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
Tanque dearmazenagem
Lente deLNAPLs
Plumacontaminada
Nível daágua
Fluxo da águasubterrânea
LNAPLs
Fluxo Lente deLNAPLs
Plumacontaminada
DNAPLsTanque de
armazenagem
Lente deDNAPLs
Nível daágua
Plumacontaminada
Fluxo da águasubterrânea
Tanque dearmazenagem
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
)
detectorfontes UVe VIS
Fase aquosa
detectorfontes UVe VIS
Fase aquosa
0
1
2
3
4
190 390 590 790 990Comprimento de onda (nm)
Abs
orbâ
ncia
(u a
)
0
1
2
3
0
1
2
3
4
190 390 590 790 990Comprimento de onda (nm)
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
190 390 590 790 990Comprimento de onda (nm)
Abs
orbâ
ncia
(ua)
Fase aquosa
CCl4/Oil Red0,00,51,01,52,02,53,03,54,0
200 400 600 800 1000Comprimento de onda (nm)
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.
DNAPL: tetracloreto de carbonoCorante: Oil Red O
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.
DNAPL: tetracloreto de carbonoCorante: Oil Red O
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