1

ContaminaciónContaminación del del suelosuelo porpormetalesmetales pesadospesados (II)(II)

Dra. Patricia Dra. Patricia MiretzkyMiretzky dede ViorVior

Las partículas de suelo tienen carga superficial, pero los Las partículas de suelo tienen carga superficial, pero los suelos en suspensión acuosa son suelos en suspensión acuosa son neutrosneutros..

La carga superficial neta es la suma algebraica de la carga La carga superficial neta es la suma algebraica de la carga fija y la de todos los complejos superficiales.fija y la de todos los complejos superficiales.

Si la carga neta superficial no es cero, entonces debe ser Si la carga neta superficial no es cero, entonces debe ser balanceada por la capa difusa de iones adyacente a la balanceada por la capa difusa de iones adyacente a la superficie.superficie.

2

MatemáticamenteMatemáticamente

Con σ Con σ PP = carga superficial neta= carga superficial netaσσDD = carga de los iones de la capa difusa= carga de los iones de la capa difusa

σ σ ºº = carga fija= carga fijaσ σ HH = carga neta protónica= carga neta protónicaσ σ ISIS = carga debida a los complejos de esfera = carga debida a los complejos de esfera

interiorinteriorσσOSOS = carga debida a los complejos de esfera = carga debida a los complejos de esfera

exteriorexterior

3

Todos los componentes, con excepción de σTodos los componentes, con excepción de σ 0 0 dependen del dependen del pHpH..

Los Los oxidosoxidos de Fe, de Fe, MnMn, Al, la , Al, la kaolinitakaolinita, y otros minerales de arcilla 1:1, el , y otros minerales de arcilla 1:1, el humus, desarrollan sólo carga variable.humus, desarrollan sólo carga variable.

a a bajos bajos pHpH, la carga neta es , la carga neta es positivapositiva

a a altos altos pHpH,, la carga neta es la carga neta es negativanegativa..

Cuál será el Cuál será el pHpH en el cual la carga en el cual la carga superficial neta σ superficial neta σ PP es cero?es cero?

El El pHpH al cual σ al cual σ PP = 0 se denomina = 0 se denomina pHpH PZCPZC ((pHpH de punto de punto de cero carga). de cero carga).

El El pHpH al cual σ al cual σ HH = 0 se denomina = 0 se denomina pHpH PZNPCPZNPC ((pHpH del del punto de carga protónica neta cero)punto de carga protónica neta cero)

4

El El pHpH PZCPZC y ely el pHpH PZNPCPZNPC son propiedades son propiedades fundamentales de los minerales. fundamentales de los minerales.

Son importantes porque Son importantes porque

la la adsorción de cationesadsorción de cationes es > cuando la carga superficial es negativa, es > cuando la carga superficial es negativa, para para pHpH > > pHpH PZCPZC..

la la adsorción de anionesadsorción de aniones es > cuando la carga superficial es positiva, es > cuando la carga superficial es positiva, para para pHpH < < pHpH PZCPZC

Otras definicionesOtras definiciones

5

6

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pH pH PZCPZC

Cuando el mineral tiene 2 Ka, puede determinarse usando los valoresde pKa (óxidos anfóteros, grupo NH2 de los ac. húmicos)

1 2

2a a

pzcpK pKpH +

=

9.19.1aluminaalumina4.64.6kaolinitekaolinite

8.58.5hematitehematite2.82.8MnOMnO22

8.28.2boehmiteboehmite2.52.5montmorillonitemontmorillonite

7.87.8goethitegoethite~2.2~2.2feldsparsfeldspars

5.05.0gibbsitegibbsite2.02.0quartzquartz

pHpHpzcpzcmineralmineralpHpHpzcpzcmineralmineral

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El El cuarzo y el feldespatocuarzo y el feldespato presentan presentan bajos PZNPCbajos PZNPC. La . La adsorción de aniones no es probable al adsorción de aniones no es probable al pHpH de las aguas de las aguas naturales (naturales (pHpH = 5,5 = 5,5 –– 8,5) porque sus superficies van a 8,5) porque sus superficies van a estar cargadas negativamente.estar cargadas negativamente.

Los minerales con Los minerales con alto PZNPCalto PZNPC, como , como crisolitacrisolita y y óxidos de óxidos de FeFe y y corundumcorundum, van a ser buenos adsorbentes de aniones, , van a ser buenos adsorbentes de aniones, porque al porque al pHpH de las aguas naturales van a tener carga de las aguas naturales van a tener carga superficial positiva.superficial positiva.

