AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE SURFACTANTES PARA A...

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE SURFACTANTES PARA A SOLUBILIZAÇÃO SURFACTANTES PARA A SOLUBILIZAÇÃO

E REMOÇÃO DE E REMOÇÃO DE DNAPLsDNAPLs DE DE ÁGUAS SUBTERRÂNEASÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Elizabeth Fátima de SouzaElizabeth Fátima de Souza e Mariana Rodrigues Perese Mariana Rodrigues Peres

Faculdade de Química Faculdade de Química –– CEATEC CEATEC –– PUCPUC--CampinasCampinas

Águas subterrâneas e fases Águas subterrâneas e fases líquidas nãolíquidas não--aquosas (aquosas (NAPLsNAPLs))

Compostos orgânicos perigosos ocorrem comumente em áreas urbanas ou industriais:

gasolina, óleo diesel, querosene, solventes clorados, pesticidas, bifenilas cloradas, hidrocarbonetos poliaromáticos,e outros.

Adaptado deColl. Surfaces A, 151, 225-268 (1999)

Tanque dearmazenagem

Lente deLNAPLs

Plumacontaminada

Nível daágua

Fluxo da águasubterrânea


Lente deLNAPLs

Plumacontaminada

Nível daágua


LNAPLs

Fluxo Lente deLNAPLs

Plumacontaminada

DNAPLsTanque de

armazenagem

Lente deDNAPLs

Nível daágua

Plumacontaminada



Lente deDNAPLs

Nível daágua

Plumacontaminada

Fluxo da águasubterrânea Lente de

DNAPLsPlumacontaminada

Armazenagem

Fluxo

Armazenagem

Água

Água

80

130

9.800

190

Volume de contaminante

(L)

4,5 x 109TCE, TCA, DBCPaeroportoferrovia5,0Denver

CO, USA

5,0 x 109TCA, 1,1 DCE, Freon 113

indústria eletrônica4,8San José

CA, USA

6,0 x 109TCE, TCAindústria eletrônica2,5

Mountain View

CA, USA

1,0 x 107dioxano, DDE, THF, Freon 113

aterro industrial0,6Glouchester

ON, Canada

Volume da pluma

(L)

ContaminantesmajoritáriosFonteExtensão

(km)Localização

da pluma

Environ. Sci. Technol., 23, 630-636, 1989

DNALPsDNALPs: difícil degradação e baixa solubilidade: difícil degradação e baixa solubilidade

302185

168

138

82 377

Bombeamento e tratamento Recuperação de fase livreExtração de vapor Remoção do soloExtração fase livre Air spargingAtenuação Barreira reativaCobertura BiorremediaçãoOxidação química OutrosEncapsulamento Barreiras retensãoLavagem Fitorremediação

http://www.cetesb.sp.gov.br/Solo/areas_contaminadas/relacao_areas.aspDados de novembro de 2006

ContaminantesContaminantes e e tratamentos tratamentos

São Paulo São Paulo -- BRBR

33%

32%

19%

6%5%Aromáticos Combustíveis PAHsMetais DNAPLs OutrosInorgânicos Fenóis halogenados BiocidasFtalatos Radionuclídeos MicrobiológicosAminas

BOMBEAMENTO E TRATAMENTO:BOMBEAMENTO E TRATAMENTO:RemediaçãoRemediação de Aqüíferos Intensificada por de Aqüíferos Intensificada por SurfactantesSurfactantes (SEAR)(SEAR)

Solução desurfactante

Poço deinjeção

Poço deretirada

Solução de surfactante+ NAPLs

Solução desurfactante

Poço deinjeção

Poço deretirada

Solução de surfactante+ NAPLs

0,091 – 4,4Custo de operação anual (milhões US$)0,25 – 15Investimento (milhões US$)6 – 1.980Volume tratado por ano (milhões L)

1 – 10Anos de operação do sistema

OBJETIVOSOBJETIVOS

Desenvolver e implementar procedimentos sistemáticos de tecnologias de remediação intensificadas por surfactantes.

Identificar surfactantes e formulações de surfactanteseficientes e ambientalmente aceitáveis para a SEAR.

Investigar a influência do tipo de DNAPLs, do corante orgânico utilizado e de parâmetros como a temperatura, a presença de sais e o pH do meio aquoso na solubilização de DNAPLs por surfactantes.

METODOLOGIA: testes de bancadaMETODOLOGIA: testes de bancadaPreparação da solução de surfactante nas condições desejadas de pH, dureza e/outemperatura.Contaminação da fase aquosa com tetracloretode carbono corado com Blue 59, Oil Blue, Oil Redou Sudan IV.Agitação ocasional por 24h e repouso por 24h.Obtenção de espectros de absorbância na região do UV-visível das fases aquosas das amostras, após 48h de contato.

