Remediação de águas subterrâneas contaminadas com cromo (VI) por meio de uso de turfa e lama vermelha
Data
2015-07-13
Autores
Santos, Marilia Mayumi Augusto dos 
Orientadores
Shinzato, Mirian Chieko
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
The contamination of aquifers by hexavalent chromium has been increasing in recent years, due to the intense industrial activity. The remediation of groundwater is based on conventional processes where Cr(VI) (highly toxic and mobile) is reduced to Cr(III) (more stable and less toxic in trace concentrations) which is precipitated as hydroxides. This study was motivated by an actual case of CR(VI) aquifer contamination within the watershed protection area of Billings, located in Diadema (SP). The objective is to experimentally evaluate the use of two alternative materials such as red mud (alumina?s residue production from bauxite) and peat, the in-situ treatment (in permeable reactive barriers) of CR(VI) contaminated groundwater. The main characteristics and properties of these materials were investigated to verify the removal capacity of Cr(VI). Batch tests were conducted using solutions of Cr(VI) prepared with deionized water and underground water. The efficiency of the red mud in the CR(VI) removal was affected by the alkalinity of the material which did not favor neither adsorption nor the reduction of Cr(VI) solution. The studied peat performed better behavior, by a high organic matter content (35.4%), responsible for the CR(VI) reduction and the CR(III) complexation. In conditions observed in underground water (pH approximately 6), it was found that the predominant cation exchange process and that the mechanism of reduction of Cr(VI) is very slow, but increases with time. In general, each gram of peat removed approximately 0.4 mg and 1 mg of Cr(VI) in 1 day of contact with solutions prepared respectively with distilled water and underground water. This removal increased to about 2 mg g-1 in 5 days in both solutions. It was observed that this efficiency is also affected by the pH environmental conditions: pH of groundwater (around 6), the removal efficiency of Cr(VI) by peat was 30%, whereas at pH 2, around 95%. This happens due to Cr(VI) be easily reduced to Cr(III) in acid media. It also tested the Cr(VI) removal efficiency by peat in fixed bed columns reactive barriers to simulate this test it was observed that each gram of peat removes 1.7 mg Cr(VI). It is still a half-life of about 4.4 hours. The results of this study suggest that organic matter of peat promotes the reduction of Cr(VI) to Cr(III), which is then adsorbed by the components of peat and also complexed to organic substances of such material.
A contaminação dos aquíferos por cromo hexavalente vem aumentando nos últimos anos, em virtude da intensa atividade industrial. A remediação dessas águas se baseia em processos convencionais onde o Cr(VI) (altamente móvel e tóxico) é reduzido à Cr(III) (mais estável e menos tóxico em concentrações traço) que é precipitado na forma de hidróxidos. Neste estudo teve como motivação um caso real de contaminação de aquífero por Cr(VI) dentro da área de proteção de manancial da Represa Billings, localizada em Diadema (SP). O objetivo do trabalho é avaliar experimentalmente o uso de dois materiais alternativos, como a lama vermelha (resíduo da produção de alumina a partir do bauxito) e a turfa, no tratamento in-situ (em barreiras reativas permeáveis) de águas subterrâneas contaminadas com Cr(VI). Investigou-se as principais características e propriedades desses materiais, para verificar a capacidade de remoção de Cr(VI). Foram realizados testes em batelada, utilizando soluções de Cr(VI) preparadas com água deionizada e água subterrânea. A eficiência da lama vermelha na remoção de Cr(VI) foi afetada pela alcalinidade do material, que não favoreceu nem a adsorção e nem a redução do Cr(VI) em solução. A turfa estudada apresentou melhor desempenho, por apresentar elevado teor de matéria orgânica (35,4%), responsável pela redução do Cr(VI) e complexação do Cr(III). Nas condições observadas na água subterrânea (pH em torno de 6), verificou-se que predomina o processo de troca catiônica e que o mecanismo de redução do Cr(VI) é muito lento, porém aumenta com o tempo. De forma geral, cada grama de turfa removeu cerca de 0,4 mg e 1 mg de Cr(VI) em 1 dia de contato com soluções preparadas, respectivamente, com água subterrânea e água destilada. Essa remoção aumentou para cerca de 2 mg g-1 em 5 dias em ambas soluções. Observou-se que essa eficiência também é afetada pelas condições de pH do meio: em pH da água subterrânea (em torno de 6), a eficiência de remoção de Cr(VI) pela turfa foi de 30%, enquanto que em pH 2, em torno de 95%. Isso se deve ao fato do Cr(VI) ser mais facilmente reduzido a Cr(III) em meios ácidos. Testou-se também a eficiência de remoção do Cr(VI) pela turfa em colunas de leito fixo para simular barreiras reativas nesse teste observou-se que cada grama de turfa remove 1,7 mg de Cr(VI). Verificou-se ainda uma meia-vida de cerca de 4,4 horas. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a matéria orgânica da turfa promove a redução de Cr(VI) a Cr(III), que é então adsorvida pelos componentes da turfa e também complexado às substâncias orgânicas desse material.