9

La carga fija en la La carga fija en la montmorillonitamontmorillonita >> que la carga >> que la carga variable. Como la carga fija es siempre negativa, la variable. Como la carga fija es siempre negativa, la montmorillonitamontmorillonita serasera adsorbedoradsorbedor de cationes.de cationes.

La La kaolinitakaolinita sólo tiene carga variable, pero la superficie se sólo tiene carga variable, pero la superficie se vuelve negativa para vuelve negativa para pHpH > 4.6 al disociarse los grupos OH> 4.6 al disociarse los grupos OH

en general en general los minerales de arcilla se comportan como los minerales de arcilla se comportan como adsorbentes de cationes.adsorbentes de cationes.

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Afinidad de los cationesAfinidad de los cationes

En una solución natural, muchos cationes compiten por los En una solución natural, muchos cationes compiten por los sitios activos en las superficies mineralessitios activos en las superficies minerales

Sin embargo, experimentalmente se ve que algunos metales Sin embargo, experimentalmente se ve que algunos metales tienen mayor tienen mayor afinidad afinidad que otros. que otros.

Qué factores determinan la selectividad?Qué factores determinan la selectividad?

Potencial iónico: relación carga/radioPotencial iónico: relación carga/radio ((Z/r)Z/r)

Los cationes con Los cationes con bajo Z/rbajo Z/r tienen poca tendencia a estar hidratados, por tienen poca tendencia a estar hidratados, por lo tanto, pueden formar complejos de lo tanto, pueden formar complejos de esfera interioresfera interior. .

Los cationes con Los cationes con alto Z /ralto Z /r tienen gran tendencia a estar hidratados y tienen gran tendencia a estar hidratados y formar complejos de esfera formar complejos de esfera exteriorexterior..

A menor potencial iónico, mayor afinidad de adsorción, pues los A menor potencial iónico, mayor afinidad de adsorción, pues los complejos de esfera interior son mas fuertes que los de esfera icomplejos de esfera interior son mas fuertes que los de esfera interior.nterior.

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Radio de hidrataciónRadio de hidratación

En series de igual número de oxidación (series En series de igual número de oxidación (series isovalentesisovalentes), los cationes muestran menor afinidad de ), los cationes muestran menor afinidad de adsorción al disminuir el radio iónico, o sea adsorción al disminuir el radio iónico, o sea los cationes los cationes grandes tienen mas afinidad de adsorción que los grandes tienen mas afinidad de adsorción que los pequeños.pequeños.

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Para los Para los metales de transiciónmetales de transición, la configuración electrónica , la configuración electrónica es más importante que el radio iónicoes más importante que el radio iónico

electrones delectrones dCu: 3 dCu: 3 d1010 4 s4 s11

Ni: 3 dNi: 3 d88 4 s4 s22

CoCo: 3 d: 3 d77 4 s4 s22

Fe: 3 dFe: 3 d66 4 s4 s22

MnMn: 3 d: 3 d55 4 s4 s22

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Mayor K Mayor K adsads a mayor K a mayor K OHOH

AdsorciónAdsorción de de cationescationes≡≡SS--OH + PbOH + Pb2+2+ = = ≡≡SS--OO--PbPb++ + H+ H++

CompetenciaCompetencia con Hcon H++

“pH edge”“pH edge”

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Para minerales cuya Para minerales cuya carga superficial es del tipo variablecarga superficial es del tipo variable, la , la fracción de cationes adsorbidos fracción de cationes adsorbidos aumenta con el aumenta con el pHpH, debido , debido a que la superficie mineral está positivamente cargada a a que la superficie mineral está positivamente cargada a pHpHbajos, pero negativamente cargada a bajos, pero negativamente cargada a pHpH altos.altos.

Para cada metal en particular, el grado de adsorción se Para cada metal en particular, el grado de adsorción se incrementa rápidamente en un rango estrecho de incrementa rápidamente en un rango estrecho de pHpH ((pHpHedgeedge))

Efecto de los Efecto de los ligandosligandos en la adsorción de en la adsorción de metalesmetales

Los Los ligandosligandos orgánicos fuertes, orgánicos fuertes, como los aniones de los ácidos di y como los aniones de los ácidos di y tricarboxílicostricarboxílicos pueden afectar la pueden afectar la adsorción de metales pesados, y por adsorción de metales pesados, y por lo tanto su movilidad en el suelo lo tanto su movilidad en el suelo debido a la formación de complejos debido a la formación de complejos solubles. solubles.

