a seguito del processo di rivestimento, oltre al soluto solfato di potassio e alla magnetite (sempre presente sulla superficie esterna delle nZVI). La figura 6 invece mostra l’immagine al SEM delle nZVI post-rivestimento. Following the crystallization by cooling, which took place by reducing the T to 25 ° C, immediately after the complete solubilization of the solute at 50 ° C and controlling the temperature of the solution with a thermocouple, the material obtained was separated by filtration, on filter paper. Whatman 450 nm and left to air dry. As can be seen from Figure 5 which shows the XRD spectrum of the nZVI coated by the solute, metallic iron is still present in the material as a result of the coating process, in addition to the solute potassium sulphate and magnetite (always present on the external surface of the nZVI) . Figure 6 instead shows the SEM image of the post-coating nZVI.

Test di efficienza delle nZVI. NZVI efficiency test.

Una parte del prodotto è stata quindi impiegata nel processo di riduzione del Cr(VI) per testarne l’efficienza. La rimanente parte è stata macinata per aumentare la superficie esposta all’aria, e lasciata a temperatura e pressione ambiente a contatto con l’aria. Dopo 30 giorni il materiale è stato impiegato nuovamente nel processo di riduzione del Cr(VI) per testarne l’efficienza. Sono stati eseguiti 5 test in triplicato (in seguito si è riportato il valore medio di ogni misura di Cr(VI)) per la riduzione del Cr(VI), fissando una concentrazione iniziale di Cr(VI) pari a 58 mg/L, avendo usato come precursore cromato di potassio K2CrO4 e impiegando una concentrazione fissa di solfato di potassio puro (test in bianco) pari a 800 mg/L e quattro concentrazioni crescenti di Fe(0) rivestito, pari a 800, 1600, 2000, 2400 mg/L, le quali, in funzione del rapporto di massa Fe(0)/soluto selezionato pari a 4.5% corrispondevano a 36, 72, 90 e 108 mg/L di Fe(0). I test, della durata di 4 ore, prevedevano una misura di Cr(VI), attraverso il metodo colorimetrico della difenilcarbazide [24], ogni 60 min. In particolare sono stati utilizzati dei recipienti da 300 mL con 250 mL di soluzione di Cr(VI), in cui sono state disciolte le quantità di Fe(0) rivestito per raggiungere le concentrazioni precedentemente riportate, conducendo gli esperimenti senza gas inerti. La scelta dei quantitativi di Fe(0) rivestito e di conseguenza di Fe(0) sono stati selezionati considerando la reazione di riduzione del Cr(VI) da parte del Fe(0) riportata nell’equazione 4 [25]: Part of the product was then used in the Cr (VI) reduction process to test its efficiency. The remaining part was ground to increase the surface exposed to the air, and left at ambient temperature and pressure in contact with the air. After 30 days, the material was used again in the Cr (VI) reduction process to test its efficiency. 5 tests were performed in triplicate (the average value of each Cr (VI) measurement was reported below) for the reduction of Cr (VI), setting an initial concentration of Cr (VI) equal to 58 mg / L, having used K2CrO4 potassium chromate as precursor and employing a fixed concentration of pure potassium sulphate (blank test) equal to 800 mg / L and four increasing concentrations of coated Fe (0), equal to 800, 1600, 2000, 2400 mg / L, which, depending on the Fe (0) / solute mass ratio selected equal to 4.5%, corresponded to 36, 72, 90 and 108 mg / L of Fe (0). The tests, lasting 4 hours, provided for a measurement of Cr (VI), through the colorimetric method of diphenylcarbazide [24], every 60 min. In particular, 300 mL containers were used with 250 mL of Cr (VI) solution, in which the quantities of coated Fe (0) were dissolved to reach the previously reported concentrations, conducting the experiments without inert gases. The choice of the quantities of coated Fe (0) and consequently of Fe (0) were selected considering the reduction reaction of Cr (VI) by Fe (0) reported in equation 4 [25]:

