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Geotecnia n ### ## 05 pp. ## - ##
INTERACO DE COMPOSTOS ORGNICOS VOLATIS DA GASOLINA COM TRS TIPOS
DE SOLOS. Parte II Simulao de descontaminao
Interaction of gasoline volatile organic compounds with three
different soils. Part II Decontamination simulation
Celeste Jorge* Cosme R. Moura**
RESUMO Este trabalho resulta de um estudo de simulao
laboratorial do processo de descontaminao por ventilao de solos
diferentes, reconstitudos dentro de reactores projectados e
construdos para os propsitos pretendidos, depois de dopados com
BTEX Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos. Os provetes dos solos
foram reconstitudos com teores em gua distintos, dois provetes por
cada tipo de solo. Atravs dessa modelao em laboratrio, estudaram-se
as interaces entre contaminantes na fase gasosa e as fraces slida e
aquosa dos diferentes solos. Pretendeu-se, ainda, determinar as
condies dos solos que podero permitir maior ou menor
reversibilidade dos processos intervenientes.
SYNOPSIS This work results of a laboratory simulation study for
the ventilation decontamination process of different soils,
reconstituted in reactors design and constructed for the specific
end, after had been doped with BTEX. The soil specimens were
reconstituted with distinct water content, two specimens for each
kind of soils. By using that laboratory simulation, the
interactions among BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene and
Xilenes) contaminants in gas phase and soil aqueous and solid
phases were studied for the different soils. It was intended, also,
to evaluate the soils conditions that might allow higher or smaller
reversibility of intervenient processes.
Palavras Chave solos contaminados, ensaios laboratoriais,
mitigao/remediao.
1 INTRODUO
A mitigao das situaes de contaminao de solos resultantes do
derrame de hidrocarbonetos uma medida urgente, com o objectivo
ltimo de minimizar todo o tipo de potenciais riscos que advenham
das mesmas. A principal preocupao da existncia de solos
contaminados por hidrocarbonetos, e em particular por gasolina,
deve-se presena de substncias volteis altamente perigosas, com
efeitos nocivos para a sade humana e para o ecossistema, para alm
dos perigos associados migrao e acumulao dos gases em estruturas
enterradas e em sistemas de ventilao de edifcios.
O presente artigo vem na sequncia de um outro, com o mesmo
ttulo, que constitui a Parte I
(Jorge, et al. 2008), em que se abordou a problemtica da
interaco dos contaminantes com os solos utilizados Areia de
Fontainebleau (A.F.), solo residual do granito (S.RG.) e solo
residual do
* Investigadora Auxiliar, Ncleo de Geologia de engenharia,
Departamento de Geotecnia, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil.
E-mail: [email protected] ** Professor Auxiliar, Departamento de
Qumica, Faculdade de Cincias da Universidade do Porto. E-mail:
[email protected]
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xisto (S.R.X.). Nesta Parte II, foi esquematizado um plano de
ensaios de descontaminao que decorreram em condies controladas,
geotcnica e quimicamente, e acompanhou-se a variao dos
contaminantes indicadores da gasolina BTEX (Benzeno, Tolueno,
Etilbenzeno e Xileno) na fase gasosa do sistema (solo-gua-gs dos
contaminantes/ar do solo ou do sistema) pela tcnica analtica de
cromatografia gasosa. Atravs de balanos de massa e por aplicao de
leis da qumica-fsica foi possvel conhecer a fraco de contaminantes
retidas na fase slida e na fase aquosa, a partir da quantificao de
contaminante existente na fase gasosa. A eficincia da simulao da
aco de mitigao foi determinada para as seis simulaes realizadas,
assim como relatadas as condies em que as mesmas foram
alcanadas.
Os solos a simular foram preparados conforme se descreve em
Jorge (2001). Nessa mesma
fonte so, igualmente, referidos em pormenor todos os
procedimentos realizados durante os ensaios de simulao.
Por ltimo, faz-se uma interpretao dos resultados obtidos nas
diferentes simulaes
laboratoriais e comparam-se os resultados tendo em conta as
caractersticas geolgicas, geotcnicas e qumicas dos solos e as
caractersticas dos BTEX.
2 DISTRIBUIO DOS CONTAMINANTES NAS DIFERENTES FAS ES
2.1 Partio na fase gasosa
Grande parte dos compostos da gasolina altamente voltil, o que
significa que se transferem da fase LNA (Lquida No Aquosa) para a
fase gasosa com grande facilidade. A partio dos BTEX para a fase
gasosa ocorre imediatamente, a temperatura relativamente baixa, e
os principais factores que afectam essa volatilizao incluem: 1) rea
de contacto entre os produtos na fase LNA e os componentes da zona
no saturada; 2) presso de vapor dos compostos em causa; e 3) taxa a
que os compostos se distribuem no solo.
Convm acrescentar que o equilbrio cido-base tambm muito
importante na avaliao das
fraces gasosas de compostos orgnicos txicos no polares, isto
porque na zona no saturada apenas as formas electricamente neutras
das espcies qumicas so volatilizadas. Junto da superfcie,
mecanismos advectivos podem contribuir para a volatilizao, enquanto
a maior profundidade pode ser a difuso a contribuir para a
volatilizao, mas a uma taxa muito mais lenta.
Em relao aos BTEX em fase gasosa assume-se um comportamento de
gs ideal. Os gases
ideais satisfazem a relao:
TRnVP = (1)
em que n o nmero de moles do gs [mol], P a presso [P], V o
volume [L3], T a temperatura (K) e R a constante dos gases
perfeitos (0,08205 atm.L.mol-1.K-1). Esta equao um excelente
pressuposto para gases sujeitos s condies usuais de presso e
temperatura (1 atm e 20 a 40C).
A Lei de Henry geralmente usada para determinar a partio entre a
gua e o ar, enquanto a
partio entre o composto em fase LNA e o ar descrita pela Lei de
Raoult. A Lei de Henry estabelece que existe uma relao linear entre
a presso de vapor do contaminante acima da sua soluo aquosa e a sua
concentrao na soluo (Fetter, 1993). A partio entre o ar e a gua
acompanhada atravs da constante adimensional de Henry, H,
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TRS
P'H v= (2)
TR
H'H = (3)
H pode ser ainda representada pela seguinte relao
gua
ar
C
C'H = (4)
onde H a constante de Henry [P L3 mol-1], Pv presso de vapor
[P], S solubilidade [mol L-3], R
a constante dos gases, T a temperatura [T], Car a concentrao na
fase gasosa [M L-3] e Cgua
a concentrao na gua [M L-3]. Convm mencionar que Car tambm
referido no texto como Cv.
Uma vez que os derivados do petrleo, como a gasolina, so
misturas de hidrocarbonetos com propriedades fsicas e qumicas
variadas, o seu comportamento no meio poroso determinado pelas
caractersticas da mistura e no pelo comportamento individual de
cada componente. Por este motivo, importante abordar a Lei de
Raoult para cada um dos componentes. A Lei de Raoult estabelece que
a presso parcial, pB [P], de um composto acima de uma mistura ideal
na fase LNA igual presso de vapor do composto puro, Pv [P], vezes a
fraco molar do composto na mistura, xB [-], e tem sido usada para
quantificar as concentraes dos contaminantes no equilbrio entre as
fases LNA e o ar (Corapcioglu e Baehr, 1987)
vBB Pxp = (5)
Desta forma pode prever-se a concentrao de vapor na fase gasosa,
por exemplo, para o benzeno, a partir das seguintes equaes
TRnVp BB = (6)
TR
pC
V
n Bv
B == (7)
onde Cv a concentrao de vapor [mol L-3],
TR
Px
TR
pC vBBv ==
(8)
TR
MpC MBv =
(9)
em que MM a massa molar [M mol-1].
Aps ou durante a volatilizao, o transporte da fase gasosa de
extrema importncia para que
o processo de volatilizao continue a ocorrer, para que no ocorra
saturao da fase. Quando os contaminantes tm coeficientes de partio
entre a gua do solo e o ar do solo < 104, eles difundem--se,
essencialmente, na fase gasosa (Riser-Roberts, 1998).
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2.2 Partio na fase aquosa
A infiltrao , provavelmente, um dos mecanismos de contaminao
mais comuns no solo. A gua, que se infiltra a partir da superfcie,
penetra no solo atravs dos poros e move-se em profundidade sob a
influncia da gravidade. Se o solo estiver contaminado, a gua vai
dissolvendo as substncias existentes, de acordo com as suas
caractersticas. O lixiviado vai avanando em profundidade, enquanto
as condies o permitirem, podendo atingir o nvel fretico.
Esta dissoluo envolve a transferncia de massa das fases slida,
LNA ou gasosa para a fase
aquosa. A solubilidade em gua dos contaminantes orgnicos tem o
maior efeito na persistncia e na mobilidade desses compostos. Em
geral, quanto menor a solubilidade em gua maiores so os
coeficientes de partio octanol/gua e carbono orgnico/gua. As
concentraes de compostos orgnicos na gua podem tambm ser calculadas
a partir das relaes de equilbrio baseadas nas Leis de Raoult e de
Henry.
A solubilidade dos compostos orgnicos em questo em geral
bastante baixa em gua. Tal
deve-se ao facto da gua ser considerada um dipolo, enquanto os
compostos so no polares ou apresentam uma polaridade muitssimo
reduzida. O carcter no polar confere s molculas propriedades
hidrofbicas, com maior probabilidade de sofrerem partio na matria
orgnica ou de serem adsorvidas na fraco mineral reactiva do solo
(argilas), em condies secas, e neste caso geram-se fases
imiscveis.