EjEj, el citrato y oxalato, comunes en , el citrato y oxalato, comunes en la solución del suelo, disminuyen la la solución del suelo, disminuyen la adsorción de Ni adsorción de Ni 2+2+ y y CdCd 2+2+ debido a debido a la formación de complejos cargados la formación de complejos cargados negativamente.negativamente.

En presencia de citrato 5 mMEn presencia de citrato 5 mM

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FuerzaFuerza de la de la adsorciónadsorción de de anionesaniones

AsOAsO4433-- > SeO> SeO33

22-- > CrO> CrO4422-- > SeO> SeO44

22--

FF-- > > ClCl-- > Br> Br-- > I> I--

POPO4433-- > SO> SO44

22-- > NO> NO33-- > ClO> ClO44

--

CompetenciaCompetencia con OHcon OH--

Intercambio ionicoIntercambio ionico

Es el Es el reemplazoreemplazo de un ion en la de un ion en la fasefase sólidasólida porpor un ion de la un ion de la soluciónsolución. El ion de la . El ion de la fasefase sólidasólida debedebe ser ser fácilmentefácilmenteremovibleremovibleesferaesfera exteriorexterior

dobledoble capacapa difusadifusa

Los iones adsorbidos por Los iones adsorbidos por complejacióncomplejación en la esfera exterior en la esfera exterior y los iones en la capa difusa se intercambian fácilmente con y los iones en la capa difusa se intercambian fácilmente con iones similares de la solución.iones similares de la solución.

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QuéQué mineralesminerales presentanpresentan intercambiointercambio catiónicocatiónico??CargaCarga negativanegativa permanente permanente (e.g., (e.g., smectitiasmectitia, , vermiculitavermiculita))

CargaCarga negativanegativa anfotanfotééricaricaóóxidosxidos (e.g., (e.g., ≡≡SOSO--))

MateriaMateria orgorgáánicanica (e.g., RCOO(e.g., RCOO--))

QuQuéé mineralesminerales presentanpresentan intercambiointercambio anianióóniconico??CargaCarga anfotanfotééricarica positivapositiva (e.g., (e.g., ≡≡SOHSOH22

++))

Como en el intercambio iónico están involucradas solo Como en el intercambio iónico están involucradas solo interacciones electrostáticas, se utiliza la ley de Coulomb interacciones electrostáticas, se utiliza la ley de Coulomb para explicar la selectividad de un ion.para explicar la selectividad de un ion.Dentro de un mismo grupo de elementos de la Tabla Periódica, Dentro de un mismo grupo de elementos de la Tabla Periódica, tendrán preferencia los iones con menor radio de hidratación. Patendrán preferencia los iones con menor radio de hidratación. Para el ra el grupo 1grupo 1

Cs Cs ++ > Rb > Rb ++ > Na > Na ++ > Li > Li ++ > H > H ++

Si los iones son de distinto número de oxidación, se prefieren lSi los iones son de distinto número de oxidación, se prefieren los de os de mayor cargamayor carga

Al Al 3+3+ > Ca > Ca 2+2+ > Mg > Mg 2+2+ > K > K ++ = NH= NH44++ > Na > Na ++

Selectividad del intercambio iónicoSelectividad del intercambio iónico

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También debe tenerse en cuenta el efecto de polarización. También debe tenerse en cuenta el efecto de polarización. La La polarizaciónpolarización es la distorsión de la nube electrónica de es la distorsión de la nube electrónica de un un anionanion debido a la presencia de un catión. debido a la presencia de un catión. La polarización es La polarización es mayor mayor cuandocuandoEl El radio de hidratación del catión es menorradio de hidratación del catión es menorMayor es su estado de oxidaciónMayor es su estado de oxidación

Los aniones se polarizan más fácilmente cuanto más Los aniones se polarizan más fácilmente cuanto más grandes son.grandes son.En general se prefieren los En general se prefieren los contraionescontraiones con la mayor con la mayor polarizaciónpolarización..BaBa 2+2+ > > PbPb 2+2+ > > Sr Sr 2+2+ >> Ca Ca 2+2+ > Ni > Ni 22++ > > CdCd 2+2+ > Cu > Cu 2+2+ > > CoCo 2+2+ > > ZnZn 2+2+ > > MgMg 2+2+