Secondo cui il rapporto molare stechiometrico Fe(0)/Cr(VI) è pari a 1.5. Di conseguenza sono stati condotti due test con rapporto molare inferiore a quello stechiometrico (800 e 1600 mg/L) un test con rapporto molare circa uguale a quello stechiometrico (2000 mg/L) e uno con rapporto molare superiore a quello stechiometrico (2400 mg/L). In figura 7A e 7B si riporta il confronto dell’efficienza di riduzione del Cr(VI) in soluzione acquosa di cromato di potassio delle nZVI rivestite, utilizzate subito dopo il processo e dopo 30 giorni di stoccaggio all’aria. Come si evince dal grafico l’efficienza di rimozione aumenta all’aumentare del quantitativo di soluto disciolto in soluzione; in particolare con test a 2000 mg/L (rapporto molare circa uguale a quello stechiometrico) si ottiene un’efficienza di riduzione superiore all’80%, mentre con un quantitativo di poco superiore si ottiene una riduzione completa. Non vi sono significative differenze nell’efficienza del processo confrontando i risultati ottenuti con le nZVI rivestite impiegate subito dopo la produzione e con quelle lasciate 30 giorni all’aria. Le particelle sono state analizzate nuovamente nella loro attività dopo 210 giorni di stoccaggio. I risultati precedentemente riscontrati sono stati riconfermati, in quanto le particelle rimangono protette dagli agenti ossidanti esterni e non vi è stata riscontrata alcuna differenza nella loro ossidabilità, che rimane invariata come quella misurata subito dopo la loro produzione. According to which the stoichiometric molar ratio Fe (0) / Cr (VI) is equal to 1.5. Consequently, two tests were conducted with a molar ratio lower than the stoichiometric one (800 and 1600 mg / L), a test with a molar ratio approximately equal to the stoichiometric one (2000 mg / L) and one with a molar ratio higher than the stoichiometric one (2400 mg /L). Figures 7A and 7B show the comparison of the reduction efficiency of Cr (VI) in aqueous solution of potassium chromate of coated nZVI, used immediately after the process and after 30 days of storage in the air. As can be seen from the graph, the removal efficiency increases as the amount of solute dissolved in solution increases; in particular with tests at 2000 mg / L (molar ratio approximately equal to the stoichiometric one) a reduction efficiency of more than 80% is obtained, while with a slightly higher quantity a complete reduction is obtained. There are no significant differences in the efficiency of the process by comparing the results obtained with the coated nZVI used immediately after production and with those left in the air for 30 days. The particles were re-analyzed for their activity after 210 days of storage. The previously found results have been reconfirmed, as the particles remain protected from external oxidizing agents and there was no difference in their oxidizability, which remains unchanged as that measured immediately after their production.

Capacità di rimozione del fenolo in soluzione. Ability to remove phenol in solution.

Diverse concentrazioni (800, 1600, 2000 o 2400 mg/L) del prodotto sopra descritto sono state impiegate per la rimozione di fenolo (C6H5OH) in concentrazione di 25 mg/L in soluzione acquosa. In figura 8(A) e 8(B) si riportano i dati di efficienza di rimozione del fenolo al variare della concentrazione del materiale appena prodotto e dopo 30 giorni di stoccaggio all’aria. Le particelle sono in grado di rimuovere oltre il 50% della concentrazione di fenolo alla massima concentrazione (2400 mg/L di prodotto) e non vi sono significative differenze nell’efficienza del processo di rimozione del fenolo in soluzione confrontando i risultati ottenuti con le nZVI impiegate subito dopo la produzione, con quelli ottenuti con le nZVI sottoposte a 30 giorni di esposizione all’aria. Anche alle basse concentrazioni (1600 mg/L di prodotto) e dopo 30 giorni di stoccaggio all’aria le particelle riescono a rimuovere oltre il 30% del fenolo in soluzione. Different concentrations (800, 1600, 2000 or 2400 mg / L) of the product described above were used for the removal of phenol (C6H5OH) in a concentration of 25 mg / L in aqueous solution. Figures 8 (A) and 8 (B) show the phenol removal efficiency data as the concentration of the newly produced material varies and after 30 days of storage in the air. The particles are able to remove more than 50% of the phenol concentration at the maximum concentration (2400 mg / L of product) and there are no significant differences in the efficiency of the phenol removal process in solution by comparing the results obtained with the nZVI used immediately after production, with those obtained with nZVI subjected to 30 days of exposure to air. Even at low concentrations (1600 mg / L of product) and after 30 days of storage in the air, the particles are able to remove over 30% of the phenol in solution.

