LOS ESTUDIOS SOBRE LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO A CAUSA DE ACEITE DE MOTOR USADO Y SU REMEDIACIÓN

ALUMNA:• PAUCAR PEÑA, Katherin Yuliana

UN PROGRAMA EXPERIMENTAL SE LLEVÓ A CABO PARA EVALUAR LOS CAMBIOS EN EL COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS DEBIDO A LA INTERACCIÓN CON EL ACEITE DE MOTOR USADO (UMO), SEGUIDO DE SU REMEDIACIÓN. SE UTILIZARON DIFERENTES TIPOS DE SUELOS CLASIFICADOS COMO ARCILLA DE BAJA PLASTICIDAD (CL), ARCILLA CON ALTA PLASTICIDAD (CH), Y LA ARENA POBREMENTE GRADUADA (SP) PARA EL ESTUDIO. SE LLEVARON A CABO ESTUDIOS DE LABORATORIO EN MUESTRAS VÍRGENES (NO CONTAMINADA) DE SUELO Y MUESTRAS DE SUELO SIMULADOS A DIVERSOS GRADOS DE CONTAMINACIÓN (ES DECIR, 3%, 6% Y 9% EN PESO SECO DE SUELO) PARA COMPARAR LAS PROPIEDADES GEOTÉCNICAS ANTES Y DESPUÉS DE LA CONTAMINACIÓN. LAS PROPIEDADES DE INGENIERÍA ALTERADAS DEBIDO A LA CONTAMINACIÓN. SURFACTANTE (DODECIL SULFATO DE SODIO (SDS)) SE EMPLEÓ LAVADO MEJORADO PARA DESCONTAMINAR LOS SUELOS. SE OBSERVÓ QUE LAS PROPIEDADES GEOTÉCNICAS ORIGINALES DE SUELOS PODRÍAN SER CASI RESTAURADO (VARIACIÓN QUE VA DE 0 A 12%) TRAS LA DESCONTAMINACIÓN CON SDS A UNA DOSIFICACIÓN ÓPTIMA.

Resumen

PETRÓLEO Y SUS PRODUCTOS REFINADOS (GASOLINA, DIESEL, QUEROSENO, ACEITE DE MOTOR, COMBUSTIBLE PARA AVIONES, ETC.) SON LOS PRINCIPALES RECURSOS UTILIZADOS PARA LAS NECESIDADES DE ENERGÍA EN LOS SECTORES INDUSTRIALES Y DE TRANSPORTE EN TODO EL MUNDO. EL ACEITE DE MOTOR SE UTILIZA PARA LAS NECESIDADES DE LUBRICACIÓN DE DIVERSOS TIPOS DE MOTORES DE AUTOMÓVILES Y OTROS. DURANTE ESTOS TIPOS DE USOS, ACEITE DE MOTOR RECOGE UNA SERIE DE COMPONENTES ADICIONALES DE DESGASTE DEL MOTOR. ESTOS INCLUYEN METALES PESADOS, TALES COMO PLOMO, CROMO, CADMIO, Y OTROS MATERIALES COMO EL NAFTALENO, HIDROCARBUROS CLORADOS, AZUFRE. DESPUÉS DE QUE EL PASO DEL TIEMPO, EL ACEITE CONVIÉRTASE CAMBIOS NECESARIO DEBIDO A UN CAMBIO EN LA VISCOSIDAD DEL ACEITE. CUALQUIER QUE ACEITE PASSE INADECUADA DESPUÉS DE SU USO DEBIDO A LA CONTAMINACIÓN, POR LO QUE ES APTO PARA SU PROPÓSITO ORIGINAL, SE CONOCE EL MOTOR USADO ACEITE (UMO) Y ES NECESARIO PARA SER ADECUADAMENTE DISPUESTOS DE. LOS ACEITES USADOS TIENEN EL POTENCIAL PARA SER RECICLADO Y RE-REFINADO SI CON SEGURIDAD Y CORRECTAMENTE RECOGIDO, SIN EMBARGO, EN MUCHOS CASOS, SE VIERTE EN UN DRENAJE ABIERTO O ARROJADO A LA BASURA DONDE SE PUEDE CONTAMINAR EL SUBSUELO Y EL AGUA SUBTERRÁNEA. UN LITRO DE ACEITE PUEDE CONTAMINAR HASTA UN MILLÓN DE LITROS DE AGUA Y SE PUEDE ACUMULAR EN EL SISTEMA DE SUBSUELO, LO QUE REPRESENTA UN RIESGO PARA EL MEDIO AMBIENTE. SE ESTIMA QUE EL CAMBIO DE ACEITE AUTOMOTRIZ SOLA PARA PRODUCIR 4-5 LITROS DE ACEITE USADO.