> > AgAg++ > > CsCs ++> > RbRb++ > NH> NH44++ > > NaNa ++ > Li > Li ++

Capacidad de intercambio Capacidad de intercambio catiónicocatiónico

CEC CEC capacidad de intercambio capacidad de intercambio catiónicocatiónico

La CEC es la concentración de iones en La CEC es la concentración de iones en meqmeq / 100 g suelo / 100 g suelo que puede ser desplazado del suelo por iones de la que puede ser desplazado del suelo por iones de la solución.solución.Actualmente se utiliza Actualmente se utiliza centimolescentimoles de carga (+ )por de carga (+ )por kgkg de de suelo (suelo (cmolescmoles + / + / kgkg suelo)suelo)

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CECCECVarVarííaa con la con la texturatextura del del suelosuelo

>30>30

clayclay

1010--30301010--151533--101000--33CECCEC((meqmeq/100 g)/100 g)

clay loamclay loamloamloam

loamy sandloamy sand

sandy loamsandy loamsandsandtexturetexture

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VarVarííaa con el mineral de con el mineral de arcillaarcilla

6565--1001001212600600--800800AAss (m(m22 gg--11))

11--6622--101011--22CEC (CEC (µµeqeq mm22))

6.56.5--60602.42.4--12126060--120120CEC (CEC (meqmeq/100 g)/100 g)

0.30.30.60.6--220.30.3--0.40.4AEC (AEC (µµeqeq mm22))

illiteillitekaolinitekaolinitemontmorillonitemontmorillonite

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Cómo se determina la CEC?Cómo se determina la CEC?

21

Cómo calculamos el CEC sabiendo el % de arcilla y de Cómo calculamos el CEC sabiendo el % de arcilla y de materia orgánica de un suelo?materia orgánica de un suelo?

Datos del suelo: arcilla = 10 %; MO = 2 %Datos del suelo: arcilla = 10 %; MO = 2 %

Suponemos CEC para MO = 200 Suponemos CEC para MO = 200 meqmeq /100g y para la /100g y para la arcilla 50 arcilla 50 meqmeq/100 g/100 g

CEC = (% OM x 200) + (% Clay x 50) = 9 CEC = (% OM x 200) + (% Clay x 50) = 9 meqmeq / 100 g/ 100 g

Un alto valor de CEC (>25) Un alto valor de CEC (>25) eses un un buenbuen indicadorindicador de de queque el el suelosuelo tienetiene alto alto contenidocontenido en en arcillasarcillas y en y en materiamateria orgánicaorgánica

Un valor Un valor bajobajo de CEC (<5) de CEC (<5) eses un un buenbuen indicadorindicador de de queque el el suelosuelo eses arenosoarenoso con con pocopoco contenidocontenido de de materiamateria orgánicaorgánica

22

En los ambientes En los ambientes básicosbásicos la selectividad de los cationes esla selectividad de los cationes es

CaCa2+2+ > Mg> Mg2+2+ > K > K + + > > NaNa++

En los ambientes En los ambientes ácidos,ácidos, H H ++y Al y Al 3+ 3+ reemplazan a todos los reemplazan a todos los demás cationes.demás cationes.

% % SaturaciónSaturación en bases (%BS)= en bases (%BS)= meqmeq bases/CEC x 100bases/CEC x 100

% % SaturaciónSaturación en H (%HS) = en H (%HS) = meqmeq HH++/CEC x100/CEC x100

EjEj

CationesCationes---- HH++ CaCa2+ 2+ MgMg2+2+ KK ++ NaNa++

9.4 14 3 0.5 0.19.4 14 3 0.5 0.1

CEC CEC = 27= 27 meqmeq/100g (/100g (sumasuma de de loslos cationescationes))

% BS% BS = 17.6/27 x 100 = = 17.6/27 x 100 = 65%65%

% HS% HS = 9.4/27 x100 = = 9.4/27 x100 = 35%35%

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Características generalesCaracterísticas generalesdel intercambio del intercambio catiónicocatiónico

ReversibleReversibleLas isotermas de intercambio en las 2 direcciones Las isotermas de intercambio en las 2 direcciones coincidencoinciden

Control Control difusional difusional El intercambio El intercambio catiónicocatiónico está controlado por la difusiónestá controlado por la difusión

EstequiométricoEstequiométricoLos iones que dejan la superficie son reemplazados por una Los iones que dejan la superficie son reemplazados por una cantidad equivalente (en carga) de otros iones.cantidad equivalente (en carga) de otros iones.

