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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.
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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
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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)
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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
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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.
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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?
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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
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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..
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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
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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
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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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••••••••
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•••••
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•• •• • •••••
•••••
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As & Heavy metals
Iron colloids
Injection well Extraction well
Permeable Reactive Barrier
Remediated groundwater
Sulfide oxidation
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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)
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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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