TÉCNICAS TÉRMICAS: REMOCIÓN DE HIDROCARBUROS POR VAPOR CALIENTE.

18 DE SEPTIEMBRE DE 2015 LABORATORIO DE TRATAMIENTO DE SUELOS

Viernes 10- 12 am

RESUMEN El suelo es un recurso natural, no renovable, dinámico y limitado el cual presenta propiedades físicas,

químicas y biorganicas definidas. En este laboratorio se utilizó una muestra de suelo orgánico adicionándole gasolina para realizar un sistema de tratamiento térmico, para favorecer la extracción de los contaminantes en forma de vapor, y determinar finalmente la cantidad de gasolina que es posible extraer por unidad de volumen. En esta práctica se tomaron los suelos con apariencia más arcillosa, se les agrego gasolina, se realizó el montaje donde se coloca un erlenmeyer de rama lateral o balón de destilación con 50 ml de agua que sirve para arrastrar el contaminante y se pone a destilar hasta recoger una buena cantidad de contaminación.

INTRODUCCIÓN. Las actividades del hombre dan origen con frecuencia a consecuencias ambientales especialmente observables en el suelo, por ser éste el primer punto de contacto de una fuga accidental de sustancias líquidas o sólidas que pueden ser tóxicas. Si bien el suelo no es un medio importante en la dispersión de

contaminantes, en combinación con el agua y en menor medida con el aire se transforma en un agente dispersante de la contaminación presente. Se ha desarrollado en los últimos años una rama de la ingeniería llamada “Ingeniería de la Remediación” surgida de la necesidad de desarrollar técnicas y tecnologías para la

1

T É C N I C A S T É R M I C A S : R E M O C I Ó N D E H I D R O C A R B U R O S P O R V A P O R

C A L I E N T E .


recuperación ambiental de sitios degradados por la actividad humana. (Coria, 2007)

La extracción de vapores es un proceso relativamente sencillo que separa físicamente los contaminantes del suelo. Como su nombre lo indica, consiste en la extracción de contaminantes del suelo en forma de vapor. Por lo tanto, los sistemas de extracción de vapores del suelo sirven para retirar contaminantes que tienden a volatilizarse o a evaporarse con facilidad. Con esta técnica se extraen compuestos orgánicos volátiles y algunos compuestos orgánicos semivolátiles de la zona no saturada del subsuelo, que está arriba de la capa freática. Por medio de un sistema de pozos subterráneos se crea un vacío y los contaminantes ascienden a la superficie en forma de vapor o gas. A menudo, además de los pozos de extracción se instalan pozos de inyección de aire para aumentar la corriente de aire y mejorar la tasa de remoción del contaminante. Otra ventaja de la introducción de aire en el suelo es que puede estimular la biocorrección de algunos contaminantes. (ambiente, 1996).

El tratamiento y recuperación de suelos contaminados se puede definir como el conjunto de operaciones realizadas con el objetivo de controlar, disminuir o eliminar los contaminantes presentes. Las técnicas in situ son de menor costo, de bajo impacto ambiental, pero existen muchas dudas sobre los resultados finales. Las técnicas ex situ se destacan por su efectividad, dado que el suelo contaminado es físicamente eliminado y el suelo nuevo que se incorpora se homogeniza con el anterior no contaminado, pudiendo controlarse mejor el proceso. El sistema se opera prescindiendo de los factores externos como el clima. Estas técnicas tienen el problema del alto costo. (Coria, 2007)

OBJETIVOReproducir en el laboratorio varios sistemas de tratamiento térmico del suelo para favorecer la extracción de los contaminantes en forma de vapor.

DATOS Y RESULTADOS

TIEMPO Suelo organico Suelo arcilloso

(min) TEMPERATURA (°C)0 30 302 49 544 64 756 84 848 94 88

10 94 9012 94 9114 94 9216 94 92

Tabla 1. Tiempos y temperaturas registradas en el laboratorio.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 180

20

40

60

80

100Suelo M.O Suelo S.O

TIEMPO (min)

TEM

PER

ATU

RA

(°C

)

Gráfica 1. Comportamiento de suelo en función de la temperatura.