SelectivoSelectivoSe basa en la ley de Se basa en la ley de Coulomb Coulomb F = qF = q11 qq22 / D / D 22

Como consecuencia son más fuertemente atraídos los iones Como consecuencia son más fuertemente atraídos los iones de mayor carga y menor radio de hidratación.de mayor carga y menor radio de hidratación.

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Reacciones de intercambio iónicoReacciones de intercambio iónico

Las reacciones de intercambio que involucran cationes Las reacciones de intercambio que involucran cationes mayoritarios, son tratadas como reacciones en equilibrio.mayoritarios, son tratadas como reacciones en equilibrio.

La forma general de estas reacciones esLa forma general de estas reacciones es

donde X representa la superficie sólida donde se produce el intedonde X representa la superficie sólida donde se produce el intercambio.rcambio.

La constante de equilibrio K para esta reacción esLa constante de equilibrio K para esta reacción es

Donde Donde a a representa la actividad de las especies disueltas y representa la actividad de las especies disueltas y N N es la es la fracción equivalentefracción equivalente

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NN se define comose define como

Si A y B son las únicos cationes adsorbidos NSi A y B son las únicos cationes adsorbidos NAA+ N+ NBB = 1= 1

La K de equilibrio para reacciones de intercambio se conoce comoLa K de equilibrio para reacciones de intercambio se conoce comoCoeficiente de selectividad.Coeficiente de selectividad.

K = 1, no hay preferencia por ninguno de los 2 ionesK = 1, no hay preferencia por ninguno de los 2 iones

K K CdCd/K/K = 0,5 el equilibrio está desplazado hacia la izquierda, o sea, = 0,5 el equilibrio está desplazado hacia la izquierda, o sea, que el Kque el K++ tiene más afinidad por la superficie que el tiene más afinidad por la superficie que el CdCd 2+2+

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La figura representa la fracción molar de La figura representa la fracción molar de CaCa 2+2+ unida a un unida a un mineral frente a la fracción molar de mineral frente a la fracción molar de CaCa 2+2+ en solución. en solución.

La línea punteada representa K = 1.La línea punteada representa K = 1.

Observamos que Observamos que CaCa 2+2+ esta unido preferentemente a la esta unido preferentemente a la superficie cuando la concentración de superficie cuando la concentración de NaNa ++ es baja.es baja.

Los Los coeficientes de selectividad varíancoeficientes de selectividad varían con propiedades de con propiedades de la solución como TDS, la solución como TDS, pHpH, y en este caso, la concentración , y en este caso, la concentración de de NaNa ++..

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Ablandadores de aguasAblandadores de aguas

2 2 NaNa ++ + + CaXCaX22 = = CaCa 2+2+ + 2 + 2 NaXNaX

Esta ecuación explica el funcionamiento de los Esta ecuación explica el funcionamiento de los ablandadores de aguas que remueven ablandadores de aguas que remueven CaCa y y MgMg, pero luego , pero luego pueden ser regenerados con una salmuera rica en pueden ser regenerados con una salmuera rica en NaNa..

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Desorción de cationes metálicosDesorción de cationes metálicos

Mucho más lenta que la Mucho más lenta que la adsorción (histéresis).adsorción (histéresis).

La velocidad de desorción La velocidad de desorción puede disminuir con el puede disminuir con el tiempotiempo

difusióndifusiónprecipitaciónprecipitacióncambio en los complejos cambio en los complejos superficialessuperficialesoxidaciónoxidación

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TerminologíaTerminología

ConclusionesConclusiones

Los contaminantes pueden ser retenidos por las Los contaminantes pueden ser retenidos por las fases sólidas de los suelos.fases sólidas de los suelos.

La estabilidad de los contaminantes (resistencia al La estabilidad de los contaminantes (resistencia al uptake o al transporte) depende de sus uptake o al transporte) depende de sus propiedades químicas y del tipo de suelo. propiedades químicas y del tipo de suelo.