A contaminação dos aquíferos por cromo hexavalente vem aumentando nos últimos anos, em virtude da intensa atividade industrial. A remediação dessas águas se baseia em processos convencionais onde o Cr(VI) (altamente móvel e tóxico) é reduzido à Cr(III) (mais estável e menos tóxico em concentrações traço) que é precipitado na forma de hidróxidos. Neste estudo teve como motivação um caso real de contaminação de aquífero por Cr(VI) dentro da área de proteção de manancial da Represa Billings, localizada em Diadema (SP). O objetivo do trabalho é avaliar experimentalmente o uso de dois materiais alternativos, como a lama vermelha (resíduo da produção de alumina a partir do bauxito) e a turfa, no tratamento in-situ (em barreiras reativas permeáveis) de águas subterrâneas contaminadas com Cr(VI). Investigou-se as principais características e propriedades desses materiais, para verificar a capacidade de remoção de Cr(VI). Foram realizados testes em batelada, utilizando soluções de Cr(VI) preparadas com água deionizada e água subterrânea. A eficiência da lama vermelha na remoção de Cr(VI) foi afetada pela alcalinidade do material, que não favoreceu nem a adsorção e nem a redução do Cr(VI) em solução. A turfa estudada apresentou melhor desempenho, por apresentar elevado teor de matéria orgânica (35,4%), responsável pela redução do Cr(VI) e complexação do Cr(III). Nas condições observadas na água subterrânea (pH em torno de 6), verificou-se que predomina o processo de troca catiônica e que o mecanismo de redução do Cr(VI) é muito lento, porém aumenta com o tempo. De forma geral, cada grama de turfa removeu cerca de 0,4 mg e 1 mg de Cr(VI) em 1 dia de contato com soluções preparadas, respectivamente, com água subterrânea e água destilada. Essa remoção aumentou para cerca de 2 mg g-1 em 5 dias em ambas soluções. Observou-se que essa eficiência também é afetada pelas condições de pH do meio: em pH da água subterrânea (em torno de 6), a eficiência de remoção de Cr(VI) pela turfa foi de 30%, enquanto que em pH 2, em torno de 95%. Isso se deve ao fato do Cr(VI) ser mais facilmente reduzido a Cr(III) em meios ácidos. Testou-se também a eficiência de remoção do Cr(VI) pela turfa em colunas de leito fixo para simular barreiras reativas nesse teste observou-se que cada grama de turfa remove 1,7 mg de Cr(VI). Verificou-se ainda uma meia-vida de cerca de 4,4 horas. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a matéria orgânica da turfa promove a redução de Cr(VI) a Cr(III), que é então adsorvida pelos componentes da turfa e também complexado às substâncias orgânicas desse material.
Descrição
Citação
SANTOS, Marilia Mayumi Augusto dos. Remediação de águas subterrâneas contaminadas com cromo (vi) por meio de uso de turfa e lama vermelha. 2015. 99 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2015.