Surfactante+ H2O

Organoclorado+ corante

48 hAgitaçãoocasional

Inspeçãovisual

EspectroscopiaUV/vis

Surfactante+ H2O

Organoclorado+ corante

48 hAgitaçãoocasional

Inspeçãovisual

EspectroscopiaUV/vis

Environ. Sci. Technol., 34, 1985–1990 (2000)

detectorfontes UVe VIS

Fase aquosa

0

1

2

3

4

190 390 590 790 990Comprimento de onda (nm)

Abs

orbâ

ncia

(u a

)


Fase aquosa


Fase aquosa

0

1

2

3

4


Abs

orbâ

ncia

(u a

)

0

1

2

3

0

1

2

3

4


Abs

orbâ

ncia

(u a

)

METODOLOGIA: METODOLOGIA: surfactantessurfactantes testadostestadosCATIÔNICO: brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB)

ANIÔNICO: dodecilsulfato de sódio (SDS)

NÃO-IÔNICO: monoestearato de sorbitan etoxilado, 20 OE (Tween 60)

-

+

RESULTADOS: emulsificação ou solubilizaçãoRESULTADOS: emulsificação ou solubilização

Espalhamento de luz(emulsificação da fase orgânica)

Absorção de luz(solubilização da fase orgânica)

CCl4/Oil Blue e fase aquosa com 2,5% m/v de Brij 76, 48 h

CCl4/Oil Red e fase aquosa com 2,5% m/v de Aromox, 48 h

0,00,51,01,52,02,53,03,54,0


Abs

orbâ

ncia

(ua)

Fase aquosa

CCl4/Oil Red0,00,51,01,52,02,53,03,54,0


Abs

orbâ

ncia

(u a

)

CCl4/Oil Blue

Fase aquosa

DNAPL: tetracloreto de carbono

RESULTADOS: influência do coranteRESULTADOS: influência do coranteDesempenho de solubilização por soluções 2,5% m/v de surfactantes

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

CTAB

SDS

TRITON X100

TWEEN 80

SUDAN IV BLUE 59 OIL RED OIL BLUE

Surf

acta

nte

Absorbância (u.a.)

RESULTADOS: influência da DNAPL e do coranteRESULTADOS: influência da DNAPL e do corante

Corante Oil Red

Corante Oil Blue

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Abs.u.a.)

TWEEN 60 CTAB TWEEN 80 SDS

Surfactante

CCl4 CHCl3C2H4Cl4

Abs

orbâ

ncia

(u.a

.)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

bs. .a.)

TWEEN 60 CTAB TWEEN 80 SDS

Surfactante

Abs

orbâ

ncia

(u.a

.)

CCl4 CHCl3C2H4Cl4

Desempenho de solubilização por soluções 2,5% m/v de surfactantes

Erro experimental ≈ 10%

RESULTADOS: misturas de RESULTADOS: misturas de surfactantessurfactantes

DNAPL: tetracloreto de carbono Corante: Oil Blue N

Desempenho de solubilização por soluções 2,5% m/v do surfactante ou 1,25 + 1,25% m/v de cada surfactante

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

CTAB

SDS

CTAPS

Brij56 T20

T40

CTAB+Brij

56Brij

56+T

20Brij

56+S

DS

CTAPS+Brij

56T4

0+SD

SBrij

76+T

40TX

100+

CTAB

TX10

0+SDS

Abs

orbâ

ncia

(u.a

.)

Efluentes retirados durante a lavagem de uma coluna de areia contaminada com CCl4/Oil Red

RESULTADOS: misturas de RESULTADOS: misturas de surfactantessurfactantes

Solução de 2,5% SDS m/v

Solução de 1,25% SDS + 1,25% Brij 56 m/v

Água deionizada

Imazaki, Coelho, Peres & Souza, XIV CABAS (2006).

RESULTADOS: influência do pHRESULTADOS: influência do pHFaixas ótimas de pHs para atuação de cada surfactante.

DNAPL: tetracloreto de carbonoCorante: Oil Red O

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

4 5 6 7 8 9pH

Abs

orbâ

ncia

(u.a

.)TX 100

CTAB

SDS

TWEEN 80

TWEEN 40

TWEEN 20

RESULTADOS: influência da durezaRESULTADOS: influência da durezaFaixas ótimas de dureza para a atuação do surfactante.


0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

100 200 300 400 500Dureza (mg/L)

Abs

orbâ

ncia

(u.a

.)

CTAB

SDS

TWEEN 80

TWEEN 40TWEEN 20

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

10 15 20 25 30Temperatura (oC)

Abs

orbâ

ncia

(u.a

.)

RESULTADOS: influência da temperaturaRESULTADOS: influência da temperaturaFaixas ótimas de temperatura para atuação do surfactante.


TX 100

CTAB

SDS

TWEEN 80

TWEEN 40

TWEEN 20

RESULTADOS: planejamento fatorial 2RESULTADOS: planejamento fatorial 233

0,240,140,14(+)(+)(+)80,290,100,20(+)(-)(+)70,200,120,20(-)(+)(+)60,300,120,23(-)(-)(+)50,330,110,16(+)(+)(-)40,310,110,20(+)(-)(-)30,310,070,18(-)(+)(-)20,290,080,18(-)(-)(-)1

Triton X100SDSCTABTemperaturaDurezapHExperimento

RespostasVariáveis

4020Temperatura (oC)25050[CaCO3] (mg.L-1)95pH

Nível (+)Nível (-)Variável

CONCLUSÕESCONCLUSÕESTestes realizados em escala de laboratório são úteis para avaliar a eficiência de surfactantes na remoção de DNAPLs de sites contaminados, quando consideradas as características do teste e do meio onde serão utilizados.

O tamanho, a forma, a hidratação e o grau de ionização das micelas, determinam a afinidade e o espaço disponível para a solubilização do contaminante e, portanto, o desempenho do surfactante em diferentes meios.

O planejamento fatorial permite a otimização das condições para a solubilização de uma DNAPL, evidenciando as interações entre as variáveis que afetam o desempenho do surfactante.

Comissão Organizadora do V SeminárioPIBIC/CNPq, PUC-Campinas

FAPESP (03/12529-4), CNPq (310347/2006-8)

AgradecimentosAgradecimentos

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE SURFACTANTES PARA A...

Documents

Transcript of AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE SURFACTANTES PARA A...