Las reacciones de adsorción/desorción Las reacciones de adsorción/desorción controlan la concentración de los elementos controlan la concentración de los elementos traza en la solución del suelo.traza en la solución del suelo.

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Tecnologías para la reducción de la contaminación del suelo

LavadoLavado del del suelosueloDegradaciDegradacióónn oxidativaoxidativa del del suelosuelo ((ozonizaciozonizacióónn))

EstabilizaciEstabilizacióónn/ / solidificacisolidificacióónn

Control de Control de componentescomponentes volvoláátiles tiles ExtracciExtraccióónn porpor vaporvapor

UsoUso de de barrerasbarreras reactivasreactivas permeablespermeables

SeparaciSeparacióónn electrocinelectrocinééticatica

FitoremediaciFitoremediacióónn

Problemas de los tratamientos del sueloProblemas de los tratamientos del suelo

Los contaminantes están dispersos en estructuras de baja Los contaminantes están dispersos en estructuras de baja permeabilidad (lentes de arcilla)permeabilidad (lentes de arcilla)

Adsorbidos o intercambiados en arcillas o materia orgánicaAdsorbidos o intercambiados en arcillas o materia orgánica

En precipitados poco solubles como óxidos, hidróxidos o En precipitados poco solubles como óxidos, hidróxidos o carbonatos.carbonatos.

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Lavado del sueloLavado del suelo

En general En general in situin situ..

Esta técnica produce Esta técnica produce movilidad y migraciónmovilidad y migración de los metales, de los metales, solubilizándolos de manera que puedan ser extraídos del solubilizándolos de manera que puedan ser extraídos del suelosuelo

Se puede aplicar el líquido de lavado en la superficie o Se puede aplicar el líquido de lavado en la superficie o inyectarlo en la zona contaminada.inyectarlo en la zona contaminada.

Reactivos utilizados en el lavado de Reactivos utilizados en el lavado de suelossuelos

Agua (componentes solubles)Agua (componentes solubles)

HCl (recuperación de metales) HCl (recuperación de metales)

EDTA (recuperación de metales) EDTA (recuperación de metales)

Soluciones básicas (metales, fenoles)Soluciones básicas (metales, fenoles)

Surfactantes iónicos/no iónicos (compuestos orgánicos Surfactantes iónicos/no iónicos (compuestos orgánicos hidrofóbicoshidrofóbicos

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contaminants

Injectionwell

Extractionwell

Flushing solution

pump pump

Above groundtreatmentEffluent

recycle

Effluent discharge

Water table

Low

permeable zone

Peristaltic pump

Glass Column

With sandPeristaltic pump

EffluentBiosurfactant

solution

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NeutralizaciónNeutralización

-- used for pH adjustment but expensiveused for pH adjustment but expensive-- very effective but very effective but corrosivecorrosive4. Caustic Soda4. Caustic Soda

-- used for pH adjustment & for regeneration used for pH adjustment & for regeneration of ion exchange resinsof ion exchange resins-- very corrosivevery corrosive liquidliquid

3. 3. SulphuricSulphuric AcidAcid

-- used for pH adjustmentused for pH adjustment && water softeningwater softening(as Na(as Na22COCO33))-- non corrosivenon corrosive white powderwhite powder

2. Sodium Carbonate2. Sodium Carbonate

-- used for pH adjustment, precipitation used for pH adjustment, precipitation reactions & hardness removalreactions & hardness removal-- available as quicklime (available as quicklime (CaOCaO) & hydrated ) & hydrated lime (Ca(OH)lime (Ca(OH)22))-- non corrosivenon corrosive & store in concrete or steel & store in concrete or steel containerscontainers

1. Lime1. Lime

Estudio de caso: CuEstudio de caso: Cu

El cambio de pH redujo la El cambio de pH redujo la fracción intercambiable.fracción intercambiable.

La remediación es natural La remediación es natural cuando el suelo tiene pH > 7 cuando el suelo tiene pH > 7

Suelos contaminados con Cu Suelos contaminados con Cu de bajo pH pueden ser de bajo pH pueden ser tratados en forma económica tratados en forma económica sólo con un ajuste del pH.sólo con un ajuste del pH.

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Estudio de caso: ZnEstudio de caso: Zn

En suelos no tratados el Zn esta En suelos no tratados el Zn esta principalmente en la fracción principalmente en la fracción sulfuros y residual.sulfuros y residual.

