Τα ιόντα βαρέων μετάλλων, όπως τα HgII, PbII, CdII, CrIII/VI, AsIII/V, αποτελούν σημαντικούς ρύπους για τους υδάτινους πόρους. Στην παρούσα πρόταση εστιάζουμε τόσο στην ανάπτυξη νέων μέταλλo-οργανικών πλεγμάτων με ιοντοανταλλακτικές ιδιότητες (MOFs ανταλλαγής ιόντων, IEMOFs) όσο και σύνθετων υλικών IEMOFs/οργανικών πολυμερών όπως αλγινικό οξύ (HA), αλγινικό ασβέστιο (CA) κλπ), τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε στήλες ανταλλαγής ιόντων κατάλληλων για την επεξεργασία λυμάτων που περιέχουν βαρέα μέταλλα. Τα IEMOFs θα είναι σχεδιασμένα ώστε να έχουν ελεύθερες λειτουργικές ομάδες κατάλληλες για την εκλεκτική ρόφηση των τοξικών ιόντων. Ακολούθως, όπου κριθεί αναγκαίο, τα IEMOFs θα ενθυλακωθούν από οργανικά πολυμερή δίνοντας σύνθετα υλικά, χωρίς τάση σχηματισμού λεπτού εναιωρήματος σε νερό γινόμενα έτσι κατάλληλα για χρήση σε στήλες ανταλλαγής ιόντων. Θα πραγματοποιηθούν εκτεταμένες μελέτες διαλείποντος έργου (batch) για τη ρόφηση βαρέων μετάλλων από τα IEMOFs και τα σύνθετά τους υλικά με σκοπό την εξαγωγή των ισόθερμων ρόφησης και της κινητικής της ρόφησης σε διαφορετικά pH. Τα πειράματα θα γίνουν και παρουσία ανταγωνιστικών ιόντων ενώ θα μελετηθεί η δυνατότητα αναγέννησης, επαναχρησιμοποίησης και ανακύκλωσης των υλικών. Τα υλικά που θα έχουν παρουσιάσει τα πλέον υποσχόμενα αποτελέσματα στις παραπάνω μελέτες θα αναμειχθούν με πυριτική άμμο και τα προκύπτοντα μίγματα θα αποτελέσουν τις στατικές φάσεις σε ιοντοανταλλακτικές στήλες σταθερής κλίνης. Οι μελέτες θα συνεχιστούν με εκτεταμένες δοκιμές των στηλών για την απομάκρυνση διαφόρων ιόντων βαρέων μετάλλων από υδατικά απόβλητα για να προσδιοριστούν παράμετροι όπως η χωρητικότητα τους σε ιόντα (breakthrough, total column sorption capacities) και η ικανότητα αναγέννησης-ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης τους. Οι μελέτες αυτές θα γίνουν τόσο με εργαστηριακά παρασκευασμένα διαλύματα για να προσδιορισθούν οι βασικές παράμετροι που αναφέρονται παραπάνω όσο και με πραγματικά απόβλητα που θα ληφθούν από βιομηχανικές μονάδες ή/και μολυσμένους υδάτινους πόρους με σκοπό να διαπιστωθεί η λειτουργία των υλικών αυτών κάτω από πραγματικές συνθήκες. Ήδη υπάρχει σημαντικός όγκος δημοσιευμένων προκαταρκτικών αποτελεσμάτων από τις συμμετέχουσες ερευνητικές ομάδες αλλά και μελέτες υπό εξέλιξη που δείχνουν ότι οι στήλες που περιέχουν μόνο 1% κ.β. ενεργό ιοντοανταλλακτικό υλικό και 99% κ.β. άμμο, παρουσιάζουν εξαιρετική ικανότητα ρόφησης βαρέων μετάλλων, όπως είναι τα CrVI, PbII, CdII κ.α., ενώ παράλληλα μπορούν είτε να αναγεννηθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν είτε να ανακυκλωθούν. Στην τελευταία φάση του έργου, η ΕΥΔΑΠ θα πραγματοποιήσει μελέτες με τα υλικά που είναι ήδη δημοσιευμένα από τις ομάδες μας, καθώς και με καινούργια υλικά που θα προκύψουν στα πλαίσια του παρόντος έργου. Οι μελέτες αυτές θα αφορούν στην ανάπτυξη ιοντο-ανταλλακτικών στηλών μεγάλης κλίμακας (κλίμακας kg) για μελέτες επεξεργασίας μεγάλων ποσοτήτων ημι-επεξεργασμένων αποβλήτων (κλίμακας m3) όπου θα έχει γίνει πρώτα η απομάκρυνση στερεών και οργανικού φορτίου. Το κόστος των νέων τεχνολογιών που θα παραχθούν στα πλαίσια του έργου αναμένεται να είναι ιδιαίτερα χαμηλό για τρεις λόγους: i) Λόγω της σχετικά χαμηλού κόστους σύνθεσης των IEMOFs και των σύνθετών τους υλικών, ii) Λόγω της ικανότητάς τους να αναγενώνται, να επαναχρησιμοποιούνται και να ανακυκλώνονται και iii) Λόγω της μικρής περιεκτικότητας των στηλών (1-10% κατά βάρος) σε ενεργό ιοντοανταλλακτικό υλικό καθώς αυτές θα αποτελούνται κυρίως (90-99% κατά βάρος) από ένα ιδιαίτερα χαμηλού κόστους αδρανές πληρωτικό υλικό όπως είναι η πυριτική άμμος. Έτσι, έχουμε τη βεβαιότητα ότι οι νέες τεχνολογίες επεξεργασίας νερού και αποβλήτων που θα αναπτυχθούν στα πλαίσια αυτού του έργου θα προσφέρουν μια οικονομική και ιδιαίτερα αποτελεσματική λύση για τον καθαρισμό τους με άμεσο αποτέλεσμα την προστασία του περιβάλλοντος από τοξικούς ρύπους και θα συμβάλουν σημαντικά στη βέλτιστη χρήση και διαχείριση των υδάτων που είναι ζωτικής σημασίας ιδιαίτερα για την αγροτική παραγωγή.