PORCENTAJE HIDROCARBURO RECUPERADO

Temperatura Ambiente: 26°CVolumen de Gasolina: 30 mlHidrocarburo recuperado:

- Suelo Orgánico = 21 ml - Suelo Arcilloso = 20 ml

% Recuperado=Cantidad recuperadacantidad agregada

∗100

% Recuperado S .organico=2130

∗100

% Recuperado S .organico=70 %

2

Suelo organico - Suelo arcilloso


% Recuperado S .arcilloso=2030

∗100

% Recuperado S .arcilloso=66,6 %ANALISIS

Las propiedades del suelo son indispensables, para definir y analizar el porcentaje de contaminante saturado, algunas propiedades son:

Permeabilidad Porosidad Tamaño del grano Contenido de humedad Contenido orgánico Densidad de la masa.

En el laboratorio se tomaron dos tipos de suelo, suelo orgánico y suelo amarillo. Se observó que el porcentaje de recuperación del suelo orgánico es mayor al porcentaje de recuperación del suelo amarillo, esto se debe a que el primer suelo (suelo orgánico), posee mayor cantidad de materia orgánica que el suelo amarillo, favoreciendo así al proceso de extracción de contaminantes mediante vapor caliente.

De la gráfica 1. Se puede analizar, que el suelo que posee mayor contenido de materia orgánica, a medida que pasa el tiempo la temperatura aumenta, más rápido que el suelo amarillo, demostrando que este tipo de suelo favorece la extracción de contaminantes mediante esta técnica.

CONCLUSIONES.

- Las condiciones más favorables para la recuperación del suelo contaminado por hidrocarburos (gasolina), a través de extracción por vapor es un suelo con alto contenido de materia orgánica para el desarrollo de esta práctica.

- Es una técnica de tratamiento muy buena que depende del tipo de suelo y de la proporción contaminada, ya que superficies muy amplias se puede volver un proceso complejo.

- La extracción de vapores especialmente para gasolina es un método muy seguro siempre y cuando se tenga un equipo a

prueba de explosiones ya que estas mezclas tienden a ser explosivas.

- Los resultados obtenidos dependen mucho de las condiciones del laboratorio, y del suelo.

CUESTIONARIO.

1. Consultar para cada uno de los contaminantes: Presión de vapor, constante de Henry y punto de ebullición, ¿es posible determinar estas propiedades para la gasolina? ¿Por qué? Para este caso no se utilizaría constante de Henry ya que la gasolina es un líquido y esta se usa para gases, sin embargo es posible encontrarla como gas como las siguientes presentaciones:Constante de Henry a 25 ºC.

-Benceno: 0,0055 -Tolueno: 0,0677

2. Analizar la gráfica obtenida sobre lo que ocurre con el contamínate.

Según la gráfica arrojada, en el suelo que posee mayor contenido de materia orgánica, a medida que pasa el tiempo la temperatura aumenta. Para el suelo amarillo también aumenta la temperatura pero no tan rápidamente en el tiempo; lo cual permite analizar que este tipo de suelo favorece la extracción de contaminantes mediante esta técnica.

3. Que tipos de suelos son los apropiados para la aplicación de esta técnica y ¿por qué?

3

FRACCIÓN PRESIÓN A VAPOR

(37,8 ºC)

RANGO T °C

EBULLICION

BUTANO 3,67 0

PENTANO 36,1 36


La Extracción a vapor (EV) , también conocida como ventilación del suelo, vaporización y volatilización, es una tecnología en la que se aplica un vacío al suelo, para inducir un flujo controlado y continuo de aire, y remover así contaminantes volátiles y semivolátiles del suelo. La EV usualmente se lleva a cabo in situ. Sin embargo, en algunos casos, puede usarse como una tecnología ex situ. La efectividad del sistema de EV depende principalmente de la volatilidad de los contaminantes y de la permeabilidad y homogeneidad del suelo. (Ecología)

4. Qué tipo de contaminantes orgánicos son los que se pueden remover con esta técnica y ¿por qué?La EV a menudo es usada para remediar sitios contaminados por derrames o fugas de COVs y algunas gasolinas; puede aplicarse en zonas insaturadas. Además, la EV puede facilitar e inducir otros procesos de remediación como la biodegradación de contaminantes poco volátiles.No es recomendable para la remoción de aceites pesados, metales, BPCs o dioxinas; la técnica solo es aplicable para compuestos volátiles; la humedad, contenido de materia orgánica y permeabilidad del suelo al aire, afectan la eficiencia del proceso; no es una tecnología adecuada para zonas saturadas; un alto contenido de partículas finas afectan la operación del sistema; la descarga de aire del sistema puede requerir tratamiento; los líquidos residuales deben tratarse o disponerse.(Sepúlveda & Valesco Trejo, 2002)

5. ¿Por qué se considera una técnica in-situ?