Os LFNA (Lquidos em Fase No Aquosa) apresentam caractersticas no
miscveis. Quando
os LFNA no so dissolvidos nem adsorvidos, os compostos que os
constituem tero grande probabilidade de se encontrarem na fase
gasosa. No entanto, misturas como a gasolina tm tambm compostos
solveis e, neste caso, no se pode deixar de os considerar.
De forma idntica ao que se passa na volatilizao, a solubilidade
em gua de um componente
numa mistura proporcional solubilidade desse componente puro,
sendo a constante de proporcionalidade a sua fraco molar na
mistura, tal como se mencionou para a equao (5)
0iii SxS = (10)
ou
mxguaigua CxC = (11)
onde Si a solubilidade do composto na mistura ou Cgua a
concentrao na gua [M L-3
gua], xi a fraco molar [-] do composto i na mistura e Si
0 a solubilidade do composto puro ou Cgua mx a concentrao mxima
na gua [M L-3gua].
Em certas condies existem formas de aumentar a solubilidade dos
compostos hidrofbicos.
Por exemplo, a co-solvatao um processo em que h aumento da
solubilidade dos contaminantes orgnicos hidrofbicos pela adio de
vrios solventes orgnicos miscveis em gua (ex. etanol, metanol e
acetona). Os co-solventes ou solventes mistos reduzem a capacidade
hidrofbica pelo aumento da interaco entre o contaminante e a gua,
diminuindo a adsoro fsica e facilitando a mobilidade. Tambm a
presena de compostos antropognicos ou outros resultantes de
actividade biolgica (na proporo de 20%) aumenta as solubilidades
dos contaminantes hidrofbicos de uma ordem de magnitude ou mais
(Atlas, 1981).
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2.3 Partio na fase slida
2.3.1 Generalidades sobre a adsoro
A partio da fase slida aqui abordada em termos de adsoro. O
termo adsoro usado sem distino entre as variantes de processos que
nele podem estar includas e so quaisquer interaces intermoleculares
envolvidas na distribuio, a partir das fases aquosa ou gasosa para
a fase slida. Segundo Scheidegger e Sparks (1996), os processos de
adsoro so efectivamente os processos fsico-qumicos mais importantes
que ocorrem no solo e que afectam a mobilidade de compostos LFNA e
com a maior importncia aquando da avaliao do transporte e da sua
biodisponibilidade. A adsoro a partir da fase gasosa para as
superfcies slidas , particularmente, importante no transporte e na
biodisponibilidade de compostos orgnicos no polares.
A adsoro pode ocorrer nas partculas minerais e/ou na matria
orgnica e controlada pelas
caractersticas dos contaminantes. Por outro lado, ela
influenciada pelas caractersticas da matriz do solo e dos fluidos
(Christensen e Elton, 1996). Por esta razo, a prpria fsica do
processo complicada. Por exemplo, a adsoro de uma espcie pode
resultar na desadsoro de outra, o que se traduz por competio pelos
locais de adsoro. Isto , particularmente, importante no caso das
molculas no polares dos compostos orgnicos e das molculas polares
da gua nas superfcies dos minerais. Tal facto pode ser observado
entre as molculas na fase gasosa de ambas as espcies.
Diversos investigadores, entre os quais Pennell et al. (1992),
recomendam que, na adsoro de
gases de compostos como os BTEX, a abordagem inclua diversos
processos: 1) adsoro na superfcie dos minerais; 2) partio na matria
orgnica; 3) dissoluo nas pelculas de gua adsorvida e 4) adsoro na
interface ar/gs-gua, e que estes sejam utilizados para descrever a
adsoro de gases na zona no saturada. A importncia relativa destes
processos depender, principalmente: do teor em gua, da superfcie
especfica dos minerais, do teor em carbono orgnico do adsorvente e
da presso de vapor e da solubilidade do composto orgnico.
Ainda que a adsoro na superfcie mineral exposta possa ser
substancial, pouco provvel que
tenha um papel relevante nos sistemas naturais com elevado teor
em gua. Estudos laboratoriais tm demonstrado que as superfcies
hidroflicas dos minerais encontram-se, provavelmente, cobertas por
gua e a adsoro do composto orgnico decrescer at ao ponto observado
nos sistemas gua/solo. No entanto, para a adsoro dos compostos
volteis em solos secos, a maioria do processo ocorre na superfcie
externa dos minerais, o que retarda por sua vez o movimento dos
contaminantes (Riser-Roberts, 1998).
As reaces de adsoro so frequentemente exotrmicas e os processos
de adsoro podem ser
classificados em dois grupos, com base nas energias envolvidas:
adsoro qumica (alta energia) e adsoro fsica (baixa energia). Para
contaminantes orgnicos no polares, a partio para a fase slida
ocorre, usualmente, por processos de adsoro fsica, tais como ligaes
de van der Waals e hidrofbicas.
2.3.2 Isotrmicas de adsoro
A isotrmica de adsoro uma medida da variao da concentrao da
substncia adsorvida com a concentrao dessa substncia na fase gasosa
ou aquosa, para a situao de equilbrio e a temperatura constante.
Este o mtodo mais simples e usado para a previso da adsoro fsica,
uma vez que a forma da isotrmica est directamente relacionada com o
processo de adsoro para um sistema contaminante - fase gasosa - gua
- adsorvente (solo) (Yaron et al., 1996).
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Diversas constantes empricas podem ser calculadas a partir das
isotrmicas de adsoro e estas constantes podem, ento, ser usadas
para prever a quantidade adsorvida para outras condies
experimentais. Os dados da adsoro devero ser considerados vlidos
apenas para condies ambientais no equilbrio (Yaron et al.,
1996).
De acordo com a classificao de Giles et al. (1960) existem
quatro tipos de isotrmicas de
adsoro (Fig. 1). Os exemplos apresentados para cada curva so
relativos a sistemas solo-soluo e no a sistemas solo-fase gasosa,
tentando retratar situaes de baixas concentraes, de saturao e de
saturao seguida de aumento brusco de concentrao adsorvida.
Fig. 1 Classificao de Giles (Giles et al., 1960).
De acordo com a figura anterior pode distinguir-se os quatro
tipos de isotrmicas: a) Isotrmica de curva em C isotrmica
caracterizada por um declive constante,
independentemente da concentrao da substncia em soluo, que
corresponde a uma partio linear da substncia entre a fase lquida e
a fase slida.
b) Isotrmica de curva em H isotrmica caracterizada por um
declive inicial muito acentuado ou a curva inicia-se a dado ponto
do eixo da adsoro no solo, o que indicia a alta afinidade da fase
slida do solo para a substncia a ser adsorvida. Trata-se do caso
particular de uma isotrmica de curva em L, onde as molculas do
contaminante em soluo diluda so, praticamente, todas adsorvidas no
solo.
b) Isotrmica de curva em L isotrmica caracterizada por um
declive inicial que no aumenta com a concentrao da substncia em
soluo. Este comportamento aponta para a afinidade, relativamente,
elevada da fase slida do solo para concentraes baixas da substncia
e uma diminuio da superfcie livre adsorvente medida que se d a
adsoro. As molculas do contaminante dispem-se numa monocamada na
superfcie slida.
c) Isotrmica de curva em S isotrmica caracterizada por um
declive inicial que aumenta com a concentrao da substncia em soluo.
Esta sugere que a afinidade relativa da fase slida do solo para o
contaminante, a baixas concentraes, menor do que a afinidade do
solo para a gua. Estas curvas so caractersticas de molculas
mono-funcionais, comportando atraces intermole-culares moderadas
(Bayard, 1997).
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As isotrmicas podem, ainda, ser descritas matematicamente pelos
modelos de Langmuir, Freundlich e de Brauner-Emmett-Teller (BET),
sem deixar de incluir a distribuio linear (caso particular dos
modelos de Langmuir e de Freundlich) (ver Jorge, 2001).
2.3.3 Consideraes
As isotrmicas de adsoro dos contaminantes orgnicos volteis no
solo seco so no lineares, em contraste ntido com a linearidade das
isotrmicas de adsoro nos sedimentos dos sistemas aquosos e na
matria orgnica do solo, o que indica a adsoro de camadas mltiplas
e/ou condensao na superfcie ou nos poros da fase slida (Chiou e
Shoup, 1985; entre outros). Isso tambm acontece para altas
concentraes de contaminantes (altas presses de vapor). Por seu
lado, as isotrmicas lineares so aplicadas na adsoro de gases a
baixas concentraes (Peterson et al., 1998), condies que podem
ocorrer no campo a grandes distncias da fonte de contaminao. De
acordo com Farrel e Reinhard (1994), a adsoro linear ocorre, tambm,
em superfcies minerais homogneas com abundantes locais de adsoro,
com igual afinidade para as espcies adsorventes.
O conhecimento da cintica de adsoro e de desadsoro muito
importante. A cintica dos
processos de adsoro fsica fornece um certo nmero de ensinamentos
dos mecanismos que ocorrem durante a adsoro. Segundo Wilson e
Clarke (1994) muito importante determinar as isotrmicas de adsoro
dos volteis orgnicos em solos, para que melhor se possa compreender
o seu comportamento. No entanto, a disparidade de resultados
obtidos em diferentes estudos, de acordo com diversos autores,
evidencia a dificuldade dos estudos cinticos de adsoro no solo de
compostos orgnicos no polares.
