Oxidação Química In Situ

Sander Eskes

Oxidação Química In SituDefinição: 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

Fluxo de Água Subterrânea Fluxo de Água Subterrânea

Seção Em Planta

Aplicação no campo – Direct Push (Geoprobe)

Limitado pela profundidade e tipo de solo

Sistema de DosagemOxidantes :

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

0.5 1 5 10 25 50 100

Limite de detecção visível ~ 0.25 ppm (lab)Limite de saturação de cor ~ 100 ppm

Concentração de permanganato em miligramas de KMnO4 / Liter = ppm

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 Camposprof. 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 – Cotiaprof. de 25 a 35 m: 0.13 - 0.54 gr KMnO4 / kg solo

Sedimentos aluviais (Terciário) – Limeiraprof. de 10 a 20 m: 0.29 - 0.86 gr KMnO4 / kg solo

SOD média = 0.3 gr KMnO4 /kg solo

1) Eskes (2004)

1. Contato2. Contato3. Contato

Os três fatores mais importantes para um projeto de ISCO:

Transporte de contaminantes em meios porososModelo conceitual: “Double porosity model” apresenta porosidade “móvel” e “imóvel”

1. Advecção através de fraturas 2. Difusão no matriz rochoso

Abordagem tradicional através de bombeamentoGradiente 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 SituGradiente 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 Mais ou menos tratável

Não-tratável

Fenton's PCE, TCE, DCE, VC, CB

DCA, CH2Cl2 TCA, CT, CHCl3

PermanganatoPCE, TCE, DCE, VC,

TCA, CT, CHCl3, DCA, CB, CH2Cl2

Persulfato + Fe PCE, TCE, DCE, VC, CB

DCA, CH2Cl2, CHCl3

TCA, CT

Persulfato + calor

All CVOCs

OzonioPCE, TCE, DCE, VC, CB

DCA, CH2Cl2, CHCl3, TCA, CT

Performance de oxidantes com outros contaminantes

B TEX PAHs Fenois Explosivos PCBs PesticidasFenton's H H M H M L LPermanganato NR H H H H L MPersulfato de Sódio + Fe *) H H M H M L 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 SituDefinição: Introdução no aqüífero de um composto químico capaz de reduzir os contaminantes na fase dissolvida

Nomes Alternativos: “In Situ Chemical Reduction”, “ISCR”

Agentes RedutoresFerro Zero-Valente

Cavaco de ferro

Micro partículas

Nano partículas

Ferro(II) solúvelNatural

Pirito (FeS2 gerando Fe2+ por dissociação)

Minerais de hidróxido de ferro (redução de Fe(OH)3)

ManipuladoAtravés 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

Funnel And Gate (cavaco de ferro)

Clay ZVI Clay

Iron-sand barrier (microscale iron)

Hydraulic Fracturing with iron-sand

Injectable iron (micro scale to nano scale iron)

• 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.

Resumo