Descontaminação de água co

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15832 (2022) Citar este artigo

A co-contaminação por solventes orgânicos (por exemplo, tolueno e tetrahidrofurano) e íons metálicos (por exemplo, Cu2+) é comum em águas residuais industriais e em locais industriais. Este manuscrito descreve a separação do THF da água na ausência de íons cobre, bem como o tratamento da água co-poluída com THF e cobre, ou tolueno e cobre. O tetrahidrofurano (THF) e a água são livremente miscíveis na ausência de ácido láurico. O ácido láurico separa os dois solventes, conforme demonstrado por ressonância magnética nuclear de prótons (1H RMN) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier com reflexão total atenuada (ATR-FTIR). A pureza da fase aquosa separada de misturas 3:7 (v/v) de THF:água usando ácido láurico 1 M é ≈87% v/v. O espalhamento síncrotron de raios X de pequeno ângulo (SAXS) indica que o ácido láurico forma micelas reversas no THF, que incham na presença de água (para hospedar água em seu interior) e, finalmente, levam a duas fases livres: 1) rica em THF e 2 ) rico em água. O ácido láurico desprotonado (íons laurato) também induz a migração de íons Cu2+ em THF (após separação da água) ou em tolueno (imiscível em água), permitindo sua remoção da água. Os íons laurato e os íons cobre provavelmente interagem através de interações físicas (por exemplo, interações eletrostáticas) em vez de ligações químicas, como mostrado pelo ATR-FTIR. A espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) demonstra até 60% de remoção de íons Cu2+ da água co-poluída por CuSO4 ou CuCl2 e tolueno. Enquanto o ácido láurico emulsiona a água e o tolueno na ausência de íons de cobre, os sais de cobre desestabilizam as emulsões. Isto é benéfico, para evitar que os iões de cobre sejam re-arrastados na fase aquosa juntamente com o tolueno, após a sua migração na fase de tolueno. O efeito dos íons cobre na estabilidade da emulsão é explicado com base na diminuição da atividade interfacial e na rigidez compressiva dos filmes interfaciais, sondados usando uma calha de Langmuir. No tratamento de águas residuais, o ácido láurico (um pó) pode ser misturado diretamente na água poluída. No contexto da remediação de águas subterrâneas, o ácido láurico pode ser solubilizado em óleo de canola para permitir sua injeção no tratamento de aquíferos co-poluídos por solventes orgânicos e Cu2+. Nesta aplicação, filtros injetáveis ​​obtidos pela injeção de hidroxietilcelulose catiônica (HEC+) impediriam o fluxo de tolueno e íons cobre nele particionados, protegendo os receptores a jusante. Os co-contaminantes podem ser posteriormente extraídos a montante dos filtros (utilizando poços de bombeamento), para permitir a sua remoção simultânea dos aquíferos.

As atividades industriais libertam metais pesados ​​tóxicos e solúveis em água nas águas subterrâneas, incluindo chumbo, crómio, arsénico, zinco, cádmio, mercúrio e cobre1,2. O cobre é utilizado em fertilizantes e pulverizações de pesticidas, materiais de construção e resíduos agrícolas e municipais, causando elevadas concentrações de cobre nas águas subterrâneas1. Os hidrocarbonetos são também amplamente utilizados em processos industriais e estão entre os poluentes mais comuns das águas subterrâneas3. O THF é um contaminante de águas subterrâneas e de águas residuais industriais, porque é usado para produzir intermediários farmacêuticos e pesticidas4,5. Metais pesados, hidrocarbonetos e solventes orgânicos miscíveis em água (por exemplo, dioxano ou THF) estão frequentemente presentes como co-contaminantes em locais industriais6,7,8,9,10,11.

O tratamento de metais pesados ​​inclui remediação eletrocinética12,13,14,15,16, remoção com nanopartículas17 e lavagem do solo com aditivos que facilitam a solubilização e extração de metais pesados ​​por meio de bomba e tratamento1. Bombear e tratar extrai poluentes usando poços de bombeamento, trata as águas subterrâneas ex situ e finalmente as reinjeta após o tratamento18. Por exemplo, o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) tem sido usado para remediar o cobre em conjunto com bomba e tratamento19. Nosso estudo anterior utilizou lauroil lactilato de sódio (SLL) para o mesmo propósito20. Estas abordagens não permitem a remoção simultânea de metais pesados ​​e co-contaminantes, tais como solventes miscíveis, dos quais o THF é um exemplo.