Segundo Calvet (1989) algumas horas de contacto
(contaminante-solo) so suficientes para
atingir o equilbrio na adsoro e desta opinio so muitos
investigadores que realizaram trabalho nesta rea. Os resultados da
maior parte dos trabalhos efectuados mostram que a adsoro um
processo rpido, onde mais de 50% dos contaminantes so adsorvidos em
alguns minutos especialmente para solos de porosidade
inter-partculas. Contudo, muitas vezes isto no acontece e tem-se
adsoro lenta, dependendo dos compostos, do teor em gua e do tipo de
solos, e podem ser necessrios meses para atingir o equilbrio. Com
base neste comportamento, chegou-se concluso que a cintica em geral
bifsica. Uma fase rpida e reversvel, a qual seguida por uma fase
muito mais lenta no reversvel (Karickhoff e Morris, 1985). A fase
rpida tem sido descrita na reteno de qumicos orgnicos numa forma
lbil, em que grande parte da sua quantidade retida em poucos
minutos e a posteriori ser, facilmente, desadsorvida. Esta fase de
adsoro tratada como um equilbrio de partio linear entre as fases
slida e aquosa, quando caso disso. A fase mais lenta envolve a
reteno do produto qumico numa forma no lbil, difcil de desadsorver.
Esta reaco de adsoro lenta tem sido descrita como a difuso do
qumico nos microporos da matria orgnica e da fraco inorgnica do
solo e tem tambm a ver com o perodo de tempo em que o contaminante
est em contacto com o solo; tudo se passa como um mecanismo de
transferncia de massa a taxa limitada (Vilkner e Parnas, 1986).
medida que aumenta o tempo de contacto com o contaminante, aumenta
a fraco no lbil. Relativamente biotransformao, a forma lbil do
composto qumico est disponvel, enquanto a outra no.
A libertao de espcies adsorvidas , frequentemente, referida como
desadsoro. Este
processo muito importante para solos contaminados, porque o seu
estudo ajuda a prever o destino e a mobilidade dos contaminantes e
possibilita a escolha de estratgias de reabilitao apropriadas.
A desadsoro pode ser extremamente difcil de conseguir e, neste
caso, o problema de
tratamento ser complicado e retarda a futura utilizao da rea em
questo. Por outro lado, se a
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desadsoro conseguida com facilidade, poder-se- concluir que os
contaminantes so facilmente libertados pondo em causa a gua
subterrnea ou outros receptores.
A remoo dos compostos, como os BTEX, de um solo contaminado pode
passar pela sua
transferncia para uma fase mvel. Tudo se passa em termos de
transferncia de massa a taxa limitada. Um exemplo poderia ser a
desadsoro de contaminantes da matriz slida para a gua intersticial
e a posterior volatilizao dos compostos a partir da fase aquosa
para a fase gasosa. Vrios processos tm sido propostos como fazendo
parte e entrando nestas limitaes da taxa de transferncia, incluindo
limitaes de transferncia de pelcula, processos de difuso no
intra--agregado, passagem de fluxo gasoso em zonas de baixa
permeabilidade ou zonas de elevada saturao da fase aquosa,
resistncias difusivas no carbono orgnico do solo, taxas de reaces
de desadsoro e envelhecimento da contaminao. Dos processos
referidos, a difuso intra-agregado e ou intra-partculas tem
recebido a maior ateno. A migrao dos compostos volteis na
porosidade intra-partculas tem sido citada como um factor limitante
da eficincia da desadsoro dos contaminantes pela remoo da fase
gasosa do solo.
frequente observar em estudos laboratoriais que a desadsoro um
processo mais difcil e
lento do que a adsoro e que as reaces no so totalmente
reversveis (Karickhoff, 1984). Esta aparente irreversibilidade
ocorre como um mecanismo de histerese, em que as isotrmicas de
adsoro e de desadsoro no so coincidentes. Este facto deve-se ao
desajuste das concentraes nos seus extremos, que impede a plena
aplicao das equaes utilizadas para a adsoro para descrever a
desadsoro (Calvet, 1989). A histerese est em grande parte
relacionada com as concentraes totais mximas dos contaminantes, com
o perodo de tempo que o contaminante esteve em contacto com o solo
e com as ligaes mais ou menos fortes que se possam formar entre as
partculas do solo e o contaminante.
A desadsoro de compostos orgnicos segue, tal como a adsoro, um
padro de
comportamento a dois patamares de libertao de contaminante e que
testemunhada por vrios estudos (entre eles Williamson et al.,
1998). De idntica forma ao mencionado na adsoro, a fraco lbil do
contaminante ser fcil de desadsorver e corresponder desadsoro
linear, enquanto a fraco fortemente adsorvida no lbil, ser
representada, provavelmente, por uma expresso exponencial.
3 ENSAIOS DE DESCONTAMINAO
3.1 Consideraes gerais
A simulao laboratorial do processo de descontaminao no decurso
do trabalho experimental acabou por ser a tarefa ltima.
Inicialmente estava planeado proceder contaminao de um solo em
reactor, estudando a sua cintica de adsoro, e em sequncia proceder
sua descontaminao. Devido a problemas que ocorreram durante a
contaminao de um dos reactores, essa hiptese foi colocada de parte
e teve que se proceder reconstruo de provetes de A.F., de S.R.G. e
de S.R.X. para realizar ensaios de descontaminao.
Esses provetes foram contaminados e aguardaram perodos variados
antes de serem sujeitos ao
ensaio, tentando com isso representar o envelhecimento da
contaminao. Nestes ensaios foi utilizado o sistema de
contaminao/descontaminao, na opo de circuito aberto, descrito em
Jorge (2001) e Jorge et al. (2008), e utilizou-se, essencialmente,
uma linha de ar comprimido como fonte de ventilao.
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3.2 Caractersticas dos provetes
Os provetes foram construdos de acordo com os procedimentos
descritos em Jorge (2001), tendo-se em conta a natureza do solo.
Para cada tipo de solo foram reconstrudos dois provetes com teores
em gua e pesos volmicos aparentes diferentes, assim como diferentes
volumes das fases existentes. Estes provetes ficaram com as
caractersticas apresentadas nos Quadros 1 e 2.
Quadro 1 Caractersticas dos provetes reconstrudos nos reactores
e ensaiados.
Solo Massa de
solo W (g)
Teor em gua
w (%)
Peso volmico aparente
ap (kN.m-3)
Condutividade hidrulica k (m.s-1)
Porosidade n (%)
ndice de vazios e (-)
3154 0 15,58 3,6 10-6 40,1 0,67 A.F.
2619 5 14,00 2,2 10-5 48,7 0,51 3992 3 17,69 3,8 10-7 35,6
0,55
S.R.G. 3648 13 20,11 9,0 10-8 33,5 0,50 3307 1,3 15,12 7,8 10-7
45,4 0,83
S.R.X. 3505 5 16,18 1,9 10-6 43,5 0,77
Quadro 2 Volumes ocupados pelas diferentes fraces das fases dos
provetes de solo.
Solo Volume de vazios
Vv (cm3) Volume de ar
Var (cm3) Volume de gua
Vgua (cm3) Volume de slidos
Vs (cm3) A.F. (w = 0%) 795 795 0 1190 A.F. (w = 5%) 938 807 131
989 S.R.G. (w = 3%) 812 692 120 1468 S.R.G. (w = 13%) 673 199 474
1337 S.R.X. (w = 1,3% 985 942 43 1189 S.R.X. (w = 5%) 970 795 175
1261
3.3 Ensaios realizados
Os ensaios realizados tiveram por objectivo remover por ventilao
dos provetes os constituintes de BTEX existentes nas diferentes
fases e concluir quanto eficincia deste processo para cada tipo de
solo nas condies que apresentavam. Os ensaios decorreram a uma
temperatura constante de 202C. Em cada reactor foram adicionados 10
mL de BTEX 2,5 mL B + 2,5 mL T + 2,5 mL E + 2,5 mL X a que
correspondem, respectivamente, as quantidades de massa inicial de
2200, 2175, 2175 e 2200 mg. Esta mistura foi injectada junto base
da coluna, na zona de filtro. Esperou-se que esse volume
volatilizasse, tendo-se aguardado entre a operao de dopagem e o
incio do ensaio de descontaminao de um ms e meio a trs meses. Os
ensaios de descontaminao realizados encontram-se sistematizados no
Quadro 3. As amostras de gs foram recolhidas desde o incio do
ensaio, com espaamentos no tempo que foram sendo cada vez maiores
medida que o ensaio avanava. Na fase inicial foram recolhidas
amostras com a periodicidade que o processo analtico permitia, o
que correspondia a cerca de 45 minutos. Em cada amostra foram
recolhidos 500 L da fase gasosa efluente. Esta amostra recolhida
era, imediatamente, injectada no cromatgrafo gasoso para determinao
analtica a partir da qual se obtinham os resultados correspondentes
s quantidades de compostos BTEX na fase gasosa.
Em cada ensaio pretendeu obter-se a mxima remoo dentro de um
perodo de tempo
compatvel com um calendrio apertado, o que acabou por ser o que
na realidade se passa, em geral, com situaes concretas. Porm, tal
facto fez com que se obtivesse mais rapidamente uma
-
cauda de concentrao dos contaminantes, possivelmente associada a
uma desadsoro lenta. O que significa que a fraco lbil foi removida
mais rapidamente.
Quadro 3 Ensaios de descontaminao realizados e respectivas
condies.
