Breakthrough curve Curva de ruptura

de um meio poroso

O principio da técnica de remediação baseada nos processos oxidativos avançados, como anteriormente explicado, se baseia na injeção de um determinado oxidante nas zonas tanto saturada como insaturada do solo, para que o mesmo percole

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22 através destas regiões entrando em contato com o contaminante de interesse e, conseqüentemente, promovendo a oxidação do mesmo. Por este motivo é de fundamental importância estudos de percolação de solutos pelo meio poroso em questão e para isto, é necessário o desenvolvimento de técnicas que possibilitem a visualização desta percolação, seja em experimentos realizados em laboratório ou em experimentos realizados in-situ.

Existem técnicas que têm a capacidade de monitoramento do transporte de um soluto por um meio poroso, mas a maioria delas utiliza instrumentos complexos com impossibilidade de aplicação in-situ e mesmo aqueles instrumentos com possibilidade de estudos in-situ, os mesmos são incapazes de serem realizados em experimentos em regiões mais profundas da zona insaturada do solo.

Uma técnica muito utilizada para este determinado tipo de estudo de percolação está baseado na utilização da ressonância magnética nuclear (RMN). Esta técnica é muito eficiente para este tipo de experimento, sendo que a principal limitação está na dificuldade da sua utilização para ensaios realizados in-situ. Por exemplo, Chen e colaboradores (2002) utilizaram RMN para estudar, entre outros casos, fluxo e transporte de fluídos em um meio poroso. O ensaio consistiu do monitoramento da infiltração de uma solução por uma coluna com diâmetro de 2,5 cm preenchida com grânulos de vidro com diâmetro entre 0,13 e 0,32 mm. Os resultados serviram para inferir a respeito da utilização da ressonância como ferramenta para obter informações estruturais do meio poroso assim como da distribuição de um fluído por este meio.

Van As e Van Dusschoten (1997) fizeram uma revisão dos vários parâmetros que podem ser analisados através da utilização de RMN em sistemas micro-porosos tais como: o tamanho dos poros em meio saturados com água, processos de transporte de água ou outro fluído, moléculas e íons dissolvidos por um meio poroso e o teor de água em solos, baseados em imagens de densidade de prótons.

Outro trabalho que utiliza a RMN para estudos em coluna foi desenvolvido por Oswald e colaboradores (1997). Neste estudo, foram realizados experimentos com objetivo de obter informações qualitativas e quantitativas a respeito do transporte em três dimensões de um fluído em um meio poroso, através do acompanhamento da

23 percolação de um traçador (CuSO4) em uma coluna com 19 cm de diâmetro e 28,8 cm de comprimento, preenchida, também, com grânulos de vidro.

Ainda utilizando esta técnica de visualização, Gladden e colaboradores (2003) avaliaram, além do transporte de um soluto por um meio poroso, as reações químicas que acontecem quando se faz passar ácido acético através de uma coluna contendo uma resina de troca iônica formada por partículas com diâmetro de 600-850 µm.

Outra técnica também utilizada para o estudo do transporte de solutos por um meio poroso baseia-se na visualização de imagens através da tomografia. Como exemplo, Betson e colaboradores (2005) realizaram um experimento para avaliar a difusão simultânea de vários íons com estados de valência diferentes (Cs+, Ba2+ e La3+) presentes em amostras contidas em pequenos blocos com 1,5 cm de comprimento e 1,0 cm de diâmetro.

Khalili e colaboradores (1998) também utilizaram esta técnica para obter dados que possibilitem o entendimento dos processos de transporte envolvidos entre a interface existente entre as águas intersticiais dos sedimentos marinhos e a coluna d’água para avaliar as trocas existentes, por exemplo, de nutrientes, toxinas e outros solutos. O experimento consistiu de um cilindro com 15 cm de comprimento e 10 cm de diâmetro preenchido com sedimento (meio poroso) saturado com água misturada com um traçador (fluordeoxi-glicose). Este cilindro foi colocado dentro de um tomógrafo que monitorou o movimento (transporte) deste traçador através destas duas fases.

Esta técnica de visualização também foi utilizada por Goldstein e colaboradores (2007) para obter informações sobre movimento, retenção e dissolução de fase livre não aquosa (FLNA) em colunas preenchidas com solo (meio poroso). O ensaio consistiu em fazer passar a fase livre, constituída de octanol, benzeno, tolueno, metanol, diclorometano, percloroetileno (PCE) e dibromoclorometano (DBE), através de uma coluna com 2,5 cm de diâmetro e 4,5 cm de comprimento, contendo o meio poroso. Como traçador e, para facilitar a visualização do movimento da fase livre, a esta foi adicionada um corante solúvel de coloração vermelha.

O monitoramento da percolação utilizando a técnica de injeção de traçadores no meio poroso com visualização por câmeras de alta resolução foi realizada por Zinn e colaboradores (2004). Os autores avaliaram o transporte de solutos envolvidos em

24 sistemas contendo dois tipos de meio poroso com diferentes condutividades hidráulicas. O experimento consistiu de três colunas com 40 cm de altura e 20 cm de largura contendo cada uma dois tipos diferentes de meio poroso. Foram utilizados três tipos diferentes de traçadores: baixo contraste para avaliar a macrodispersão, contraste intermediário, para avaliar o transporte ocasionado por advecção e alto contraste, para avaliar o transporte regido pela difusão. Em um lado da coluna foi acoplada uma fonte de luz potente e no outro lado foi colocada a câmera de alta resolução para monitorar o transporte através do acompanhamento da luz emitida pelo traçador.

Utilizando esta mesma técnica de visualização para estudo de transporte, Huang e colaboradores (2002) fizeram um ensaio utilizando uma coluna de 18 cm de largura e 28 cm de altura contendo um material poroso. Neste meio foi passada água contendo um traçador colorido (fluoresceina de sódio), sendo que em um lado da coluna foi colocada uma fonte de radiação ultravioleta (UV) e do outro lado uma câmera de alta resolução para captar a imagem formada pelo traçador.

Ainda dentro desta técnica de visualização, Gramling e colaboradores (2002) realizaram um experimento cujo monitoramento da percolação foi realizado em uma coluna de 36 cm de altura por 5,5 cm de largura, através da passagem de CuSO4 por um meio poroso contendo EDTA4-. A reação entre estas duas espécies produz CuEDTA2-, um produto com coloração azul escuro forte, sendo que o mesmo foi monitorado também através da imagem captada por uma câmera de alta resolução.

Todas estas técnicas aqui citadas demonstram serem eficientes para o estudo da difusão em meio poroso, porém a maior limitação está no fato da impossibilidade da utilização das mesmas para experimentos realizados in-situ, devido, principalmente, à dificuldade de transporte dos equipamentos para o local de estudo, assim como devido a impossibilidade de estudo em regiões mais profundas da zona insaturada do solo. .