Upload
dangtruc
View
221
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Efectos de Sorción y Desorción en
la movilidad y remediación de
plumas contaminantes con
Orgánicos
Sección A) Propiedades clave del
comportamiento de los contaminantes
orgánicos en ambiente subterráneo
CURSO II UNAM DRA ROSA M.LEAL BAUTISTA
MEXICO DF Sept. 4, 2014
En el estudio del transporte de un contaminante o en
la evaluación de las estrategias de remediación:
Atenuación Natural, Biodegradación, Disolución,
Dispersión, Volatilización también la Sorción juega un
papel importante.
LA SORCIÓN es un proceso que puede
llegar a detener el avance total o parcialmente del
movimiento de un contaminante; es decir el proceso de
sorción tiene un efecto de retardo en el movimiento del
contaminante en un medio subterráneo.
Reduce la bioavilidad del contaminante
El contaminante sufre un retardo en su
transporte en agua subterránea
Reduce la eficiencia de estrategias de
remediación
La Sorción es un Proceso Complejo
Adsorción es la asociación de la sustancia disuelta
quedando retenido solo en la superficie de la fase sólida.
Absorción es la disolución y migración del soluto dentro
de la fase sólida
Sorción es considerado ambos procesos
Sorbente: fase sólida sedimentos, suelo material geológico
Sorbato el compuesto que es sorbido
FACTORES QUE AFECTAN LA
SORCIÓN
Suelos/Sedimentos
Mineralogía
Textura
Homogeneidad del
material
Contenido de carbon
orgánico
Capacidad de carga de
la superficie
(Intercambio iónico)
Area superficial
Area superficial Intemperismo
A mayor superfice
mayor sorcion
Características del contaminante
Solubilidad
Carácter Polar o
Iónico
Coeficiente de
partición
Octanol/Agua
(Kow)
Solubilidad a 20 °C mg/L
Fracción
molar
Químicos orgánicos ionizables-
hidrofobicos (HIOC´s)
Puede darse en orgánicos neutrales o con
carga
Características del Fluido
Condiciones
Acido/Base
Estado
Oxido/Reducción
Kow Coeficiente de partición octanol/agua
Co Concentración
del soluto en
octanol mg/L
Cw Concentración
del soluto en agua
mg/L
OCTANOL
AGUA
Generalmente se reporta como
Log Kw
Se reportan rangos de 10-3 a 107
Si Kw ‹ 104 se denomina hidrófilo
Si Kw › 104 se denomina hidrofóbico
Mecanismos de sorción 1 Adsorción
Es reversible
Principalmente como intercambio cation/anion pero
tambien en la atracción polar entre moleculas
Atracción debil
2 Partición /condición Hidrofobica
Hidrofobicidad de contaminantes no-polares o
polaridad debil
Fuertemente conectado/enlazado a la materia
orgánica
La sorción del contaminante es proporcional a la
cantidad de carbon organico del material solido
Transferencia en microparticulas (Interfase)
Mecanismos de sorción
3 Difusion es la base de la Absorción
Difusión del soluto en microfracturas del material y poros de los
granos del material
Medio granular con porosidad significativa – dentro de los granos
(Teoria de la porosidad dual-Dual porosity theory)
4 Quimisorción
The solute is incorporated on the sediment, soil or
rock surface by chemical reaction
Pro
ceso c
om
ple
jo
Capacidad de intercambio catiónico
Capacidad de intercambio
cationico (Cation exchange
capacity -CEC) cantidad de
cargas positivas (cationes)
que pueden ser retenidos en la
supericie de los minerales con
carga negativa en determinado
suelo o sedimento
Ejemplo ( NutrientesNH4+, K+,
Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+,
Cu2+, Ni2+), pesticidas (e.g.
paraquat) o metales toxicos
(presencia de Cd2+, Cr2+, Pb2+,
Hg2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+ )
Quimisorcion: El soluto es incorporado en la
superficie de los sedimentos o del suelo por una
reacción química
Capacidad de intercambio anionico (Anion exchange
capacity -AEC) es la cantidad de aniones intercambidos y
retenidos por las cargas positivas en un peso dado de
suelo
Arcillas
Kaolinite
[(Suelo (g)/cm3 ) (cm3 totales/ cm3 agua) (cm3 agua/ N sólido) (Nsorbido/ suelo(g))]
La materia orgánica es un factor importante
para el proceso desorción con compuestos
orgánicos
foc › 0.1% de un material geológico uniforme Koc se puede
estimar de otras propiedades
Desorción
CASO: comparación del retardo de
compuestos orgánicos en material de
diferente origen geológico y contenido
orgánico
Sitio A
Norte de Illinois
Sedimentos de origen
glacial
Sitio B
Chalco, Mexico
Sedimento de origen
lacustre
Norte de Illinois
Samples collected from 0
to 180 cm depth
Typically organic content
is 1.9% in the upper 50
cm and varies with depth
Texture 35% sand, 54%
silt and 24% clay
Northern Illinois University
0 to 49 cm 1.9% OC
49 to 70 cm 0.5% OC
70 to 102 cm 0.4% OC
102-180 cm 1.8% OC
Chalco, Mexico
An important groundwater supply for Mexico City
Lacustrine sediments
5-10 % sand
55-65% silts
20-30% clay organic matter
contents Chalco 15.3%, Mixquic and Xico 11.2%
Samples collected at same depth from 200 to 300 cm
Chalco
Mixquic
Xico
Northern Illinois % Fine Grained
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80
clay
silt
0 1 2 3
Organic carbon %
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 0.5 1 1.5 2
Retardation factor (R)
Depth
(cm)
10 °C MTBE
25 °C MTBE
10 °C Benzene
25 °C Benzene
Chalco Basin, Mexico
Location Temperature Benzene MTBE
Chalco (15.3 % OC)
10 C
25 C
R= 1.967
R= 1.996
R=1.559
R=1.855
Xico (11.2 % OC)
10 C
25 C
R= 1.753
R= 1.863
R=1.014
R=1.132
Mixquic (11.2% OC)
10 C
25 C
R= 1.888
R= 1.967
R=1.011
R=1.117
Glacial
sediments Temperature R
0-49 cm
10 C
1.037
1.9 % OC
25 C
1.039
Referencias