Oxidação Química In Situ. Sander Eskes

Transcrição

1 Oxidação Química In Situ Sander Eskes

2 Oxidação Química In Situ Definição: Introdução no aqüífero um composto químico capaz de oxidar os contaminantes na fase dissolvida, fase adsorvida e fase residual Nomes Alternativos: In Situ Chemical Oxidation, ISCO

3 Vantagem principal: Não há produtos de degradação persistentes e perigosos

4 Aplicação no campo Poços de Injeção Seção Fluxo de Água Subterrânea Em Planta Fluxo de Água Subterrânea

5 Aplicação no campo Direct Push (Geoprobe) Limitado pela profundidade e tipo de solo

6 Sistema de Dosagem Oxidantes : Permanganato (injetado como líquido) não requer ativação; Persulfato (injetado como líquido) ativado por calor (45 Co) ou por um catalisador; Peróxido de hidrogênio (injetado como líquido) ativado por um catalisador (e.g. Fentox ); Ozônio (injetado como gás) não requer ativação.

7 Cor de Permanganato Concentração de permanganato em miligramas de KMnO4 / Liter = ppm Limite de detecção visível ~ 0.25 ppm (lab) Limite de saturação de cor ~ 100 ppm

8 Testes de Demanda de Oxidante do Solo (SOD) Solo que tem apresentar baixa SOD para o ISCO ser eficaz

9 Resultados do teste de SOD no Estado de São Paulo 1) Sedimentos aluviais (Terciário) - São José dos Campos prof. de 6 a 9 m: gr KMnO4 / kg solo prof. de 9 a 12 m: gr KMnO4 / kg solo Solo de alteração Cotia prof. de 25 a 35 m: gr KMnO4 / kg solo Sedimentos aluviais (Terciário) Limeira prof. de 10 a 20 m: gr KMnO4 / kg solo SOD média = 0.3 gr KMnO4 /kg solo 1) Eskes (2004)

10 Os três fatores mais importantes para um projeto de ISCO: Contato Contato Contato

11 Transporte de contaminantes em meios porosos Modelo conceitual: Double porosity model apresenta porosidade móvel e imóvel 1. Advecção através de fraturas 2. Difusão no matriz rochoso

12 Abordagem tradicional através de bombeamento Gradiente de difusão diminui com tempo, resultando em tailing e rebound 1. Situação antes da remediação 2. Inicio da remediação 3. Final da remediação

13 Abordagem através da Oxidação Química In Situ Gradiente de difusão do oxidante permanece alto, resultando na destruição do contaminante nas fraturas e no matriz rochoso 1. Situação antes da remediação 2. Inicio da remediação 3. Final da remediação

14 Solo de alteração de rocha metamórfica

15 Distribuição de Permanganato no Aqüífero 1 Mês após a Injeção 1 (azul), 10 (verde), 100 (amarelo), 1000 (marrom) mg/l linhas de contorno de KMnO4 Concentração de injeção (pontos brancos): mg/l Oxidantes tem que apresentar boa estabilidade para o ISCO ser eficaz

16 Tratabilidade de CVOCs Oxidante Tratável Fenton's PCE, TCE, DCE, VC, CB Permanganato PCE, TCE, DCE, VC, Persulfato + Fe PCE, TCE, DCE, VC, CB Persulfato + calor All CVOCs Ozonio PCE, TCE, DCE, VC, CB Mais ou Não-tratável menos tratável TCA, CT, DCA, C2Cl2 CCl3 TCA, CT, CCl3, DCA, CB, C2Cl2 DCA, C2Cl2, CCl3 DCA, C2Cl2, CCl3, TCA, CT TCA, CT

17 Performance de oxidantes com outros contaminantes Fenton's Permanganato Persulfato de Sódio + Fe *) B NR TEX PAs M M Fenois Explosivos M M PCBs L L L Pesticidas L M M Persulfato de Sódio + Calor Ozonio M M *) oje em dia o Persulfato de Sódio alcalino (p = 11) é também usado bastante

18 O Outro lado da moeda: Redução Química In Situ Definição: Introdução no aqüífero de um composto químico capaz de reduzir os contaminantes na fase dissolvida Nomes Alternativos: In Situ Chemical Reduction, ISCR

19 Agentes Redutores Ferro Zero-Valente Cavaco de ferro Micro partículas Nano partículas Ferro(II) solúvel Natural Pirito (FeS2 gerando Fe2+ por dissociação) Minerais de hidróxido de ferro (redução de Fe(O)3) Manipulado Através da injeção de Ditionito de Sódio (Na2S2O4) agindo como agente redutor Ferro (II) criado por processo biológicos Bio-Iron (combinação de ferro zero valente e um substrato orgânico) EC EZVI

20 Evolução das tecnologias utilizando ZVI Clay ZVI Clay Funnel And Gate (cavaco de ferro) Iron-sand barrier (microscale iron) ydraulic Fracturing with iron-sand Injectable iron (micro scale to nano scale iron)

21 Resumo Vantagens ISCO Processo relativamente rápido; Não há produtos intermediários; ISCR pode ser utilizado como um processo complementar; Desvantagens ISCO Não é apropriado para todos os compostos e/ou sites (SOD tem que ser baixo); Oxidantes exigem medidas adicionais de saúde e segurança ocupacional; Sucesso da metodologia depende do contato entre o oxidante e o contaminante.