INTRODUCCION

MATERIALES Y MÉTODOS

Los tres tipos de suelos utilizados en el presente estudio fueron clasificados baja plasticidad, de alta plasticidad, y suelo no plástico. El aceite de motor usado era el contaminante y se utilizó el SDS, el tensioactivo para la descontaminación. La caracterización de estos materiales y sus propiedades básicas se dan en las siguientes secciones.

SUELOS Hay tres tipos de suelos los cuales se seleccionaron: arcilla

con baja plasticidad, arcilla con alta plasticidad, y la arena, para cubrir el amplio espectro Generalmente de suelos encontrado. Estos suelos fueron nombrados S-1, S-2 y S-3 según la descripción dada en la Tabla 1.

Suelos S-1 y S-3 ¿Fueron los suelos naturales recogidos localmente de minas a cielo abierto. Como la arcilla de alta plasticidad no se encontró en una región cercana, se decidió fabricar el suelo mediante la mezcla de caolinita disponible comercialmente (H4Al2Si2O4) con un 15% de bentonita (CaOAl2O35SiO22H2O) en peso. La característica plasticidad del suelo caolinita fue aumentada con la adición de polvo de bentonita. Este suelo se fabrica con alta plasticidad Referido S-2.

 

SUELOS

La muestra No.

Clasificación de suelo

nombre

1 ARCILLA-I (baja plasticidad)

s-1

2 ARCILLA-II (alta plasticidad)

s-2

3 arena s-3

Tabla 1. Descripción de suelo.

Tabla 2 representa la composición basada en el análisis de tamaño de grano, límites de Atterberg (líquido, plástico, y de contracción), y la clasificación de los suelos. Las características químicas de los suelos se muestran en la Tabla 3.Tabla 2. Propiedades de los suelos.Propiedades Suelo S-1 Suelo S-2 Suelo S-3 estándarEl contenido de arena (%)

10 02 96.3 IS 2720 Part 4: 1985a

Contenido de limo (%)

67 18 3.7 IS 2720 Part 4: 1985a

El contenido de arcilla (%)

23 80 - IS 2720 Part 4: 1985a

Límite líquido (%)

32.7 85.1 - IS 2720 Part 5: 1985b

Límite plástico (%)

19.8 34.8 - IS 2720 Part 5: 1985b

Límite de contracción (%)

16.4 13.7 - IS 2720 Part 6: 1972c

clasificación de suelos

CL CH SP Clasificación de suelos unificadaNota: CL, baja plasticidad; CH, alta Plasticidad; SP, mal arena graduada.

Tabla 3. Características químicas de los suelos.

Nota: CL, baja plasticidad; CH, alta Plasticidad; SP, mal arena graduada.

CONTAMINANTE El aceite usado del motor fue elegido como

contaminante para el estudio. Se procuró desde la ubicación del taller de automóviles. El grado de aceite usado fue SAE 10W. Las propiedades físicas de la UMO se dan en la Tabla 4.

GRADO DE CONTAMINACIÓNEn este trabajo, el grado de contaminación se define al porcentaje del peso de contaminante (UMO) con respecto al peso seco de suelo. El nivel de contaminación observada en los sitios contaminados sirvió de base para la contaminación del suelo en el laboratorio en porcentajes variables (Singh 2005). Sobre la base de esta consideración, el suelo estaba contaminado a 3%, 6% y 9% de grado de contaminación es más estudios. El grado inicial de contaminación se fijó en el 3% debido a que el Estado de Nueva Jersey clasifica los suelos con una concentración de aceite 3% por encima de los residuos peligrosos (Pincus et al., 1995).

CONTAMINACIÓNEl peso calculado de UMO para conseguir el grado deseado de contaminación se pulverizó sobre 5 kg de cada tipo de suelo. La mezcla de suelo-contaminante se pulverizó manualmente y se mezcló a fondo durante 1 h en una bandeja cubierta. La mezcla se colocó en un recipiente tapado durante 1 semana, así Que la UMO llegaría a un equilibrio con los suelos. Durante este período, los suelos se mezclaron PERIODICOS. Los suelos secos requieren de 24 a 48 horas para llegar a un equilibrio con agua (USACE 1970; ASTM 1993).

EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES GEOTÉCNICASLas propiedades de índice y de ingeniería de los suelos vírgenes se determinaron de acuerdo con las partes pertinentes del SP36 (Oficina de Normas de la India (BIS, el ex Instituto de Normas de la India) 1987a). Del mismo modo, las propiedades geotécnicas de las muestras contaminadas se determinaron.

