Oxidação Química In Situ
Sander Eskes
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”
Vantagem principal: Não há produtos de degradação
persistentes e perigosos
Aplicação no campo – Poços de Injeção
Seção
Fluxo de Água Subterrânea
Em Planta
Fluxo de Água Subterrânea
Aplicação no campo – Direct Push
(Geoprobe)
Limitado pela profundidade e tipo de
solo
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.
Cor de Permanganato
Concentração de permanganato em miligramas de KMnO4 / Liter = ppm
0.5
1
5
10
Limite de detecção visível ~ 0.25 ppm (lab)
Limite de saturação de cor ~ 100 ppm
25
50
100
Testes de Demanda de Oxidante do Solo (SOD)
Solo que tem apresentar baixa SOD para o ISCO ser eficaz
Resultados do teste de SOD no Estado de São Paulo
1)
Sedimentos aluviais (Terciário) - São José dos Campos
prof. de 6 a 9 m: 0.04 - 0.08 gr KMnO4 / kg solo
prof. de 9 a 12 m: 0.15 - 0.34 gr KMnO4 / kg solo
Solo de alteração – Cotia
prof. de 25 a 35 m: 0.13 - 0.54 gr KMnO4 / kg solo
Sedimentos aluviais (Terciário) – Limeira
prof. de 10 a 20 m: 0.29 - 0.86 gr KMnO4 / kg solo
SOD média = 0.3 gr KMnO4 /kg solo
1) Eskes (2004)
Os três fatores mais importantes para um projeto de ISCO:
1.
2.
3.
Contato
Contato
Contato
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
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
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
Solo de alteração de rocha metamórfica
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): 15 000 mg/L
Oxidantes tem que apresentar boa estabilidade para o ISCO ser eficaz
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, CH2Cl2
CHCl3
TCA, CT,
CHCl3, DCA,
CB, CH2Cl2
DCA, CH2Cl2,
CHCl3
DCA, CH2Cl2,
CHCl3, TCA,
CT
TCA, CT
Performance de oxidantes com outros contaminantes
Fenton's
Permanganato
Persulfato de Sódio + Fe *)
B
H
NR
H
TEX
H
H
H
PAHs
M
H
M
Fenois
H
H
H
Explosivos
M
H
M
PCBs
L
L
L
Pesticidas
L
M
M
Persulfato de Sódio + Calor
H
H
H
H
H
H
H
Ozonio
M
M
H
H
H
H
H
*) Hoje em dia o Persulfato de Sódio alcalino (pH = 11) é também usado bastante
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”
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(OH)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)
EHC™
EZVI ™
Evolução das tecnologias utilizando ZVI
Clay
ZVI
Clay
Funnel And Gate (cavaco de ferro)
Iron-sand barrier (microscale iron)
Hydraulic Fracturing with iron-sand
Injectable iron (micro scale to
nano scale iron)
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.