Este ensayo realizado en el laboratorio se denomina IN SITU ya que aunque permite analizar en el mismo laboratorio el contaminante que afecta el suelo, se pueden hacer los montajes para la recuperación del mismo sin necesidad de trasladar el suelo en estudio, pues al

realizar un traslado implicaría condiciones más complejas como altos costos, ya que cuando existe una contaminación de este tipo (hidrocarburo), generalmente es u alto volumen sobre el recurso suelo.

6. RESUMEN ARTÍCULO

Remediación de suelos contaminados por hidrocarburos y de lodos de recorte mediante electrólisis, compuestos oxidantes y zeolitas naturales.

Los lodos de recorte de la base aceite y que son generados en pozos petroleros, de exploración o explotación, son considerados residuos peligrosos y los suelos contaminados con hidrocarburos, aunque no son considerados residuos peligrosos son un problema ambiental severo. En esta investigación se ofrece una opción alternativa para depurar ambos. Este tratamiento es una combinación de procesos fisicoquímicos que dejan un ambiente adecuado para una futura restauración empleando microorganismos. El proceso propuesto incluye la mezcla de los lodos de recorte o el suelo contaminado con hidrocarburos con zeolitas naturales, la impregnación con un oxidante y la aplicación de corriente eléctrica durante un tiempo dado. La restauración de estos suelos contaminados con hidrocarburos mediante el uso de zeolitas en combinación con un campo eléctrico genera condiciones oxidantes que permiten la solubilización y movilización de hidrocarburos. Los resultados obtenidos a nivel de laboratorio muestran que la zeolita natural genera un ambiente iónico que favorece la solubilización y transporte de hidrocarburos aun cuando la solución que alimenta el pozo anódico no contenga agentes oxidantes. Esta inclusión de las zeolitas incrementa la conductividad, permitiendo que el agente oxidante ejerza su acción sobre los compuestos aceitosos y el proceso de electrorremediación permite acondicionar el lodo de recorte o el suelo contaminado, de tal forma que es posible observar desarrollo microbiano después de varias semanas. (Teutli-León, y otros, 2003)

4


ANEXOS

Imagen 1.

Refrigerante burbujeando.

Imagen 2. Bulbo con suelo arcilloso.

Imagen 3. Ebullición en suelo arcilloso.

Imagen 4. Medición de la temperatura de ebullición.

Imagen 5. Recuperación del contaminante.

BIBLIOGRAFIA

ambiente, O. p. (1996). Guía del ciudadano: la extracción de vapores del suelo . 5.Coria, I. D. (2007). Remediación de suelos contaminados con hidrocarburos. UAIS, 7.Ecología, I. N. (s.f.). Tecnologías de Remediación .

5


Extraccion de vapores del suelo. (Abril de 1996). EPA. Obtenido de https://clu-in.org/download/remed/spansve.pdf

Molina, A. R. (Agosto de 2004). Mexico, D.F: Analisis de toxicidad en agua. Obtenido de http://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/1446/1/andresrosas.pdf

Sepúlveda, T. V., & Valesco Trejo, J. A. (2002). Tecnologias de remeidación para suelos contaminados . México DF: Instituto nacional de Ecologia.

Teutli-León, M. M., Ruiz, A. C., Rodriquez, K., Gavito, C., Gonzalez, M. P., Oropeza, T., & Gonzalez, I. (2003). Remediación de suelos contaminados por hidrocarburos y lodos de recorte mediante electrolisis , compuestos oxidantes y zeolitas naturales. Puebla, México: Tecnol. Ciencia Ed. .

6


7

TÉCNICAS TÉRMICAS: REMOCIÓN DE HIDROCARBUROS POR VAPOR CALIENTE.

Documents

Transcript of TÉCNICAS TÉRMICAS: REMOCIÓN DE HIDROCARBUROS POR VAPOR CALIENTE.