LA DESCONTAMINACIÓN DE SUELOSLa dosificación óptima del tensioactivo SDS para la descontaminación fue encontrado por el método de ensayo y error. El porcentaje óptimo de surfactante (SDS) fue la Considerada la dosis mínima que se pudo restaurar las propiedades de índice de la tierra contaminada que no contaminado Los que están en el estado. Las dosis óptimas de SDS encontradas de las pruebas de ensayo fueron 1,5%, 3,0%, 4,5%; 1,5%, 3,5%, 5%; y 1,0%, 2,0%, 3,0% para suelos S-1, S-2 y S-3 contaminados con 3,0%, 6,0% y 9,0% UMO, respectivamente. Después de la determinación de la concentración óptima de SDS, 5 kg de cada uno de los suelos contaminados se lavaron-batch en un 30 L recipiente de acero inoxidable.Las cantidades requeridas de SDS se mezclaron a fondo con el suelo en estado seco. Después, se añadieron 12,5 L de agua a la tierra contaminada mezclado-SDS y se agitó vigorosamente durante 0,5 h y se dejó reposar durante 2 h. Posteriormente, el agua junto con la espuma producida durante la mezcla se decantó. El suelo en el recipiente se lavó de nuevo con 12,5 L de agua fresca del grifo y se decantó. Durante el proceso de decantación, se tuvo cuidado multas Que presentes en el suelo no tragaba junto con el líquido. La solución decantada se mantuvo de pie en un recipiente separado durante 24 h. Fue entonces filtrada para retener la cola multas suelo podría haber sido descartado con la decantación. El suelo filtrada se vuelve a mezclar con el suelo lavado. El suelo lavada se deja secarse al aire durante 6-7 días.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tablas 5 a 7 se comparan las propiedades de ingeniería de suelos originales, contaminada y descontaminados. Se puede observar que las propiedades geotécnicas cambian debido a la contaminación con UMOEn decesos, densidad seca máximos generales y resistencia a la compresión no confinada de los suelos aumenta con el grado de contaminación para el suelo arcilloso CL y CH. Aumentos de cohesión eficaces y ángulo efectivo de fricción interna disminuye para el suelo CL; mientras que tanto los parámetros de corte aumento para el CH suelo. Sin embargo, el ángulo de fricción interna efectiva para la arena pobremente graduada disminuye significativamente en la contaminación, desde 36,58 en el estado virginal de 24.58 en el 9% un nivel de contaminación, lo que reduce su capacidad de soporte en el fracaso de cizalla. Al-Sanad et al. (1995) y Shin et al.(2002) reportaron resultados similares.La conductividad hidráulica de ambos suelos de grano fino clasificados como CL y CH aumenta con el grado de contaminación. En el caso de arena pobremente graduada (SP), la conductividad hidráulica se ha encontrado para disminuir en comparación con su estado virgen, el valor máximo de estar en un nivel de contaminación 3%. Estos resultados están de acuerdo con las tendencias reportadas (Fernández y Quigley 1991; Al-Tabba y Walsh 1994). En la práctica, los suelos arcillosos con baja conductividad hidráulica (<10-9 m / s) se utilizan como materiales de revestimiento en los sistemas de contención. El espesor del revestimiento está diseñado en base

RESULTADOS Y DISCUSIÓN generalmente en la conductividad hidráulica del original (no contaminada) arcillas. Con el paso del tiempo, debido a un aumento en la hidráulica conductividad del revestimiento de arcilla, la filtración de contaminantes fluido a través de revestimiento de arcilla en el sistema de contención será más que el valor de diseño. Por lo tanto, se convierte imperativo que la conductividad hidráulica del material de revestimiento arcillas ser determinadas con respecto a la contaminante real fluido.Los valores del índice de compresión aumentan y el coeficiente de consolidación disminuye tanto para los suelos CL y CH debido a la contaminación con UMO Sridharan y Rao (1973) informaron de un aumento en el índice de compresión de caolín con diferentes contaminantes orgánicos. Esto implica que los asentamientos de consolidación serán mayores y continuarán durante períodos más largos. El porcentaje de aumento en la solución de consolidación para suelos arcillosos varía de 35% a 60%.La relación California cojinete (CBR) de la arena (SP) en una condición unsoaked aumenta hasta un nivel de contaminación 6% y a partir de entonces, disminuye bruscamente. El valor máximo de la CBR se ha encontrado en un grado 3% de contaminación. Al-Sanad et al. (1995) reportaron una mejora en el valor de CBR para la arena de Kuwait contaminada con petróleo crudo hasta un grado de contaminación del 4%. Este efecto sobre la arena se puede emplear ventajosamente cuando se utiliza arena contaminada (<6% de grado de contaminación) como un material de sub-base o subbase bajo pavimento flexible proporcionado otras consideraciones ambientales permitenCaracterísticas Hinchazón en los suelos CL y CH aumentan significativamente a la contaminación con UMO Hinchazón Superior conduce a una mayor presión de la hinchazón y el asentamiento diferencial.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Los cambios en las propiedades geotécnicas de los suelos pueden ser debido a la física y (o) la interacción físico-química entre el suelo y contaminante. Los parámetros importantes en la interacción física son la viscosidad, densidad y tensión superficial de contaminación de aceites. La interacción física es predominante en el caso de suelos granulares, mientras físico-químico la interacción puede tener lugar en los suelos de grano fino. Para suelos con alta plasticidad, la interacción química anula la física interacción. Por fluido contaminante orgánico no polar, la constante dieléctrica es el parámetro importante que trae los cambios en el espesor de la doble capa difusa en suelos arcillosos. Un valor más pequeño de la constante dieléctrica para aceites de petróleo disminuye el espesor de la capa difusa y, en consecuencia, la estructura de las arcillas tiende a ser más floculada. Para los estudios de remediación, los pesos porcentuales óptimos del agente tensioactivo con respecto al peso de contaminada suelos es la mitad y un tercio del grado de contaminación en el suelo y el suelo CL SP, respectivamente. El tensioactivo (SDS) de lavado se encuentra para ser eficaz en la restauración del original las propiedades del suelo con una variación que va de 0 a 12%. La transformada de Fourier infrarroja (FTIR) (Figs. 1-3) de las muestras de suelo contaminadas y descontaminadas también confirmar la eliminación física de UMO de la matriz del suelo como el pico correspondiente a 2930 cm-1 se desvanece después del lavado.En la espectroscopia de FTIR, la transmisión de infrarrojos (en%) a través de muestras de suelo como el eje de ordenadas se representa frente a la número de onda (en cm-1) como la abscisa para identificar el funcional grupos correspondientes a diferentes picos, es decir, máximo absorbancia. El pico característico para el enlace C-H se produce a una frecuencia de onda de 2930 cm-1.