En suelos tratados, el Zn está en En suelos tratados, el Zn está en las fracciones residual, carbonato, las fracciones residual, carbonato, sulfuro.sulfuro.

No existe atenuación naturalNo existe atenuación natural.

Estudio de caso: CrEstudio de caso: Cr

El Cr está en el suelo en las El Cr está en el suelo en las fracciones insolubles (carbonatos, fracciones insolubles (carbonatos, sulfuros y residual).sulfuros y residual).

El Cr no se solubiliza por cambio El Cr no se solubiliza por cambio de pH de pH

No existe atenuación naturalNo existe atenuación natural

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Oxidación química (rédox)Oxidación química (rédox)

En este proceso se agrega un agente oxidante para En este proceso se agrega un agente oxidante para transformar los contaminantes en transformar los contaminantes en COCO22 y Hy H22O oO o un un producto intermedio menos tóxicoproducto intermedio menos tóxico

Este procedimiento es útil para Este procedimiento es útil para compuestos orgánicoscompuestos orgánicosvolátiles y para volátiles y para cianuros inorgánicoscianuros inorgánicos

En general se utiliza además En general se utiliza además radiación UVradiación UV para acelerar el para acelerar el proceso.proceso.

Muy usado en la industria del plateado (CNMuy usado en la industria del plateado (CN--) y en la ) y en la fabricación de pesticidasfabricación de pesticidas

La La reducción químicareducción química se utiliza para ciertos metales se utiliza para ciertos metales pesados que son peligrosos para la salud en estado oxidado pesados que son peligrosos para la salud en estado oxidado pero no en estado reducido. Ej: reducción de pero no en estado reducido. Ej: reducción de Cr VI a Cr IIICr VI a Cr IIIusando SOusando SO22 y FeSOy FeSO44..

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Principales agentes oxidantesPrincipales agentes oxidantes

OO33

HH22OO22

ClCl22

Los agentes oxidantes Los agentes oxidantes no son específicosno son específicos, y van a , y van a reaccionar con todos los elementos en el estado reducido reaccionar con todos los elementos en el estado reducido presentes.presentes.

OzonoOzonoEs un gas azul de olor acre y un oxidante muy poderoso. Se Es un gas azul de olor acre y un oxidante muy poderoso. Se disocia muy rápido en Odisocia muy rápido en O22 y debe ser y debe ser generado in situgenerado in situ. . Acción desinfectante. Se utiliza para compuestos orgánicos.Acción desinfectante. Se utiliza para compuestos orgánicos.

HH22OO22

Se lo utiliza también en tratamiento del suelo Se lo utiliza también en tratamiento del suelo in situin situ y en y en general acompañado de UV, especialmente para materia general acompañado de UV, especialmente para materia orgánica. Efectivo para orgánica. Efectivo para SS22-- y CNy CN--..

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CloroCloroEl ClEl Cl22 y sus derivados se utilizan para desinfección de y sus derivados se utilizan para desinfección de aguas y de desechos.aguas y de desechos.

Cuando se combina con la materia orgánica produce Cuando se combina con la materia orgánica produce THM THM (trihalometanos) cancerígenos.(trihalometanos) cancerígenos.

ClCl22 (g) disuelto en agua se convierte en una solución de (g) disuelto en agua se convierte en una solución de ácido hipocloroso (HOCl). En ácido hipocloroso (HOCl). En medio alcalinomedio alcalino para para CNCN..

39

Extracción de componentes volátiles Extracción de componentes volátiles suelo con vaporsuelo con vapor

Es una técnica utilizada para Es una técnica utilizada para remover remover VOC VOC de la zona de la zona vadosa del suelovadosa del suelo

Se pasa una corriente de aire Se pasa una corriente de aire por el suelo, favoreciendo el por el suelo, favoreciendo el pasaje de contaminantes pasaje de contaminantes volátiles de la fase líquida a la volátiles de la fase líquida a la fase vaporfase vapor

EstabilizaciónEstabilización

Se utiliza un Se utiliza un binder o mezcla de bindersbinder o mezcla de binders para formar una para formar una matriz sólida donde queden retenidos los contaminantes matriz sólida donde queden retenidos los contaminantes inmovilizándolos o disminuyendo su solubilidadinmovilizándolos o disminuyendo su solubilidad

