60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

A contaminação de solo e das águas subterrâneas com hidrocarbonetos de petróleo tem causado grande preocupação nas últimas décadas em países industrializados e em desenvolvimento. Fases líquidas não-aquosas (NAPLs) são formadas por compostos orgânicos líquidos, que existem como fases distintas e imiscíveis em contato com a água. As fases líquidas não-aquosas são chamadas de LNAPLs quando são mais leves do que a água. LNAPLs representam fontes potenciais de contaminação das águas subterrâneas em muitas áreas, pois se acumulam na forma de plumas sobre a água, movendo-se na mesma direção do gradiente hidráulico, podendo sofrer dissolução e volatilização no subsolo. Sistemas convencionais de contenção hidráulica, como os de “bombeamento e tratamento”, são comumente utilizados no tratamento de aqüíferos contaminados. A remediação de aqüíferos intensificada por surfactantes (surfactant-enhanced aquifer remediation – SEAR) é uma tecnologia alternativa que pode aumentar a eficiência do sistema de “bombeamento e tratamento”, pois surfactantes aumentam a solubilidade aparente das LNAPLs, facilitando a extração destes contaminantes. O objetivo deste trabalho foi analisar a influência de parâmetros como pH, dureza e temperatura no desempenho de surfactantes para a solubilização de LNAPLs.

METODOLOGIA:

O desempenho dos surfactantes na solubilização de LNAPLs foi avaliado em diferentes condições de pH, dureza e temperatura. Os surfactantes não-iônicos testados foram os álcoois etoxilados (Tween 20, 40 e 80) e o octilfenol etoxilado (Triton X-100). O surfactante catiônico testado foi o brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB) e aniônico foi o dodecilsulfato de sódio (SDS). N-decano (C₁₂H₂₂) e tolueno (C₇H₈) foram as LNAPLs escolhidas para os testes. O corante hidrofóbico Oil Blue N (1,4-di(pentilamino)antraquinona), foi usado para identificar a solubilização do contaminante na fase aquosa. Soluções contendo 2,5% m/v de surfactante foram preparadas utilizando-se água deionizada (Mili-Q) nas condições desejadas. Foram adicionadas 10 gotas de n-decano ou tolueno corado a cada uma das soluções, os frascos foram agitados durante 24h e, então, mantidos em repouso por mais 24h. A seguir, foram obtidos espectros de absorção na região do visível das fases aquosas, utilizando-se um espectrofotômetro HP 8351. A extensão da solubilização das LNAPLs pelos surfactantes foi avaliada através da medida das absorbâncias no comprimento de onda característico do corante, que é proporcional à quantidade de fase orgânica presente no interior das micelas do surfactante na fase aquosa.

RESULTADOS:

De modo geral, os surfactantes testados possuem uma faixa ótima de atuação com o pH na região neutra a alcalina. Esta situação não é favorável à remediação em solos com alta acidez, como é o caso dos solos agrícolas brasileiros. Provavelmente, o aumento do pH no meio aquoso diminui a hidratação das micelas, facilitando assim a inserção dos contaminantes orgânicos nos agregados micelares. Com o aumento da concentração de sais no meio aquoso, micelas grandes podem ser formadas devido a um aumento na atração inter-micelar, o que faz com que a incorporação do tolueno seja favorecida. A incorporação dos compostos orgânicos testados é mais fácil em micelas catiônicas, porém em durezas e pHs elevados pode ocorrer uma substituição dos contra-íons Br^- da camada de Stern das micelas de CTAB por íons OH^- e CO₃^2-, menos fortemente ligados, o que dificulta a incorporação dos contaminantes. No caso do SDS, a substituição de contra-íons Na⁺ por íons H⁺ ou Ca²⁺ facilita a incorporação dos contaminantes, uma vez que a interação entre íons Ca²⁺ e as micelas é exotérmica, indicando uma situação eletrostática favorável. Com o aumento da temperatura, a hidratação das micelas dos surfactantes diminui, favorecendo a solubilização dos contaminantes na fase micelar.

CONCLUSÕES:

Verifica-se que cada tipo de surfactante possui desempenho diferente quando o contaminante, a temperatura, o pH e a força iônica do meio são alterados. CTAB e Triton X-100 são os surfactantes mais eficientes na solubilização de decano e tolueno em praticamente todas as condições testadas. 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 nos diferentes meios aquosos testados. Temperaturas mais altas facilitam a incorporação dos contaminantes nas micelas dos surfactantes, principalmente no caso dos surfactantes não-iônicos. Através de testes simples, realizados em escala de laboratório, é possível classificar o desempenho de surfactantes na remoção de LNAPLs de sítios contaminados. Os testes realizados mostram a influência das características da LNAPL e do meio aquoso, no qual deverá ser feita a aplicação de um determinado surfactante, sobre o seu desempenho na solubilização.

Instituição de fomento: PIBIC/CNPq, FAPESP, CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: LNAPLs, Surfactantes, Remediação

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