Remediação Eletrocinética de Metais em Resíduos Sólidos Industriais

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

PROGRAMA INTERDISCIPLINAR DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E CIÊNCIAS DOS MATERIAIS

Remediação Eletrocinética de Metais em

Resíduos Sólidos Industriais

Aluna: Carina Pedrazzoli

Orientador: Prof. Dr. Haroldo de Araújo Ponte

Co-orientador: Profa. Dra. Maria José J. de Santana

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO... 2

2. OBJETIVOS... 5

3. MATERIAIS E MÉTODOS... 6

4. ETAPAS DO PLANO DE TRABALHO... 7

5. CRONOGRAMA ... 8

6. BIBLIOGRAFIA ... 9

LISTA DE FIGURAS

1. INTRODUÇÃO

A remediação eletrocinética, também chamada de processamento eletrocinético do solo, eletromigração, descontaminação eletrocinética, ou eletrocorreção, pode ser usada para separar (extrair) radionuclídeos, metais e alguns tipos de resíduos orgânicos de solos saturados ou insaturados, lamas e sedimentos. Na tecnologia do processamento de solo citada primeiramente há uma separação e técnica de remoção para a extração dos contaminantes do solo.

O princípio da remediação eletrocinética baseia-se na aplicação de uma corrente direta de baixa intensidade através do solo entre dois ou mais eletrodos. Muitos solos contêm água nos poros entre as partículas sólidas e tem uma condutividade elétrica própria que resulta da presença de sais no solo. A corrente mobiliza espécies carregadas eletricamente, partículas e íons no solo pelos seguintes processos:

• Eletromigração (transporte de espécies químicas carregadas sob um gradiente elétrico);

• Eletro-osmose (transporte de fluido intersticial sob um gradiente elétrico); • Eletroforese (movimento de partículas carregadas sob um gradiente elétrico); • Eletrólise (reações químicas associadas com o campo elétrico).

A figura 1 apresenta um diagrama sistemático de uma aplicação conceitual típica da correção eletrocinética.

Figura 1 – Diagrama esquemático da configuração de um eletrodo e a geometria usada na implementação de campo da correção eletrocinética.

Antes de a remediação eletrocinética ser adotada em um local, um número de diferentes campos e testes laboratoriais de filtragem devem ser realizados para determinar se o local particular é propício à técnica de tratamento.

• Pesquisas de condutividade de campo: a variabilidade de espaço geológico natural deve ser delineada porque o material metálico ou isolante enterrado pode induzir variabilidade na condutividade elétrica do solo e, conseqüentemente, no gradiente de voltagem. Além disso, é importante avaliar se há depósitos que exibam condutividade elétrica muito alta na qual a técnica pode ser ineficiente.

• Análise química da água: a água intersticial deve ser analisada para a maioria dos ânions e cátions dissolvidos, assim como a concentração pedida dos contaminantes. Além disso, a condutividade elétrica e o pH da água intersticial devem ser medidos. • Análise química do solo: a capacidade tamponante e geoquímica do solo devem ser

determinadas em cada local.

• Efeitos do pH: os valores de pH da água intersticial e do solo devem ser determinados porque eles têm um grande efeito na valência, solubilidade e sorção dos íons contaminantes.

remoção diferentes através da realização de testes de balanço de massa. Devido a muitas dessas reações químicas serem inter-relacionadas, é necessário conduzir os testes de balanço de massa para prever a performance da correção eletrocinética em escala de campo.

A eletrocinética pode ser eficiente na extração de contaminantes de granulometria fina, de solos de elevada permeabilidade. Um número de fatores determina a direção e a extensão da migração dos contaminantes. Tais fatores incluem o tipo e a correção do contaminantes, o tipo e a estrutura do solo, e a química interfacial do sistema. A água e algumas outras soluções apropriadas podem ser adicionadas ao sistema para acentuar a mobilidade dos contaminantes e aumentar a eficiência da tecnologia (por ex. soluções tampão podem mudar ou estabilizar o pH do fluido intersticial).

Os contaminantes que atingem os eletrodos podem ser removidos por algum dos diversos métodos, incluindo eletroincrustração ao eletrodo, precipitação ou co-precipitação ao eletrodo, bombeamento da água próxima ao eletrodo, ou complexação com resinas de troca iônica.

A eletroquímica associada com este processo envolve uma frente ácida que é gerada no ânodo se a água for o primeiro fluido intersticial presente.

2. OBJETIVOS

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Para o desenvolvimento deste projeto será inicialmente feita a disponibilização de alguns equipamentos como: pH, condutivímetro, fontes de potencial, bomba de vácuo e sistema de resina trocadora de íons, etc.

Será então montado um tanque, conforme esquema apresentado na figura 2, para ensaio de solos preparados com diversas características de granulometria, condutividade iônica, pH, concentração de íons metálicos, etc. Neste tanque, com capacidade para 20 litros de solo, serão posicionados eletrodos e feita a aplicação de potenciais.

Através do campo gerado por este potencial serão criados gradientes de potencial, de concentração de íons metálicos e de pH. Estes gradientes serão registrados e analisados para determinação das condições ótimas do processo que envolve a avaliação de parâmetros significativos no processo.

Será feito um balanço de massa para definir o mecanismo dominante de transporte, taxas de remoção e quantidades de contaminação não removidas.. Devido a muitas dessas reações químicas serem inter-relacionadas, é necessário conduzir os testes de balanço de massa para prever a performance da correção eletrocinética em escala de campo.

4. ETAPAS DO PLANO DE TRABALHO

Para o desenvolvimento deste projeto serão realizadas as seguintes etapas:

♦ A - Elaboração de pesquisa bibliográfica e levantamento de informações sobre processos de tratamento de resíduos sólidos;

♦ B - Implementação de sistema experimental para simulação de processo de remediação eletrocinética;

♦ C - Avaliação da variação da concentração do íon em estudo com a distância do ânodo e cátodo;

♦ D - Avaliação da variação de pH no sistema com relação ao tempo; ♦ E – Balanço de massa e avaliação da eficiência do processo; ♦ F - Avaliação econômica do processo desenvolvido;

♦ G - Elaboração de relatório técnico sobre aplicação e monitoramento do processo de remoção de metais de resíduos sólidos;

5. CRONOGRAMA

O desenvolvimento deste projeto está previsto para realização segundo o seguinte cronograma de realização:

6. BIBLIOGRAFIA

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