El nuevo sólido formado debe serEl nuevo sólido formado debe ser

menos solublemenos solubleinmóvilinmóvilmenos tóxicomenos tóxicomenos lavablemenos lavable

40

SolidificaciónSolidificación

Proceso queProceso que encapsula encapsula el desecho en un sólido monolítico el desecho en un sólido monolítico

de gran integridad estructural por medios mecánicosde gran integridad estructural por medios mecánicos..

microencapsulaciónmicroencapsulación

macroencapsulaciónmacroencapsulación

41

Barreras permeables reactivasBarreras permeables reactivas

Se utiliza este método Se utiliza este método in situin situ para tratar para tratar lixiviados lixiviados de de desechos de distintos tipos. desechos de distintos tipos.

Para retener los lixiviadosPara retener los lixiviados

Para retener la contaminación entre límitesPara retener la contaminación entre límites

Se utilizan distintas reacciones químicasSe utilizan distintas reacciones químicasPrecipitaciónPrecipitaciónAdsorciónAdsorciónIntercambio catiónicoIntercambio catiónico

Transport ofAs & Heavy metals

Iron colloids

Injection well Extraction well

Permeable Reactive Barrier

Remediated groundwater

Sulfide oxidation

•••••

••••• • •• ••

•• •• •• •• ••

•• •• • •••••

•••••

••

••••••••

• •• ••

•• •• •

•••••

••••• • •• ••

•• •• •• •• ••

•• •• • •••••

•••••

••

••••••••

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•• •• •

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•• •• •Transport of

As & Heavy metals

Iron colloids

Injection well Extraction well

Permeable Reactive Barrier

Remediated groundwater

Sulfide oxidation

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42

ElectrocinéticaElectrocinética

Se utiliza paraSe utiliza para

Radionucleídos como U, Th, RaRadionucleídos como U, Th, Ra

Metales pesados (Pb, Cd, Cr, Hg, Zn, Fe, Mg)Metales pesados (Pb, Cd, Cr, Hg, Zn, Fe, Mg)

Compuestos orgánicos polares (ac. acético, fenol)Compuestos orgánicos polares (ac. acético, fenol)

Compuestos orgánicos no polares (BTEX)Compuestos orgánicos no polares (BTEX)

43

FitoremediaciónFitoremediación

Remediación por medio de Remediación por medio de plantasplantas

Las plantas utilizan en su nutrición Las plantas utilizan en su nutrición pequeñas cantidades de metales pesados pequeñas cantidades de metales pesados (micronutrientes) (0.01(micronutrientes) (0.01--0.05 ppm). 0.05 ppm).

Estos micronutrientes son requeridos para Estos micronutrientes son requeridos para una gran variedad de procesos una gran variedad de procesos fisiológicos. Ejfisiológicos. Ej Zn Zn 2+2+ y Fe y Fe 2+2+ Cu Cu 2+2+ actúan actúan como cofactores de muchas enzimas.como cofactores de muchas enzimas.

En concentraciones más altas son nocivos En concentraciones más altas son nocivos para las plantaspara las plantasproducen necrosisproducen necrosisinhibición del crecimiento de semillas y raícesinhibición del crecimiento de semillas y raíces

Plantas hiperacumuladoras de metales Plantas hiperacumuladoras de metales pesadospesados

Son capaces de tolerar y concentrar altos niveles de metales Son capaces de tolerar y concentrar altos niveles de metales pesadospesados

ArabidopsisArabidopsis

Hiperacumulador de Hiperacumulador de cobre y zinccobre y zinc

Thlaspi Thlaspi

Hiperacumulador de cadmio y zincHiperacumulador de cadmio y zinc

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Requerimientos de las planta Requerimientos de las planta hiperacumuladorashiperacumuladoras

Deben ser especies de crecimiento rápidoDeben ser especies de crecimiento rápido

Deben tener una biomasa elevadaDeben tener una biomasa elevada

Deben contar con raíces profundasDeben contar con raíces profundas

Deben ser fáciles de cosecharDeben ser fáciles de cosechar

Deben tolerar y acumular un rango de metales pesados en Deben tolerar y acumular un rango de metales pesados en sus partes aéreas y cosechablessus partes aéreas y cosechables

Procesos involucrados en la Procesos involucrados en la fitoremediaciónfitoremediación

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