Tratamento de solo contaminado com diesel utilizando peróxido de hidrogênio ativado com diatomita modificada

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Silva, C.K.O. (USP) ; Souza, A.R. (UFRN) ; Puglia, P. (UFRN) ; Chiavone-filho, O. (UFRN) ; Vianna, M.M.G.R. (USP) ; Nascimento, C.A.O. (USP)

Resumo

A disposição inadequada de contaminantes orgânicos tóxicos é a mais comum causa da poluição do solo e das águas subterrâneas. Solos e águas subterrâneas podem ser contaminados com diesel, por meio de vazamento acidental de tanques de armazenamento. Este trabalho teve como principal objetivo fazer o tratamento de solo contaminado com diesel utilizando peróxido de hidrogênio ativado com diatomita modificada. Para conhecer as melhores condições das variáveis, um planejamento fatorial foi realizado, variando a concentração do oxidante e quantidade de diatomita. De acordo com os resultados obtidos, as melhores condições foram concentração de peróxido de hidrogênio a 100 mmolL-1 de e 1 g de diatomita modificada, em que a degradação foi de 58% em 24 horas de tratamento

Palavras chaves

diatomita; peróxido de hidrogênio; diesel

Introdução

A disposição inadequada de contaminantes orgânicos tóxicos e biorrefratários é a mais comum causa da poluição do solo e das águas subterrâneas. Ao longo das últimas três décadas, as tecnologias de reparação evoluíram, e muitos deles têm o potencial para tratar uma variedade de contaminantes. Solos e águas subterrâneas podem ser contaminados com diesel por meio de vazamento acidental de tanques de armazenamento subterrâneo. Diesel tem uma volatilidade baixa, baixa solubilidade e, consequentemente, um alta afinidade com a matéria orgânica do solo e subsolo (LIANG e GUO, 2012). Os tratamentos in situ são frequentemente mais utilizados por apresentarem melhor custo-benefício do que a remediação ex situ, (PALMROTH et al, 2006). Dentre as técnicas de tratamento in situ, tem-se a oxidação química in situ (ISCO), que é uma técnica viável para a remediação de aquíferos, sedimentos e solos contaminados com poluentes orgânicos. Existem diferentes oxidantes que são utilizados na oxidação química in-situ.A eficácia da decomposição de peróxido de hidrogênio catalisada para oxidação química in situ (ISCO) do solo e da água subterrânea contaminada é bem estabilizada, em que o peróxido de hidrogênio é ativado por ferro (II), gerando radical hidroxila (•OH, espécie responsável pela degradação dos poluentes. (equação 1): Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OH− (1) O método de ativação proposto neste trabalho trata-se de um catalisador heterogêneo constituído por um material suporte (diatomita) sobre o qual é precipitada uma mistura de íons ferroso (Fe2+) e íon férrico (Fe+3) na forma de óxidos e hidróxidos de ferro. Portanto, neste trabalho, os objetivos foram preparar um material heterogêneo, com a diatomita como suporte, para ativar o peróxido de hidrogênio.

Material e métodos

Síntese e Caracterização - A modificação da diatomita foi realizada utilizando- se 100 g de diatomita bruta, na qual foi adicionada lentamente a 112 mL de uma solução aquosa contendo: Fe2(SO4)3 (366 g.L-1) e FeSO4.7H2O (183 g.L-1), em um reator de mistura intensa. Nessa suspensão foram adicionadas 220 mL de uma solução de NaOH a 5 mol.L-1. A mistura permaneceu em homogeneização por 1 hora. O material sintetizado foi lavado para remoção dos possíveis subprodutos indesejáveis formados durante a síntese e do excesso de NaOH. Após a lavagem, o material foi mantido em estufa a 60ºC por 24 horas. Após a secagem, o catalisador foi moído (desagregado), com almofariz e pistilo e depois peneirado e condicionado em frascos de vidro.Para caracterizar o material foram realizadas análises de difração e fluorescência de raio-x nas amostras de diatomita bruta e diatomita modificada. Tratamento do diesel - Para todos os ensaios, em erlenmeyers de 125 mL foram pesados 15 gramas de solo arenoso contaminado em laboratório com diesel dissolvido em hexano, obtendo concentração final de contaminação 5000 mg de diesel por kg de solo. Para o tratamento foram adicionados os volumes das soluções do oxidante e completado com água destilada até o volume de 30 mL. A quantidade de catalisador foi adicionada e o sistema foi homogeneizado, a reação foi realizada a temperatura ambiente de 28 ºC. Para estudar as melhores condições para obter maior degradação de diesel, um experimento fatorial foi realizando variando concentração de peróxido de hidrogênio e quantidade de diatomita modificada (Tabela 1) em 24 horas de reação. A determinação de carbono total residual nas amostras foi realizada utilizando o equipamento TOC- VCPH acoplado ao módulo de sólidos SSM-5000A da Shimadzu.

Resultado e discussão

Caracterização do material - De acordo com a análise de fluorescência de raio-x, os teores de íons de ferro total foram 4,78%, 17,65%, para as amostras diatomita bruta e diatomita modificada, respectivamente. Esses resultados indicam significativo aumento na quantidade de íons de ferro após a síntese. Nos resultados da análise de difração de raio-x, não foi possível detectar a presença dos óxidos ou hidróxidos de ferro formados, pois o material formou cristais em quantidades muito baixas para serem detectados, implicando em característica amorfa das diatomitas bruta e modificada. Tratamento de diesel - De acordo com os resultados apresentados na Tabela 2 e Fig. 1 que apresentam os resultados do planejamento experimental obtido em 24 horas de reação, observa-se que os melhores resultados desse planejamento fatorial foram obtidos utilizando 1 g de diatomita modificada com peróxido de hidrogênio a 100 mmolL-1, sendo a degradação de diesel nessas condições de aproximadamante de 60%. A partir desse resultado, observa-se a necessidade de aumentar o tempo de reação e de diatomita modificada e também provavelmente adicionando peróxido de hidrogênio gradativamente, uma vez que o radical hidroxila tem tempo de vida curto.

Tabela 1: Planejamento experimental fatorial.


Fig. 1: Superfície de resposta do planejamento fatorial de primeira ordem 22 para degradação de diesel. Concentração do peróxido de hidrogênio variando de 50 mmolL-1 - 100 mmolL-1 e quantidade de diatomita modificada variando de 0,5 - 1,0 g.

Conclusões

A partir dos resultados da avaliação da eficiencia do catalisador, pode-se concluir que o material sintetizado, apresenta significativas atividades catalíticas para oxidar diesel utilizando peróxido de hidrogênio como oxidante.

Agradecimentos

Referências

LIANG, C.; GUO, Y. Remediation of Diesel-Contaminated Soils Using Persulfate
Under Alkaline Condition. Water Air Soil Pollution. 2012, 223:4605–4614.

PALMROTH, M. R. T.; LANGWALDT, J.H.; AUNOLA, T.A.; GOI, A.; MÜNSTER, U. PUHAKKA, J.A.; TUHKANEN, T.A. Effect of modified Fenton’s reaction on microbial activity and removal of PAHs in creosote oil contaminated soil. Biodegradation, 2006.