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Tipo: Dissertação
Título: Condutividade eletrosmótica e remediação de solos contaminados com cádmio via eletrosmose
Título(s) alternativo(s): Electroosmotic conductivity and remediation of cadmium contaminated soils via electroosmosis
Autor(es): Velten, Rodrigo Zorzal
Primeiro Orientador: Lima, Dario Cardoso de
Primeiro coorientador: Fontes, Maurício Paulo Ferreira
Segundo coorientador: Carvalho, Carlos Alexandre Braz de
Primeiro avaliador: Fernandes, Raphael Bragança Alves
Segundo avaliador: Marangon, Márcio
Terceiro avaliador: Trindade, Tiago Pinto da
Abstract: O presente trabalho abordou a aplicação de fenômenos eletrocinéticos na remediação de solos, com um direcionamento ao emprego da eletrosmose na descontaminação de três solos da Zona da Mata Norte, estado de Minas Gerais, Brasil, contaminados com o elemento- traço cádmio. Buscou-se ampliar o horizonte de pesquisas já desenvolvidas na Universidade Federal de Viçosa, com a inclusão da avaliação do processo eletrosmótico em parâmetros químicos e mineralógicos de uma gama maior de solos, bem como avaliar o efeito de diferentes vairáveis na eficiência do processo de descontaminação. Trabalhou-se com solos residuais de gnaisse, como se segue: (i) solo 1, um residual maduro, pedologicamente classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, de comportamento geotécnico laterítico e textura argilo-areno-siltosa; (ii) solo 2, saprolítico, de comportamento geotécnico não laterítico e textura areno- silto-argilosa; e (iii) solo 3, também, residual maduro, pedologicamente classificado como Argissolo Vermelho- Amarelo, de comportamento geotécnico não laterítico e textura argilo-areno-siltosa. O elemento-traço empregado foi o cádmio, fonte poluidora presente em objetos de uso diário e que apresenta comportamento adsorção-dessorção intermediário. O programa de estudo foi dirigido aos solos antes e após contaminação com cádmio e abrangeu a realização de: (i) análises de difração de raios-X; (ii) análises de laboratório para determinação de propriedades física e química; (iii) determinações de CTC e PCZ; (iv) avaliação da influência da energia de compactação e, portanto, da estrutura, no coeficiente de condutividade eletrosmótica dos solos; (v) avaliação da influência da diferença de potencial elétrico aplicado (ddp) no processo de descontaminação eletrocinética, trabalhando-se com valores de 5, 15 e 30 V; (vi) análise da influência do tempo de incubação do contaminante (períodos de 1, 10 e 20 dias) e da ddp (5, 15 e 30 V) na descontaminação dos solos. Os resultados mostraram que: (i) na fração areia dos solos estudados, havia predomínio de quartzo, enquanto que nas frações argila e silte, havia dominância de caulinita; no entanto, observou-se presença expressiva de hematita e gibbsita, no solo 1, e de goethita, no solo 3; (ii) os solos 1 e 3, do ponto de vista eletroquímico e ambiental, mostraram-se mais ativos, podendo apresentar alta adsorção específica de cátions; (iii) o PCZ foi um fator determinante em todas as propriedades dos solos estudados, bem como no processo de descontaminação eletrocinética, mostrando-se associado o sentido do fluxo eletrosmótico aos resultados dos ensaios de descontaminação; (iv) a adição do contaminante aos solos produziu variações significativas nos seus parâmetros químicos obtidos via análises de rotina, CTC e PCZ, em especial no caso dos solos 1 e 3, mais ativos; (v) os valores do coeficiente de condutividade eletrosmótica não variaram significativamente com a aplicação de diferentes potenciais elétricos e de diferentes energias de compactação, exceto para o solo 3, provavelmente devido a fatores mineralógicos dos solos; (vi) a remoção de cádmio dos solos, através dos fenômenos eletrocinéticos, aumentou significativamente com o aumento do período de incubação e com o aumento da diferença de potencial elétrico aplicado, para todos os solos estudados.
This research addressed the application of electrokinetic phenomena in soil remediation, considering the application of electroosmosis in the decontamination of three soils from the Zona da Mata Norte, Minas Gerais state, Brazil, contaminated with the element-trace cadmium. This work followed a line of research previously developed at the Universidade Federal de Viçosa, including the evaluation of the electroosmotic process in the chemical and mineralogical parameters of a larger gamma of soils, as well as evaluating the effect of testing parameters in the efficiency of the decontamination process. The tested soils were residual products from gneiss, as follow: (i) soil 1, a mature residual soil, pedologically classified as Red Yellow Latosol, presenting lateritic geotechnical behavior and silty-sandy-clayey texture; (ii) soil 2, saprolitic, presenting non lateritic geotechnical behavior and clayey-silty-sandy texture; e (iii) soil 3, also a mature residual soil, pedologically classified as Red yellow Podzol (Argisol), presenting non- lateritic geotechnical behavior and sandy-siltyclayey texture. Cadmium was the element- trace used in the experiment because it is a usual polluting source in daily use objects and presents adsorption-desorption intermediate behavior. The study program was directed to the analysis of soil behavior before and after their contamination with cadmium, encompassing the following steps: (i) X-rays analysis; (ii) physical and chemical routine tests; (iii) determination of CEC and ZPC; (iv) evaluation of the influence of the applied compaction effort and, therefore, of structure, in the soils eletrosmotic conductivity coefficient; (v) evaluation of the influence of the applied electrical potential difference (ddp) of 5, 15 and 30 V in the electrokinetic decontamination process; (vi) analysis of the influence of the contaminant incubation time (periods of 1, 10 and 20 days) and of ddp (5, 15 and 30 V) in the decontamination process. The results had shown that: (i) quartz predominated in the soils sand fraction, whereas kaolinite predominated in the soils silt and clay fractions; however, it was observed significant presence of hematite and gibbsite in the clay fraction of soil 1 and of goethite in the clay fraction of soil 3; (ii) electrochemically, soils 1 and 3 revealed more active behavior, presenting higher specific cation adsorption capacity; (iii) the parameter ZPC was a determinant factor in all the analyzed soils chemical properties, as well as in the electrokinetic decontamination process, governing the direction of the eletrosmotic flow and influencing in the results of the decontamination applied technique; (iv) the addition of the contaminant to soils was responsible for significant changes in the routine analysis and in the CEC and ZPC parameters, specially regarding soils 1 and 3, which are the most active ones; (v) except for soil 3, the values of the electroosmotic conductivity coefficient of soil was not significantly influenced by the application of different electric potentials and different compaction efforts; (vi) for all tested soils, cadmium soils removal through electrokinetic phenomena increased significantly with the increase of the incubation time and with the increase of the applied electric potential difference.
Palavras-chave: Fenômenos eletrocinéticos
Eletrosmose
Remediação de solo contaminado com cádmio
Condutividade eletrosmótica
Latossolo Vermelho-Amarelo
Electrokinetic phenomena
Electroosmosis
Cadmium- contaminated soil remediation
Electroosmotic conductivity
Red Yellow Latosol
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICA
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Geotecnia; Saneamento ambiental
Programa: Mestrado em Engenharia Civil
Citação: VELTEN, Rodrigo Zorzal. Electroosmotic conductivity and remediation of cadmium contaminated soils via electroosmosis. 2008. 164 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia; Saneamento ambiental) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2008.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/3696
Data do documento: 25-Fev-2008
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