Ensaio de descontaminao
Contaminantes Recolha
(L) Tempo de equilbrio
(ms) Durao do ensaio
(dias) A.F. (w = 0%) BTEX 500 1,5 48 A.F. (w = 5%) BTEX 500 2 29
S.R.G. (w = 3%) BTEX 500 3 25 S.R.G. (w = 13%) BTEX 500 2 28 S.R.X.
(w = 1,3%) BTEX 500 1,5 21 S.R.X. (w = 5%) BTEX 500 2 25
3.4 Tratamento dos resultados
Os resultados das anlises cromatogrficas foram convertidos em
quantidades de massa de BTEX para os tempos correspondentes de
ventilao, atravs das curvas de calibrao elaboradas para o efeito,
conforme descrito em Jorge (2001). A partir das equaes (1), (5) e
(9) obteve-se a concentrao de vapor relativa quantidade de massa
determinada.
O caudal de ventilao durante os ensaios no foi constante,
verificando-se oscilaes, por
vezes, muito acentuadas. Por este motivo, teve que se obter a
quantidade de BTEX extrada ao longo do tempo do perodo de ventilao
e do caudal de ar passado. Desta forma, houve a necessidade de se
trabalhar com volumes acumulados que foram obtidos a partir de
=t
0
dtQV (12)
onde V o volume acumulado no tempo [L3], Q o caudal de ventilao
[L3 t-1] e t o tempo de ventilao [t].
A partir dos valores de concentrao obtidos na fase gasosa e dos
valores de volume de
ventilao calculou-se a quantidade acumulada dos compostos de
BTEX extrados usando a expresso
=V
0
v dVCq (13)
em que q a quantidade de massa acumulada [M], Cv a concentrao de
vapor [M L-3] e V o
volume acumulado [L3]. Se se quiser obter os resultados em
termos de eficincia de remoo ento dever-se-
considerar
100q
qR
0
= (14)
em que R a eficincia de remoo (%), q a quantidade de massa
acumulada [M] e q0 a quantidade de massa inicial [M].
-
0 400 800 1200 1600
0
8
16
24
Benzeno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 400 800 1200 1600
0
2
4
6
Tolueno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 400 800 1200 1600
0
1
2
3
Etilbenzeno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 400 800 1200 1600
0
1
2
3
Xileno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
3.5 Areia de Fontainebleau
3.5.1 Areia de Fontainebleau Seca
O ensaio de ventilao realizado no provete de areia de
Fontainebleau seca teve a particularidade de ter decorrido por dois
perodos de tempo distintos, espaados de cerca de um ms. O ensaio
foi iniciado com um caudal de 100 mL.min-1, com valores constantes
no primeiro dia e mais baixos na manh do segundo dia, voltando a
ser reestabelecido o valor de caudal inicial. Posteriormente
verificaram-se algumas oscilaes importantes.
A partir das recolhas realizadas na linha do sistema e da
determinao dos resultados obtidos
pela anlise cromatogrfica, foi possvel calcular os valores das
quantidades de BTEX na fase gasosa. Posteriormente, obtiveram-se os
correspondentes valores de concentrao no vapor por aplicao das
equaes (1), (5) e (9). Pela integrao do caudal de ventilao [equao
(12)] obteve-se, por sua vez, o volume acumulado. A partir destes
dados foi possvel representar a concentrao de vapor em funo do
volume de ar que passou no reactor (Fig. 2).
Fig. 2 Variao da concentrao de BTEX na fase de vapor em funo do
volume acumulado de ar passado no provete de A.F. seca.
-
0 400 800 1200 1600
0
5
10
15
20
Benzeno
Tolueno
Etilbenzeno
Xileno
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
O incio do segundo perodo de ensaio bem visvel na Fig. 2,
particularmente para o etilbenzeno e para o o-xileno. Nessa figura
podem recolher-se alguns dados importantes. Assim, a concentrao de
vapor mxima, para cada um dos compostos BTEX, : no benzeno de 20,3
mg.L-1, alcanada ao fim de 42 min de ensaio, aps terem passado
pela
amostra 3,7 L de ar; no tolueno de 6,5 mg.L-1, atingida ao fim
de 210 min, aps 20,9 L de ar; no etilbenzeno e no o-xileno de 2,8
mg.L-1, obtida aos 1068 min, aps 123,8 L de ar. O benzeno atingiu a
linha de remoo residual aos 100 L de volume de ar ventilado no
provete. Para o tolueno assume-se que a atingiu perto dos 220 L,
enquanto que o etilbenzeno e o o-xileno atingiram esta linha para o
mesmo valor de 392 L.
Na Fig. 3 comparado o comportamento dos diferentes compostos,
observando-se que quando
existe um decrscimo do composto mais voltil, o composto que a
seguir quele apresenta maior volatilidade sofre um ligeiro aumento.
Passando-se o mesmo com os restantes (etilbenzeno e o--xileno), mas
de forma menos ntida.
Por aplicao da equao (13) converteu-se a concentrao de vapor de
BTEX, existente na
fase gasosa, em massa acumulada de BTEX removida. A quantidade
acumulada de substncia extrada em funo do volume acumulado de ar
ventilado apresentada na Fig. 4. A partir da quantidade acumulada
de substncia extrada para cada um dos compostos, atendendo equao
(14), determinaram-se as percentagens de remoo para cada um dos
compostos de BTEX, cujos valores so, respectivamente, de 37, 34, 32
e 30%.
Fig. 3 Comparao do comportamento dos diferentes compostos de
BTEX em funo do volume total de ar passado no provete de areia de
Fontainebleau seca.
-
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0
200
400
600
800
Benzeno
Tolueno
Etilbenzeno
Xileno
Qu
an
tid
ad
e d
e m
ass
a a
cum
ula
da
(m
g)
Volume acumulado (L)
Qu
antid
ade
sub
stn
cia
acu
mu
lad
a (m
g)
Fig. 4 Quantidade de substncia acumulada de BTEX removida do
provete de areia de Fontainebleau seca em funo do volume acumulado
de ar ventilado.
3.5.2 Areia de Fontainebleau com 5% de gua
O ensaio de ventilao realizado no provete de areia de
Fontainebleau com 5% de teor em gua decorreu durante cerca de um
ms. A dopagem aconteceu um ms e meio antes do incio do ensaio. O
ensaio foi iniciado com um caudal de cerca de 85 mL.min-1, mas os
valores foram decrescendo ao longo do primeiro dia. Durante o
decurso do ensaio verificaram-se algumas variaes de caudal.
A partir das anlises cromatogrficas das amostras de ar,
proveniente da ventilao do reactor,
obtiveram-se os resultados alcanados, que sofreram tratamento
idntico ao descrito na seco anterior. Deste tratamento resultou a
obteno da concentrao de BTEX no ar sada do reactor. A sua
representao grfica em funo do volume acumulado de ar ventilado
encontra-se ilustrada na Fig. 5. Da observao daquela figura,
possvel verificar que o valor mximo da concentrao de vapor extrada,
durante o ensaio, para cada um dos compostos BTEX, : no benzeno de
34,6 mg.L-1, atingida ao fim de 45 min de ensaio, aps terem passado
pela
amostra 3,8 L de ar; no tolueno de 15,5 mg.L-1, obtida ao fim de
80 min, aps 6,9 L de ar; no etilbenzeno de 6,4 mg.L-1, alcanada aos
1469 min, aps 72,1 L de ar; no o-xileno de 5,5 mg.L-1, atingida aos
1809 min, aps 114,5 L de ar. O benzeno atingiu a linha de remoo
residual aos 100 L de volume de ar ventilado no provete, o tolueno
atingiu esse limite perto dos 420 L, enquanto que o etilbenzeno e o
o-xileno atingiram-no para o mesmo valor de 545 L. A quantidade
acumulada de substncia extrada em funo do volume acumulado de ar
ventilado apresentada na Fig. 6. Convertendo a quantidade acumulada
de substncia extrada em percentagem de remoo, obtm-se os valores de
47, 45, 35 e 33% para cada um dos compostos de BTEX,
respectivamente.
-
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400-5
0
5
10
15
20
25
30
35
Benzeno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(g
.ml
-1)
Volume acumulado (L)
0 200 400 600 800 1000 1200
0
200
400
600
800
1000
1200
Benzeno
Tolueno
Etilbenzeno
Xileno
Qu
an
tid
ad
e d
e m
ass
a a
cum
ula
da
(m
g)
Volume acumulado (L)
Qu
antid
ade
sub
stn
cia
acu
mu
lad
a (m
g)
Fig. 5 Variao da concentrao de BTEX na fase de vapor em funo do
volume acumulado de ar passado no provete de A.F. a 5% de gua.
Fig. 6 Quantidade de massa acumulada removida do provete de
A.F.a 5% de gua em funo
do volume acumulado de ar ventilado.
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tolueno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(g
.mL
-1)
Volume acumulado (L)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400-1
0
1
2
3
4
5
6
7
Etilbenzeno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0
1
2
3
4
5
6
Xileno
Areia de Fontainebleau
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(g
.mL
-1)
Volume acumulado (L)
-
0 200 400 600
0
10
20
30
40
Benzeno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600 700
0
2
4
6
8
10
12
14
Tolueno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600 700
0
1
2
3
4
Etilbenzeno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600 700
0
1
2
3
4
Xileno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
3.6 Solo residual do granito
3.6.1 Solo residual do granito com 3% de gua
O ensaio de ventilao realizado no provete de solo residual do
granito com 3% de teor em gua decorreu durante 25 dias. A dopagem
ocorreu cerca de trs meses antes do incio do ensaio. A ventilao foi
iniciada com um caudal de 60 mL.min-1, vindo a diminuir
intencionalmente com o evoluir da descontaminao at atingir o valor
de 15 mL.min-1. O fluxo da ventilao sofreu, no entanto, oscilaes de
velocidade.
