Contaminação do solo

A contaminação do solo foi simulada em laboratório, uma vez que o solo contaminado real pode conter outros compostos que poderiam causar interferência no estudo.

O contaminante fenantreno foi pesado e dissolvido em hexano (solvente) em um balão de 10 mL, onde a massa de contaminante foi calculada a fim de obter concentração final de 200 mg de fenantreno por kg de solo. Em seguida, esse volume foi adicionado à massa de solo, sendo a mistura entre contaminante e solo realizada em misturador automático rotativo.

3.4.2 Ensaios em batelada

Os experimentos realizados em batelada tiveram como objetivo investigar a viabilidade da utilização do oxidante persulfato de sódio em tecnologia de remediação in situ para solo contaminado com micropoluentes orgânicos.

Para os ensaios de remediação, em cada erlenmeyer (reator) de 125 mL, foram pesados 10 gramas da amostra contaminada em laboratório com 200 mg de

fenantreno por kg de solo, sendo adicionados os volumes das soluções do oxidante e completados com água milli-Q até o volume de 20 mL.

Ensaios controles (sem adição de oxidante) foram realizados para todas as reações, nas mesmas condições de tratamento. Os experimentos foram realizados em duplicata, e o erro experimental nesse estudo foi menor do que 5%. Os ensaios foram realizados a temperatura ambiente 25 ºC.

Para avaliar a eficiência do oxidante persulfato de sódio na presença de catalisador sintetizado em condições ótimas para o tratamento do fenantreno, ensaios foram realizados utilizando persulfato de sódio a 45 g.L-1 e 1 g dos catalisadores (CAT-1, CAT-2, CAT-5 e CAT-20), durante 7 dias de tratamento.

3.4.2.1 Planejamento Experimental

Após a avaliação do melhor catalisador sintetizado, um planejamento experimental fatorial 22 foi realizado, em 168 horas de tratamento. As variáveis foram concentração do oxidante e quantidade de catalisador. As condições experimentais estão apresentadas na Tabela 4.

Tabela 4 – Planejamento experimental fatorial 2² para a degradação do fenantreno

Ensaios Valores Normalizados Valores Absolutos Catalisador Persulfato Catalisador (g) Persulfato

(g/L) 1 -1 1 0,5 45 2 1 1 1 45 3 -1 -1 0,5 25 4 1 -1 1 25 5 0 0 0,75 35 6 0 0 0,75 35 7 0 0 0,75 35

Para análise dos dados estatísticos do planejamento experimental foi utilizado o software Statistica 13.

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3.4.3 Ensaios em coluna

Os ensaios em coluna tiveram como objetivo avaliar o transporte do contaminante e a eficiência do material catalítico, uma vez que são considerados mais representativos para as condições de tratamento in situ.

Para avaliar a eficiência do oxidante persulfato de sódio na presença do catalisador sintetizado, os experimentos em coluna foram realizados nos tempos de reação de 4h e 8h, utilizando a condição ótima obtida no planejamento experimental fatorial 22, realizado previamente. Ensaios sem a adição de oxidante também foram realizados para todas as reações, nas mesmas condições de tratamento.

A coluna utilizada é a mesma do estudo de Fernandes (2014), a qual foi preenchida com 100 gramas de solo contaminado, 100 gramas de solo contaminado misturado com 10 gramas de catalisador CAT-1, e o restante do volume preenchido com solo limpo. Para os ensaios sem oxidante foram adicionados 10 gramas de catalisador entre o solo contaminado e o solo misturado, sendo este a barreira reativa, e para os ensaios com oxidante, além desta barreira, também foi adicionada outra no início da coluna, antes do solo contaminado. As camadas de solo da coluna estão representadas na Figura 4.

Os experimentos foram realizados com o auxílio de uma bomba peristáltica (Figura 5), que injeta o volume do balão de forma radial e central na coluna, no sentido ascendente de forma a evitar a formação de caminhos preferencias no solo. Após a passagem completa pela coluna, o volume foi recirculado ao balão (Figura 6).

Figura 5 – Bomba peristáltica utilizada nos ensaios

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Figura 7 – Coluna para remediação de solo contaminado com injeção constante de oxidante (ensaio reação) ou água destilada (ensaio controle)

3.5 Cinética de degradação

Uma cinética de degradação do fenantreno foi realizada a fim de avaliar a taxa da reação em catálise heterogênea. Os tempos de reação foram de 24h, 48h, 72h, 120h e 168h. As condições de concentração de persulfato de sódio (Na2S2O8) e

quantidade de catalisador CAT-1 estão apresentadas na Tabela 5. As reações foram realizadas com pH 4 (sem ajuste de pH).

Tabela 5 – Cinética de degradação do fenantreno Ensaio Concentração de Na2S2O8 inicial (g/L) Massa inicial de CAT-1 (g) 1 45 1,0 2 45 0,5 3 25 1,0 4 25 0,5 3.6 Extração e Análise

Para a quantificação da contaminação residual nos ensaios em batelada, alíquotas de 2,5 gramas da amostra foram retiradas de cada reator, sendo cada alíquota adicionada em vial de 40 mL, juntamente com 10 mL de acetonitrila. Em seguida, cada vial com amostra e solvente foi submetido a ultrassom durante 30 minutos para extração sólido-liquido. Após a extração, o extrato foi filtrado utilizando filtro de seringa. Esse extrato filtrado foi então colocado em vial de 1,5 mL para injeção em um cromatógrafo líquido de alta eficiência (CLAE) acoplado com UV- Vísivel (HPLC-UV) da Shimadzu.

Para a quantificação da contaminação residual nos ensaios em coluna, alíquotas de 2,5 gramas foram retiradas de cada camada do solo, onde do solo limpo foram retiradas amostras da base, logo após o solo misturado, e do topo. A extração foi feita da mesma maneira dos ensaios em batelada, sendo as amostras analisadas no mesmo equipamento.

As configurações do HPLC para as análises foram: comprimento de onda de 254 nm, taxa de injeção de 1 mL/min e fase móvel acetonitrila:água (70:30 v/v).

CAPÍTULO 4

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Caracterização do solo

A partir dos cálculos realizados, conforme descrito na metodologia experimental, para o solo arenoso utilizado neste estudo foi obtida densidade aparente igual a 1,5228 g/cm³, densidade da partícula igual a 2,498 g/cm³ e porosidade de aproximadamente 39%.