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Claims

RIVENDICAZIONI 1. Processo per la produzione di particelle metalliche ossidabili protette con un rivestimento di matrice solida cristallizzata comprendente i seguenti stadi fondamentali: (1) Preparare una soluzione acquosa di almeno un composto precursore nelle condizioni di temperatura e pressione in cui il composto sia prossimo alla saturazione, cioè S<1, preferibilmente sotto al 10% in massa, molto più preferibilmente tra lo 0,2% in massa e il 4% in massa, in cui il composto precursore contiene almeno un catione metallico; - porre detta soluzione in contatto con un agente riducente, preferibilmente aggiunto in quantità superiore a quella stechiometrica; - far reagire preferibilmente in atmosfera di gas inerte, preferibilmente azoto a dare particelle metalliche zerovalenti; (2) porre in contatto un’aliquota della soluzione della fase (1) comprendente le particelle metalliche zerovalenti con un composto soluto avente, rispetto al composto precursore, un diverso catione e uguale o diverso anione, che risulti inerte rispetto alle particelle metalliche prodotte e che sia solubile nel solvente della fase (1); la quantità di soluto aggiunto sia tale da generare un ambiente saturo o sottosaturo, cioè S≤1; - a completa dissoluzione del soluto, cambiare le condizioni operative per generare un ambiente sovrassaturo atto a promuovere l’accrescimento del soluto sulle particelle metalliche. CLAIMS 1. Process for the production of oxidizable metal particles protected with a crystallized solid matrix coating comprising the following basic steps: (1) Prepare an aqueous solution of at least one precursor compound under the conditions of temperature and pressure in which the compound is close to saturation, i.e. S <1, preferably below 10% by mass, much more preferably between 0.2% by mass mass and 4% by mass, wherein the precursor compound contains at least one metal cation; - putting said solution in contact with a reducing agent, preferably added in a quantity greater than the stoichiometric one; - reacting preferably in an inert gas atmosphere, preferably nitrogen to give zero-valent metal particles; (2) contacting an aliquot of the solution of step (1) comprising the zerovalent metal particles with a solute compound having, with respect to the precursor compound, a different cation and the same or different anion, which is inert with respect to the metal particles produced and which is soluble in the solvent of step (1); the quantity of added solute is such as to generate a saturated or undersaturated environment, that is S≤1; - when the solute is completely dissolved, change the operating conditions to generate an over-saturated environment designed to promote the growth of the solute on the metal particles.

2. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui le particelle metalliche zerovalenti sono particelle metalliche ossidabili. 2. Process according to claim 1 wherein the zerovalent metal particles are oxidizable metal particles.

3. Processo secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui la fase (1) avviene in condizioni di micromiscelazione. Process according to claim 1 or 2 in which step (1) takes place under micro-mixing conditions.

4. Processo secondo una delle rivendicazione da 1 a 3 in cui la cristallizzazione viene condotta mediante uno o una combinazione dei metodi seguenti: variazione di temperatura, variazione di pressione ed evaporazione del solvente, filtrazione attraverso membrane selettive, evaporazione adiabatica. Process according to one of claims 1 to 3 wherein crystallization is carried out by one or a combination of the following methods: temperature variation, pressure variation and solvent evaporation, filtration through selective membranes, adiabatic evaporation.

5. Processo secondo le rivendicazioni da 1 a 4 in cui il solvente della fase (1) è scelto nel gruppo di H2O, H2SO4, H3PO4, HBr, HF, HI, HCl, CH3COOH, CH3OH. 5. Process according to claims 1 to 4 wherein the solvent of step (1) is selected from the group of H2O, H2SO4, H3PO4, HBr, HF, HI, HCl, CH3COOH, CH3OH.

6. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui l’agente riducente della fase (1) è preferibilmente sodio boroidruro, litio boroidruro o idrazina monoidrato. 6. Process according to one of claims 1 to 5 wherein the reducing agent of step (1) is preferably sodium borohydride, lithium borohydride or hydrazine monohydrate.

7. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 in cui il catione metallico è scelto nel gruppo di Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, e Bi. 7. Process according to one of claims 1 to 6 wherein the metal cation is selected from the group of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo , W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb , Sb, and Bi.

8. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 in cui il composto precursore è un ossido o un sale, preferibilmente scelto tra fluoruri, cloruri, solfati, fosfati, ioduri, bromuri o acetati. Process according to one of claims 1 to 7 wherein the precursor compound is an oxide or a salt, preferably selected from fluorides, chlorides, sulphates, phosphates, iodides, bromides or acetates.

9. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8 in cui la soluzione alla fase (1) comprende ulteriormente almeno un agente disperdente o tensioattivo solubile nel solvente, preferibilmente almeno uno tra carbossi metilato di cellulosa, Tween60, Tween 20, laurilsolfato di sodio e lauriletere solfato di sodio preferibilmente aggiunto in concentrazioni che vanno da 0.01% in massa a 10.00% in massa, preferibilmente da 0.1% a 1.0% in massa, ancora più preferibilmente da 0.25% a 0.75% in massa. Process according to one of claims 1 to 8 wherein the solution to step (1) further comprises at least one solvent-soluble dispersing agent or surfactant, preferably at least one of cellulose carboxy methylate, Tween60, Tween 20, sodium lauryl sulfate and sodium lauryl ether sulfate preferably added in concentrations ranging from 0.01% by mass to 10.00% by mass, preferably from 0.1% to 1.0% by mass, still more preferably from 0.25% to 0.75% by mass.

10. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9 in cui il composto soluto alla fase (2) è uno tra fluoruri, cloruri, solfati, fosfati, ioduri, bromuri e acetati di metalli e semi-metalli e soluti organici, preferibilmente Na, K, Li, Be, Mg, Ca, Sr e Ba, fruttosio, maltosio, destrosio. Process according to one of claims 1 to 9 wherein the solute compound in step (2) is one of fluorides, chlorides, sulfates, phosphates, iodides, bromides and acetates of metals and semi-metals and organic solutes, preferably Na, K, Li, Be, Mg, Ca, Sr and Ba, fructose, maltose, dextrose.

11. Processo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10 in cui al termine della fase (2) la soluzione madre viene separata dal prodotto ottenuto, preferibilmente per centrifugazione continua, centrifugazione discontinua, filtrazione continua, filtrazione discontinua o per sedimentazione. Process according to one of claims 1 to 10 wherein at the end of step (2) the mother solution is separated from the obtained product, preferably by continuous centrifugation, discontinuous centrifugation, continuous filtration, discontinuous filtration or by sedimentation.

12. Particelle metalliche ossidabili protette da rivestimento di matrice solida cristallizzata direttamente ottenute con il metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11. 12. Oxidable metal particles protected by a coating of a crystallized solid matrix directly obtained with the method according to one of claims 1 to 11.

13. Particelle secondo la rivendicazione 12 aventi una dimensione compresa tra i 10nm e 600nm, preferibilmente tra i 15nm e i 99nm, ancora più preferibilmente tra i 20nm e i 49nm. 13. Particles according to claim 12 having a size comprised between 10nm and 600nm, preferably between 15nm and 99nm, even more preferably between 20nm and 49nm.

14. Particelle secondo le rivendicazioni 12 e 13 aventi forma sferica, aghiforme, cubica, piana, piramidale, prismatica o una combinazione di queste, preferibilmente sferica. 14. Particles according to claims 12 and 13 having a spherical, needle-like, cubic, flat, pyramidal, prismatic shape or a combination of these, preferably spherical.

15. Particelle secondo una delle rivendicazioni da 12 a 14 in cui il rapporto in massa fra particelle metalliche e solido cristallizzato è compreso tra lo 0.5% e il 90%, preferibilmente tra 1.0% e 60.0 %, più preferibilmente tra 2.0% e il 30% ancora più preferibilmente tra 3.5% e 5.0%. Particles according to one of claims 12 to 14 wherein the mass ratio between metal particles and crystallized solid is between 0.5% and 90%, preferably between 1.0% and 60.0%, more preferably between 2.0% and 30 % even more preferably between 3.5% and 5.0%.

16. Composizione liquida comprendente le particelle secondo una delle rivendicazioni da 12 a 15. Liquid composition comprising the particles according to one of claims 12 to 15.

17. Vernice comprendente le particelle secondo una delle rivendicazioni da 12 a 16. 17. Paint comprising the particles according to one of claims 12 to 16.

18. Uso delle particelle secondo una delle rivendicazioni da 12 a 16 per l’eliminazione di inquinanti organici e/o inorganici da suolo, acque reflue o acque di falda. 18. Use of particles according to one of claims 12 to 16 for the elimination of organic and / or inorganic pollutants from soil, wastewater or groundwater.