A partir da anlise cromatogrfica das amostras de ar recolhidas
na linha do sistema de
descontaminao determinou-se a concentrao dos contaminantes na
fraco de ar ventilado (Fig. 7).
Fig. 7 Variao da concentrao de benzeno na fase de vapor em funo
do volume acumulado de ar passado no provete de S.R.G. a 3% de
gua.
Da anlise da Fig. 7 possvel constatar que a concentrao mxima no
vapor de BTEX,
resultante da ventilao do solo, : no benzeno de 37,2 mg.L-1,
atingida ao fim de 120 min de ensaio e aps ter passado pela
amostra 6,8 L de ar; no tolueno de 11,6 mg.L-1, conseguida ao
fim de 225 min e aps 12,2 L de ar; no etilbenzeno de 4,2 mg.L-1,
obtida ao fim de 1905 min e aps 48,8 L de ar; no o-xileno 3,7
mg.L-1, alcanada ao fim de 4170 min e aps de 110,0 L de ar.
-
0 200 400 600
0
200
400
600
Benzeno
Tolueno
Etilbenzeno
Xileno
Qu
an
tida
de
de
ma
ssa
acu
mu
lad
a (
mg
)
Volume acumulado (L)
Qu
antid
ade
sub
stn
cia
acu
mu
lad
a (m
g)
O benzeno atingiu a linha de remoo residual aos 50 L de volume
de ar ventilado no provete, o tolueno atingiu o mesmo limite perto
dos 78 L, enquanto que o etilbenzeno e o o-xileno atingiram-no para
os valores de 125 e 148 L, respectivamente. A quantidade acumulada
de substncia extrada em funo do volume acumulado de ar
ventilado apresentada na Fig. 8. A partir da quantidade
acumulada de substncia obtida para cada um dos compostos BTEX,
calculou-se a correspondente percentagem de remoo, cujos valores so
30, 25, 17 e 17 %, respectivamente.
Fig. 8 Quantidade de substncia acumulada de BTEX removida do
provete de S.R.G. a 3%
de gua em funo do volume acumulado de ar ventilado.
3.6.2 Solo residual do granito com 13% de gua
O ensaio de ventilao realizado no provete de solo residual do
granito com 13% de teor em gua decorreu durante 28 dias, tendo
estado parado num perodo de 9 dias. A dopagem ocorreu cer-ca de
dois meses antes do incio do ensaio. O ensaio foi iniciado com um
caudal de 150 mL.min-1. Inicialmente, a linha funcionou com a
modalidade de bomba de vcuo, de forma intermitente, e,
posteriormente, passou a funcionar em contnuo por perodos
programados em que o caudal permaneceu constante e igual a 175
mL.min-1. Ao fim de 15 dias de ensaio, a ventilao dos reactores
passou a funcionar em contnuo e a ser alimentada pela linha de ar
comprimido do laboratrio. Com este dispositivo a descontaminao
passou a ser realizada com um caudal de 40 mL.min-1, para mais
tarde diminuir, ainda mais, at cerca de 20 mL.min-1.
Determinaram-se as concentraes dos diferentes compostos de BTEX
nas diferentes fraces,
a partir das recolhas realizadas ao ar resultante da ventilao do
sistema e da posterior anlise cromatogrfica efectuada. A variao
destas concentraes com o volume acumulado de ar ventilado
encontra-se representada na Fig. 9, para cada um dos constituintes
de BTEX.
-
0 100 200 300 400 500 600 700
0
5
10
15
20
25
30
Benzeno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600 700
0
2
4
6
8
10
Tolueno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600 700
0
1
2
3
4
5
Etilbenzeno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)0 100 200 300 400 500 600 700
0
1
2
3
4
Xileno
Solo residual do granito
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
Fig. 9 Variao da concentrao de BTEX na fase de vapor em funo do
volume acumulado de ar passado no provete de S.R.G. a 13% de
gua.
A figura anterior permite ver que a concentrao mxima no vapor de
BTEX extrado,
resultante da ventilao do solo, : no benzeno de 24,8 mg.L-1,
tendo sido alcanada ao fim de 88 min. de ensaio e aps ter
passado pela amostra 13,9 L de ar; no tolueno de 10,1 mg.L-1,
atingida ao fim de 245 min. e aps 20,4 L de ar; no etilbenzeno de
4,7 mg.L-1, obtida tambm ao fim do perodo de 245 min. e aps 20,4
L
de ar; no o-xileno de 3,5 mg.L-1, atingida aos 634 min. e aps
62,5 L de ar. O benzeno atingiu a linha de remoo residual aos 100 L
de volume de ar ventilado no provete. O tolueno atingiu o mesmo
limite aos 210 L, enquanto o etilbenzeno e o o-xileno alcanaram--no
ao fim de 350 L de volume acumulado de ar ventilado. A quantidade
acumulada de substncia de BTEX extrada em funo do volume acumulado
de
ar ventilado apresentada na Fig. 10. Convertendo a quantidade
acumulada de substncia que se obteve para cada um dos compostos de
BTEX na correspondente percentagem de remoo, verifica-se que a
eficincia da extraco de BTEX foi, respectivamente, de 25, 28, 30 e
29%.
-
0 100 200 300 400 500 600 700
0
200
400
600
Benzeno
Tolueno
Etilbenzeno
Xileno
Qu
an
tida
de
de
ma
ssa
acu
mu
lad
a (
mg
)
Volume acumulado (L)
Qu
antid
ade
sub
stn
cia
acum
ula
da
(m
g)
Fig. 10 Quantidade de massa acumulada de BTEX removida do
provete de S.R.G. a 13% de
gua em funo do volume acumulado de ar ventilado.
3.7 Solo residual do xisto
3.7.1 Solo residual do xisto com 1,3% de gua
O ensaio de ventilao realizado no provete de solo residual do
xisto com 1,3% de teor em gua decorreu durante 20 dias. A dopagem
tinha acontecido cerca de ms e meio antes do incio do ensaio. A
ventilao do provete foi assegurada pela linha de ar comprimido do
laboratrio. O ensaio foi iniciado com um caudal de 50 mL.min-1,
sendo reduzido, gradualmente, com o avano da descontaminao at
valores prximos de 10 mL.min-1.
As concentraes de vapor para cada um dos compostos dos BTEX
medida que avanava o
ensaio de simulao de ventilao so apresentadas na Fig. 11. Esta
figura permite salientar que a concentrao mxima no vapor de BTEX,
resultante da ventilao do solo, :
no benzeno de 44,2 mg.L-1, sendo atingida ao fim de 259 min. de
ensaio e aps ter passado pela amostra 13,4 L de ar;
no tolueno de 13,7 mg.L-1, tendo sido alcanada ao fim de 1263
min. e aps 61,4 L de ar; no etilbenzeno de 5,3 mg.L-1, sendo
alcanada depois de decorrido o perodo de 2935 min
e aps 136,6 L de ar; no o-xileno de 3,4 mg.L-1, sendo conseguida
aos 3489 min. e aps 162,5 L de ar. O benzeno atingiu o limite de
remoo residual aos 72 L de volume de ar ventilado no provete. O
tolueno atingiu-o perto dos 214 L, enquanto o etilbenzeno e o
o-xileno alcanaram-no aps a ventilao de um volume de ar de 427 e
516 L, respectivamente. A quantidade acumulada de substncia extrada
em funo do volume acumulado de ar
ventilado apresentada na Fig. 12. A partir da quantidade mxima
acumulada de substncia foi possvel calcular a percentagem de remoo
dos diferentes constituintes de BTEX, que no presente estudo foi de
67, 59, 52 e 47%, respectivamente.
-
-100 0 1 00 200 30 0 4 00 5 00 600 70 0 8 00-20 0
0
20 0
40 0
60 0
80 0
100 0
120 0
140 0
160 0
B
T
E
X
Qu
an
tida
de
de
ma
ssa
acu
mu
lad
a (
mg
)
V o lum e acum ulado (L )
Qu
an
tidad
e s
ub
stn
cia
acu
mu
lad
a (m
g)
Fig. 11 Variao da concentrao de benzeno na fase de vapor em funo
do volume acumulado de ar passado no provete de S.R.X. a 1,3% de
gua.
Fig. 12 Quantidade de massa acumulada de BTEX removida do
provete de S.R.X. a 1,3% de gua em funo do volume acumulado de ar
ventilado.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
2
4
6
8
10
12
14
Tolueno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
10
20
30
40
50
Benzeno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
1
2
3
4
5
6
Etilbenzeno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
Xileno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
-
0 100 200 300 400 500 600
0
10
20
30
40
50
Benzeno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600
0
2
4
6
8
10
Xileno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600
0
5
10
15
20
Tolueno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
0 100 200 300 400 500 600
0
2
4
6
8
10
Etilbenzeno
Solo residual do xisto
Co
nce
ntr
a
o d
e v
ap
or
(
g.m
L-1 )
Volume acumulado (L)
3.7.2 Solo residual do xisto com 5% de gua
O ensaio de ventilao realizado no provete de solo residual do
xisto com 5% de teor em gua decorreu durante 25 dias, tendo estado
parado 5,5 dias. A dopagem ocorreu cerca de dois meses antes do
incio do ensaio. A ventilao do solo foi assegurada pela linha de ar
comprimido do laboratrio. O ensaio foi iniciado com um caudal de
100 mL.min-1, decrescendo, posteriormente, para um valor mdio de 20
mL.min-1.