TABLA 5. COMPARACIÓN DE LAS PROPIEDADES EN LA ÚNICA, CONTAMINADA Y DESCONTAMINADA EL SUELO S-1

TABLA 6. COMPARACIÓN DE LAS PROPIEDADES EN LA ÚNICA, CONTAMINADA Y DESCONTAMINAR EL SUELO S-2

TABLA 7. COMPARACIÓN DE LAS PROPIEDADES EN LA ÚNICA, CONTAMINADA Y DESCONTAMINAR EL SUELO S-3.

TABLA 7. COMPARACIÓN DE LAS PROPIEDADES EN LA ÚNICA, CONTAMINADA Y DESCONTAMINAR EL SUELO S-3.

 FIG. 1. LOS ESPECTROS DE FTIR DE SUELO S-1 (A) CONTAMINADO CON 6% UMO;(B) DESCONTAMINADO CON LA DOSIS ÓPTIMA DE SDS.

FIG. 2. ESPECTROS FTIR DE SUELO S-2 (A) CONTAMINADO CON 6% UMO;(B) DESCONTAMINADO CON LA DOSIS ÓPTIMA DE SDS.

FIG. 3. ESPECTROS FTIR DE SUELO S-3 (A) CONTAMINADO CON 6% UMO;(B) DESCONTAMINADO CON LA DOSIS ÓPTIMA DE SDS.

CONCLUSIONES• El rendimiento de suelo como un medio o construcción de soporte el material se ve

afectada negativamente por la contaminación con UMO debido a cambios en algunas de las propiedades del suelo.

• Características de volumen de cambio, es decir, la solución de consolidación y las características de hinchamiento, se aumentan en el contaminado estado de los suelos arcillosos (CL y CH). El ángulo efectivo de fricción interna del suelo arenoso (SP) disminuye bruscamente sobre la contaminación con U.M.O. Los suelos contaminados con UMO son propensos a sufrir más asentamientos y susceptibles a grandes cambios de volumen sobre la saturación. La cizalla la fuerza y la presión de apoyo admisible en disminuciones de suelos granulares significativamente a la contaminación con U.M.O, restringiendo así su uso como un medio de soporte. Una estructura de que ya está construido experimentará la angustia, tales como grietas, sobre contaminación posterior del soporte del suelo. Sand que contiene hasta un contenido UMO 6% puede ser ventajosamente usado como material de sub-base o subbase bajo pavimento flexible. En el diseño de espesor de revestimiento de arcilla, la conductividad hidráulica de arcillas para ser utilizado como material de revestimiento debe determinarse utilizando el contaminante real fluido.

• Remediación de suelos contaminados es una necesidad práctica con respecto a consideraciones geotécnicas y ambientales. Aunque los resultados de laboratorio indicaron la restauración de propiedades geotécnicas originales de la eliminación de la suciedad y física de los contaminantes de la matriz del suelo con surfactante (SDS) de lavado, un sistema mecanizado necesita ser desarrollado para su aplicación práctica en la recuperación de contaminados tierra.

GRACIAS