A partir da anlise cromatogrfica das amostras de ar resultante
da ventilao do solo foi poss-
vel determinar, tal como foi exemplificado anteriormente para os
outros ensaios, a concentrao de BTEX ao longo do avano da
descontaminao. Na Fig. 13 encontra-se representada a variao da
concentrao de cada composto de BTEX em funo do volume acumulado de
ar ventilado.
Fig. 13 Variao da concentrao de benzeno na fase de vapor em funo
do volume
acumulado de ar passado no provete de S.R.X. a 5% de gua. Da
observao da figura anterior possvel verificar que a concentrao
mxima de BTEX, no
vapor extrado, : no benzeno de 47,3 mg.L-1, sendo atingida ao
fim de 78 min. de ensaio e aps ter passado pela
amostra 8,6 L de ar; no tolueno de 20,4 mg.L-1, que foi alcanada
ao fim de 319 min. e aps 35,2 L de ar; no etilbenzeno de 8,7
mg.L-1, sendo atingido ao fim de 1939 min. e aps 86,9 L de ar; no
o-xileno de 9,4 mg.L-1, ao fim de 7327 min. e aps 132,5 L de
ar.
-
0 100 200 300 400 500 600
0
200
400
600
800
1000
1200
B
T
E
X
Qu
an
tida
de
de
ma
ssa
acu
mu
lad
a (
mg
)
Volume acumulado (L)
Qu
antid
ade
sub
stn
cia
acu
mu
lad
a (m
g)
O benzeno atingiu a linha de remoo residual aos 50 L de volume
de ar ventilado no provete, enquanto o tolueno atingiu-a perto dos
111 L. Por sua vez, o etilbenzeno e o o-xileno atingiram-na ao fim
de um volume acumulado de 156 e 199 L de ar, respectivamente.
A quantidade acumulada de BTEX extrada em funo do volume
acumulado de ar ventilado
apresentada na Fig. 14. Convertendo a quantidade acumulada de
substncia obtida para cada um dos compostos de BTEX em percentagens
de remoo, obtm-se a eficincia da extraco de cada composto, que no
presente ensaio toma os valores de 49, 43, 34 e 31%,
respectivamente
Fig. 14 Quantidade de massa acumulada de BTEX removida do
provete de S.R.X. a 5% de gua em funo do volume acumulado de ar
ventilado.
3.8 Resumo dos resultados
O resumo dos resultados obtidos nos ensaios de descontaminao
apresentado no Quadro 4.
4 INTERPRETAO DOS RESULTADOS OBTIDOS
Tendo em conta as diferentes condies de cada solo e o caudal
estabelecido durante o ensaio de descontaminao, pode fazer-se uma
anlise em relao ao comportamento dos contaminantes, no geral, e uma
outra para o comportamento dos contaminantes de solo para solo.
4.1 Comportamento dos contaminantes
O comportamento dos diferentes compostos extrados durante o
perodo de ventilao semelhante para os diferentes ensaios
realizados, como se poder confirmar atravs dos grficos da
representao da quantidade de substncia de BTEX extrada em cada
provete em funo do volume de ar (Figs. 4, 6, 8, 10, 12 e 14). O
benzeno invariavelmente o primeiro contaminante a atingir o mximo
de quantidade extrada e a ordem pela qual os restantes compostos
alcanam as respectivas quantidades mximas vai seguindo a ordem da
volatilidade dos BTEX (ver Jorge, 2001 ou Jorge et al. 2008). Esta
mesma sequncia tambm se verifica para os valores das
quantidades
-
mximas que se extraem nos diferentes ensaios, sendo maior para o
benzeno e menor para o o--xileno. Pontualmente, notam-se algumas
excepes como acontece com o benzeno no ensaio com o solo residual
do granito com 13% de teor em gua, em que a sua quantidade mxima
extrada inferior do tolueno. Este facto explicado pela adsoro na
interface ar-gua ou pela solubilizao do benzeno na gua do solo.
Quadro 4 Resumo dos resultados dos ensaios de descontaminao para
os diferentes solos.
lb - linha de base de concentrao residual; Cv mx B = 98,6
mg.L-1; Cv mx T = 28,3 mg.L-1; Cv mx E = 9,0 mg.L-1; Cv mx X = 6,4
mg.L-1.
Na Fig. 15 so sistematizados os comportamentos da quantidade
extrada de cada contaminante
nos diferentes ensaios realizados. A anlise da figura anterior
permite salientar que a extraco de BTEX com o avano da ventilao do
solo pode ser dividida em 3 regies distintas. A primeira situa-se
na parte inicial e caracterizada por o avano da extraco apresentar
um comportamento linear. A segunda ocorre entre o limite anterior e
o incio da zona em que a extraco de contaminante permanece
constante, enquanto a terceira identifica-se com a zona em que o
contaminante permanece constante (Fig. 16 a)).
Na primeira regio (zona 1) verifica-se que a taxa de aumento da
quantidade extrada
linearmente dependente da presso de vapor de cada um dos
contaminantes para qualquer solo ensaiado, tal como exemplificado
pela Fig. 16 b), para o caso particular do solo residual do xisto
com 5% de teor em gua. Este comportamento revelador de que a
extraco de contaminante nesta regio controlada pela distribuio de
BTEX entre a mistura LFNA inicial e a fase gasosa, o que explica
por que que o benzeno e o tolueno so os compostos mais facilmente
removidos nesta fase. Esta concluso exclui qualquer influncia que o
solo poder, eventualmente, exercer sobre a extraco de BTEX nesta
regio. A interpretao desse facto no ser, seguramente, devido
ausncia de reteno de BTEX por parte dos diferentes solos, mas ser,
provavelmente, atribudo circunstncia dos solos reterem apenas uma
pequena fraco de contaminante que existe na fase de
Material B
(%) T
(%) E
(%) X
(%)
Vol. lb B
(L)
Vol. lb T
(L)
Vol. lb E
(L)
Vol. lb X
(L)
Cv mx B
(mg.L-1)
Cv mx T
(mg.L-1)
Cv mx E
(mg.L-1)
Cv mx X
(mg.L-1)
A.F. (w =0 %)
37 34 32 30 100 220 392 392 20,3
(3,7 L - 42 min)
6,5 (20,9 L - 210 min)
2,8 (123,8 L - 1680 min)
2,8 (123,8 L - 1680 min)
A.F. (w = 5 %)
47 45 35 33 100 419 545 545 34,6
(3,8 L - 45 min)
15,5 (6,9 L - 80 min)
6,4 (72,1 L -
1469 min)
5,5 (114,5 L - 1809 min)
S. R. G. (w = 3 %)
30 25 17 17 50 78 125 148 37,2
(6,8 L - 120 min)
11,6 (12,2 L - 225 min)
4,2 (48,8 L -
1905 min)
3,7 (110,0 L - 4170 min)
S.R.G. (w = 13 %)
25 28 30 29 100 210 350 350 24,8
(13,9 L aos 88 min)
10,1 (20,4 L aos 245 min)
4,7 (20,4 L - 245 min)
3,5 (62,5 L
aos 634 min)
S.R.X. (w = 1,3 %)
67 59 52 47 72 214 427 516 44,2
(12,4 L - 259 min)
13,7 (61,4 L -
1263 min)
5,3 (136,6 L - 2935 min)
3,4 (162,5 L - 3489 min)
S.R.X. (w = 5 %)
49 43 34 31 50 111 156 199 47,3
(8,6 L - 78 min)
20,4 (35,2 L - 319 min)
8,7 (86,9 L -
1939 min)
9,4 (132,5 L - 7327 min)
-
0 100 200 300 400
0
250
500
750
s.r.granito 3%
o-Xileno
s.r.granito 13%
s.r.xisto 5%
s.r.xisto 1,3%
areia 5%
areia 0%
Qu
an
tida
de
de
su
bst
n
cia
(m
g)
Volume acumulado (L)
0 50 100 150 200 250 300 350
0
250
500
750
1000
1250
s.r.granito 13%
Etilbenzeno
s.r.granito 3%
s.r.xisto 5%
s.r.xisto 1,3%
areia 5%areia 0%
Qu
an
tida
de
de
su
bst
n
cia
(m
g)
Volume acumulada (L)
0 50 100 150 200 250 300
0
250
500
750
1000
1250
1500
s.r.granito 13%
Tolueno
s.r.granito 3%
s.r.xisto 5%
s.r.xisto 1,3%
areia 5%
areia 0%
Qu
an
tida
de
de
su
bst
n
cia
(m
g)
Volume acumulado (L)
0 50 100 150 200 250
0
250
500
750
1000
1250
1500
s.r.granito 13%
Benzeno
s.r.granito 3%
s.r.xisto 5%
s.r.xisto 1,3%
areia 5%
areia 0%
Qu
an
tida
de
de
su
bst
n
cia
(m
g)
Volume acumulado (L)
Fig. 15 Sistematizao dos comportamentos da quantidade extrada de
BTEX para as diferentes simulaes.
-
-100 0 100 200 300 400 500 600 700
-100
0
100
200
300
400
500
600
700 Zona 3Zona 2Zona 1
Qu
an
tida
de
de
su
bst
n
cia
Volume acumulado
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
0
10
20
30
40
50
X
E
T
B
Solo residual xisto 5%
Ta
xa d
e q
ua
ntid
ad
e e
xtra
da
(m
g.L
-1)
Presso de vapor (atm)
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
0
10
20
30
40
50
areia 5%
s.r.xisto 1,3%
areia 0%
s.r.xisto 5%
s.r.granito 13%
s.r.granito 3%
m = 3,4
m = 1,4
m = 12,1
Ta
xa d
e r
em
o
o B
TE
(m
g.L-1 )
Taxa de remoo X (mg.L-1)
Benzeno
Etilbenzeno
Tolueno
a) b)
Fig. 16 a) Trs regies distintas das curvas de quantidade de
substncia extrada durante a ventilao; e b) Relao entre a taxa de
quantidade extrada de BTEX e a presso de vapor para o
S.R.X. com 5% de teor em gua na zona 1.
vapor no incio do avano da ventilao e que manifestamente
insuficiente para inviabilizar a dependncia observada na Fig. 16
b).
Apesar da influncia da presso de vapor dos contaminantes na taxa
de aumento das suas
quantidades extradas ter sido exemplificada apenas para um solo
(S.R.X. a 5% de gua), verifica--se que essa dependncia se estende
aos restantes solos. Com o objectivo de ilustrar a referida
dependncia num s grfico, representaram-se as taxas de aumento da
quantidade extrada de BTE para todos os solos ensaiados em funo das
respectivas taxas obtidas o X (Fig. 17).
Fig. 17 Relao entre as taxas de remoo de BTE e de X para a zona
1 e para todas as simulaes realizadas.
Esta representao permite confirmar que a presso de vapor o
factor limitante da extraco
de contaminante durante a fase inicial de ventilao, uma vez que
os declives das funes lineares representadas na Fig. 17 so
descritos pelas razes entre as presses de vapor dos compostos
consi-
-
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,50
10
20
30
40
50
Tax
a de
rem
oo
de
BT
E
Taxa de remoo de o-xileno
derados. Assim, a representao grfica das taxas de remoo do
etilbenzeno relativamente s do o--xileno origina um declive de 1,4,
enquanto a razo das suas presses de vapor de 1,2. O mesmo acontece
para o tolueno e para o benzeno, apesar da maior disperso das taxas
de remoo. No caso do tolueno, a dependncia entre a taxa de remoo
dos dois compostos (T/X) conduz a um declive de 3,4, enquanto a
razo entre as suas presses de vapor de 3,6. Para o benzeno, a
influncia da presso de vapor continua a observar-se, apesar de se
registar um afastamento de duas simulaes a este comportamento. O
declive proveniente da representao grfica das taxas de remoo B/X de
12,1, enquanto a razo entre as suas presses de vapor de 12,0. A
interpretao adicional que pode ser feita s linhas representadas na
Fig.17, em termos de declive, a seguinte: a influncia que o
etilbenzeno sofre e que proveniente dos diferentes solos semelhante
influncia que o o--xileno tambm sofre nesses mesmos solos, mas
denotando uma maior variao; essa variao aumenta para o tolueno e
mais, ainda, para o benzeno. Estas relaes reflectem as influncias
das caractersticas do contaminante nos resultados da simulao
laboratorial.
4.2 Efeitos da natureza dos solos
Na zona 1 da Fig. 16 a), para alm do efeito dominante da presso
de vapor dos BTEX nas taxas de remoo, h tambm a salientar o efeito
da natureza do solo, que na Fig. 17 traduzido pela disperso dos
valores da taxa de remoo dos diferentes contaminantes observada
para os diferentes solos. Se o solo no exercesse qualquer influncia
sobre a taxa de remoo, esperar-se-ia que a representao grfica da
Fig. 17 fosse caracterizada por trs grupos de pontos alinhados
verti-calmente e separados por quantidades descritas pelas razes
das presses de vapor dos contaminan-tes, conforme exemplificado na
Fig. 18.
Fig. 18 Relao entre as taxas de remoo de BTE e de X para a zona
1 na ausncia da influncia do solo.
A influncia das caractersticas do solo faz com que as taxas de
remoo apenas conseguiam
obter uma relao linear com os pontos de todos os solos para o
caso da relao E/X, o que se fica a dever ao facto destes dois
contaminantes apresentarem caractersticas fisico-qumicas muito
semelhantes. O mesmo j no acontece com as relaes T/X e B/X. Para
estes casos, os solos que mantm o comportamento linear so o S.R.G.
a 3 e 13%, a A.F. a 5% e S.R.X. a 5%. Com este comportamento, os
solos citados no revelam capacidade para discriminar os diferentes
contaminantes de BTEX, dado que a taxa de remoo de um contaminante
pode ser prevista custa da taxa de remoo de qualquer um dos
restantes contaminantes. O afastamento dos outros dois solos (A.F.
a 0% e S.R.X. a 1,3%) torna-se mais evidente para o benzeno. De
realar que o
Etilbenzeno
Tolueno
Benzeno
-
afastamento, em relao ao comportamento linear, se verifica para
os solos que apresentam menor teor em gua e tambm menor teor de
argila, mas este segundo aspecto parece secundrio. O que se
confirma a circunstncia dos solos com menor teor de gua conseguirem
discriminar os contaminantes, ao reterem bastante menos os mais
volteis (tolueno e benzeno), o que est de acordo com os dados das
isotrmicas de adsoro apresentadas em Jorge (2001).
Outro facto que poder ser importante referir e que de alguma
forma poder explicar o
afastamento dos dois solos mencionados ao comportamento geral, o
tempo que os BTEX permaneceram no interior do reactor antes de se
iniciar a remoo. Conforme se pode julgar a partir da observao do
Quadro 3, os solos que se situam na Fig. 17 sobre a recta relativa
ao benzeno tm perodos de tempo de dopagem superiores a dois meses,
enquanto que os que se afastam da lneari-dade, como a A.F. a 0% e o
S.R.X. a 1,3%, no chegaram a ultrapassar o ms e meio. Esta
constatao poder, eventualmente, evidenciar que quanto maior for o
tempo de contacto dos contaminantes com o solo, maior ser a taxa de
remoo dos constituintes mais volteis, comparativamente com os menos
volteis.
A Fig. 17 permite, ainda, evidenciar que as taxas de remoo do
benzeno relativas ao S.R.G.
so inferiores s do S.R.X., o que no se consegue explicar pela
presso de vapor. Perante este facto, tentou encontrar-se outra
causa que pudesse explicar esta situao. Depois de se verificar a
influncia de outros parmetros relacionados com o presente trabalho,
como por exemplo: o teor em argila, a superfcie especfica e outros
relativos s isotrmicas de adsoro, chegou-se concluso que a
permeabilidade intrnseca do solo poderia ser a responsvel por esse
resultado.
Utilizando a frmula de Hazen, como mencionado em Jorge (2001),
obteve-se para os
diferentes solos os valores de permeabilidade intrnseca
apresentados no Quadro 5. Quadro 5 Permeabilidades intrnsecas para
os diferentes solos utilizados nas simulaes.
S.R.X. w = 1,3%
S.R.X. w = 3%
S.R.G. w = 3%
S.R.G. w = 13%
A.F. w = 0%
A.F. w = 5%
Permeabilidade intrnseca (m2)
11,710-9 9,110-9 4,510-10 3,110-10 1,010-6 3,210-6
A representao das taxas de remoo do benzeno na fase inicial da
ventilao, para todas as
simulaes realizadas nos diferentes solos, em funo da
permeabilidade intrnseca, encontra-se sistematizada na Fig. 19. A
figura mostra que a sequncia das taxas de remoo do benzeno para o
S.R.G. e para o S.R.X. segue a ordem da permeabilidade intrnseca
desses solos. Apesar da areia no respeitar essa ordem, est-se em
crer que esse comportamento se deve s condies impostas na simulao
experimental, como por exemplo o nico solo que usado na forma
desidratada e o teor de 5% em gua atribui-lhe um nmero de camadas
de gua muito superior ao que o mesmo teor confere para o S.R.G. e
para o S.R.X..
4.3 Zona 2 e zona 3
A zona 2 corresponde fase intermdia situada entre a zona 1 e a
zona 3 e caracterizada pela diminuio progressiva da taxa de remoo
de cada um dos contaminantes (Fig. 16 a)). medida que a taxa de
remoo tende assimptoticamente para zero, a evoluo da quantidade de
substncia tende a permanecer constante, aproximando-se da zona 3. A
diminuio da taxa de remoo dos contaminantes provocada, por um lado,
pela diminuio progressiva da concentrao dos contaminantes na fase
de vapor em consequncia do contaminante na mistura lquida
(LFNA)
-
-4 -3 -2 -1 0 120
25
30
35
40
45
Solo residual granito
Solo residual xisto
Areia
Benzeno
Ta
xa
re
mo
o
(m
g.L-1
)
Log permeabilidade intrnseca
inicial se ter esgotado e, por outro, lenta cedncia dos
contaminantes, que se encontram nas fases aquosa e adsorvida, para
a fase gasosa.
Fig. 19 Relao da taxa de remoo de benzeno em funo do logaritmo
da permeabilidade
intrnseca para os diferentes grupos de solos. Por ltimo, a zona
3 identifica-se com a parte final dos ensaios de remoo de BTEX.
caracterizada pela quantidade de substncia de contaminante
removida permanecer praticamente constante com o avano da ventilao,
o que leva a que seja identificada com a quantidade mxima de
substncia extrada (Fig. 16 a)). Estes valores encontram-se
sistematizados no Quadro 6. Conforme se pode verificar atravs desse
quadro, as quantidades de substncia extrada esto longe de se
aproximar das quantidades de substncia injectadas nos reactores,
onde se efectuaram os ensaios de descontaminao para as diferentes
condies simuladas. Por essa razo, alguns dos ensaios foram
prolongados durante muito mais tempo, depois do patamar da extraco
ter sido atingido, na expectativa de se poderem obter maiores
quantidades de substncias extradas, o que no veio a acontecer.
Quadro 6 Valores da quantidade mxima de BTEX removida para cada
simulao.
A.F. w = 0%
A.F. w = 5%
S.R.X. w = 1,3%
S.R.X. w = 5%
S.R.G. w = 3%
S.R.G. w = 13%
Benzeno (mg) 758 1029 1495 1083 665 556 Tolueno (mg) 692 979
1310 946 540 612 Etilbenzeno (mg) 658 767 1173 751 371 648 o-Xileno
(mg) 631 740 1100 690 376 629
O benzeno o composto mais facilmente removido e com maior
quantidade de substncia
extrada para todos os solos ensaiados, com excepo da simulao com
S.R.G. a 13%. Por sua vez, o tolueno apresenta quantidades finais
de substncia extrada inferiores do benzeno para todos os solos, com
excepo do S.R.G. a 13%. Os volumes de ar necessrios para a remoo
mxima desta substncia, nas diferentes simulaes, so sempre
superiores em cerca de duas a quatro vezes o volume de ar necessrio
para o benzeno, com excepo do S.R.G. a 3%, que de apenas 1,5 vezes
(vd. Quadro 4 e Fig. 15). Os valores de remoo percentual so
bastante prximos para o etilbenzeno e o o-xileno, apesar do
etilbenzeno apresentar uma ligeira tendncia para ser extrado em
maior quantidade do que o o-xileno. No entanto, ambos os
contaminantes so menos extrados do que o tolueno e o benzeno, com
excepo do ensaio realizado com o S.R.G. a 13%. O volume de ar
forado para que estes compostos atinjam a quantidade de substncia
remanescente sempre
-
300 600 900 1200 1500
0
10
20
30
40
50
o-Xileno
Etilbenzeno
Tolueno
Benzeno
Ta
xa d
e r
em
o
o (
%)
Quantidade substncia acumulada (mg)
620 640 660 680 700 720 740 760
400
600
800
1000
1200
1400
1600 B
T
EX
s.r.x isto 5%
s.r.x isto 1,3%
s.r.granito 13%
s.r.granito 3%
areia 5%
Dife
ren
tes
solo
s
A reia 0%(mg)
(mg)
Quantidade adsorvida em diferentes solos
Qua
ntid
ade
ads
orvi
da
em
are
ia
0%
bastante superior ao do benzeno, em cerca de 3 a 7 vezes, mas
bastante prximo do volume necessrio para o tolueno em algumas
simulaes laboratoriais (vd. Quadro 4 e Fig. 15).
Em termos de valores percentuais mdios extrados, poder-se-
concluir que os BTEX so
removidos dos solos estudados nas condies experimentais
ensaiadas na extenso de 43, 39, 33 e 31%, respectivamente. Esta
sequncia de remoo est claramente ilustrada na Fig. 20, onde se
compara o avano da extraco dos BTEX por ventilao nas diferentes
simulaes com o que se observa na A.F. a 0%.
Fig. 20 Comparao da remoo de BTEX nos diferentes solos com a
remoo de BTEX na A.F. a 0% de gua.
Apesar da zona 1 contribuir largamente para a obteno destes
resultados, verifica-se que a
presso de vapor dos constituintes e a taxa de remoo observada na
zona 3 no conseguem explicar a remoo percentual acima indicada.
Apenas para o benzeno se constata que a taxa de remoo observada na
zona 1 influencia a quantidade mxima de substncia extrada, em
especial quando esta quantidade inferior a 800 mg, tal como
documenta a Fig. 21. Nessa figura possvel constatar que a
quantidade mxima extrada de TEX no determinada pela taxa de remoo
observada na zona 1.
Fig. 21 Influncia da taxa de remoo da fase inicial na quantidade
de substncia total acumulada de BTEX para todas as simulaes.
-
5 CONCLUSES
A influncia da natureza e das condies de utilizao dos diferentes
solos no totalmente clara, como se desejaria neste trabalho, apesar
de se poder evidenciar de forma genrica que o teor em gua, quando
muito baixo ou elevado, dificulta a remoo dos contaminantes e que a
reteno no solo residual do granito superior reteno no solo residual
do xisto. Isto acontece apesar do xisto ter sido o solo que
apresentou maior capacidade de adsoro nos ensaios de contaminao
(isotrmicas). No entanto, nos ensaios de descontaminao no aquele
que, como se suporia, apresenta menor percentagem de remoo ou maior
dificuldade de descontaminao, pese embora as condies dos ensaios
numa e noutra simulao no serem, exactamente, as mesmas.
A responsabilidade deste comportamento atribudo forma como as
molculas de gua
interactuam com os minerais de cada um dos solos para as
quantidades de gua utilizada. Por outro lado, salienta-se tambm que
o solo residual do granito ao ser misturado com a gua tende a
formar agregados (aglutinar-se) com maior facilidade do que o solo
residual do xisto, o que dificulta a adsoro dos contaminantes nos
ensaios realizados durante o estudo da contaminao. Acresce ainda o
facto das partculas do solo residual do granito serem mais
irregulares e apresentarem uma superfcie menos polida, o que pode
favorece a existncia de locais de adsoro com diferentes energias. A
contribuir para a maior aglutinao das partculas do solo residual do
granito pode estar o maior teor de argila, apesar de no existir uma
diferena muito significativa para o solo residual do xisto.
Alm do que j foi referido, os provetes do solo residual do
granito foram aqueles em que o
perodo de tempo compreendido entre a dopagem e o incio da
descontaminano foi mais prolongado. Este perodo de tempo pode ter
sido suficiente para que os mecanismos de difuso pudessem ocorrer
em maior extenso. Acrescente-se ainda o facto das rochas originrias
do solo residual do granito e do solo residual do xisto terem
percursos diferentes at alcanarem o estado actual. No caso do solo
residual do granito a sua origem resulta de um processo em que a
rocha sofreu alteraes to profundas em maior extenso.
A situao da areia um pouco atpica, estando compreendida entre o
comportamento dos
solos residuais do granito e do xisto (o que no era de esperar).
Numa das situaes ensaiadas apresenta uma situao de desidratao e
noutra corresponde a uma situao em que as partculas esto largamente
revestidas por gua (cerca de 800 camadas de gua) onde a reteno na
interface gs-ar/gua e a solubilizao na gua tem o papel dominante,
no se apresentando nenhuma situao intermdia que poderia evidenciar
esse seu carcter atpico, como se de um material inerte se tratasse,
como foi o objectivo da sua utilizao.
Independentemente da influncia que a natureza do solo exerce
sobre a descontaminao de
BTEX, verifica-se que a quantidade de substncia removida em funo
do volume de ar que atravessa o solo descrita por trs fases
distintas (zonas).A fase inicial governada pela distribuio dos
compostos BTEX da fase lquida para a fase de vapor e controlada
pela presso de vapor desses compostos. Uma fase intermdia
caracterizada pelo esgotamento da fase lquida e governada pela
contribuio dos contaminantes distribudos pelas diferentes fases do
meio e que se comportam de uma forma lbil. Por ltimo, a fase final
ou de patamar que se pode prolongar por um perodo indeterminado e
que governada pela cintica lenta de desadsoro dos contaminantes.
Relativamente ao mencionado para a primeira fase, existe excepo
para os solos secos - areia com 0% de teor em gua e solo residual
do xisto com 1,3% de teor em gua - em que a extraco dos compostos
mais volteis (benzeno e tolueno) relativamente aos menos volteis
(etilbenzeno e o-xileno) no descrita pela razo das suas presses de
vapor.
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A ordem de aparecimento dos BTEX e suas quantidades no decurso
dos ensaios de descontami-nao segue a ordem da volatilidade desses
compostos, isto o mais voltil aparece em primeiro lugar.
B T E X ordem de aparecimento
aumento da volatilidade
Por sua vez, a eficincia da remoo do BTEX segue, em geral, a
mesma sequncia: B %>
T % > E % > X %. Porm, quando os teores em gua so muito
elevados, a sequncia anterior sofre alteraes, podendo verificar-se
a inverso da posio dos contaminantes mais volteis pelos menos
volteis. Pelo que se afirma que o teor em gua influencia em vrios
aspectos a descontaminao dos solos por ventilao. Quando muito
baixo, o poder do solo para reter BTEX aumenta, sobretudo para as
espcies menos volteis. Quando elevado, a reteno de BTEX aumenta, no
por efeito directo do solo, mas por solubilizao parcial de BTEX na
gua e/ou, eventualmente, por adsoro destas espcies superfcie da
gua. Por outro lado, a permeabilidade do solo ao ar (condutividade
pneumtica) um factor muito importante e condiciona o tipo de
interaco que pode existir entre a fase percolante (ar) e os
contaminantes nas diferentes fases. Esta apontada como a principal
causa para a obteno de nveis de remoo mais baixos para o solo
residual do granito do que para o solo residual do xisto.
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