Trabajo de grado · 2014
Efecto de la variación de la concentración del surfactante triton X-100 en la remediación de una muestra de suelo contaminada con hidrocarburos a escala laboratorio, utilizando la técnica lavado de remediación lavado de suelo
Ante la necesidad de implementar acciones que ayuden a recuperar los suelos contaminados por hidrocarburos en nuestro país, el Instituto Colombiano de Petróleos junto con la Universidad Pontificia Bolivariana, incentivaron este proyecto investigativo enfocado a la remediación de suelos contaminados con Hidrocarburos. La metodología desarrollada en este proyecto, fue dividida en cuatro fases direccionadas al cumplimiento de los objetivos específicos y general del mismo, teniendo así los fundamentos correctos para dar un paso en el proceso de remediación de un predio afectado por derrames de hidrocarburos, perteneciente a la empresa ECOPETROL S.A. Inicialmente se realizó un estudio detallado del área de influencia directa e indirecta del proyecto y de actividades relacionadas con la recuperación de la zona contaminada, con el fin diagnosticar la zona de estudio. Para la segunda fase del proyecto se realizó la caracterización fisicoquímica del suelo contaminado, con la cual se conoció el impacto negativo que ocasiona la contaminación por hidrocarburos sobre el suelo de Campo Palagua. Las condiciones de diseño y operación para la aplicación de la técnica de remediación, fueron determinadas en la tercera fase, al igual que las condiciones para el uso del surfactante; teniendo como resultado, un sistema en columna de dimensiones 40 cm de altura y 10 cm de diámetro, con flujo ascendente de solución de lavado a caudal de 0.5 ml/min y cuatro concentraciones de surfactante Tritón X-100, las cuales se establecieron en 1, 2, 4 y 6 veces la Concentración Micelar Critica. Pasados los cuatro meses de lavado, se realizó el análisis final del proyecto y se concluyó que, la concentración de surfactante más eficiente en la remoción de hidrocarburos fue la de 4 veces la CMC, ya que se encontró menos cantidad de contaminación en la solución de lavado de la columna trabajada a 6 veces la CMC; logrando identificar la concentración de 1000 ppm como la más óptima para remover hidrocarburos en suelos contaminados.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 17
- 1. OBJETIVOSp. 20
- 1.1 OBJETIVO GENERALp. 20
- 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOSp. 20
- 2. MARCO TEORICOp. 21
- 2.1 SUELOp. 21
- 2.2 FORMACIÓN Y PRINCIPALES CARACTERISTICAS DEL SUELOp. 21
- 2.3 PERFILES DEL SUELOp. 22
- 2.4 SUELO COMO SISTEMA DE TRES FASESp. 23
- 2.5 PROPIEDADES DEL SUELOp. 24
- 2.5.1 Contenido de materia orgánicap. 72
- 2.5.2 Contenido de humedadp. 26
- 2.5.3 Permeabilidad e infiltraciónp. 95
- 2.5.4 Porosidadp. 71
- 2.5.5 Texturap. 38
- 2.5.6 Capacidad de intercambio catiónicop. 29
- 2.5.7 Contenido de nutrientesp. 30
- 2.5.8 pHp. 31
- 2.5.9 Conductividad hidráulicap. 32
- 2.5.10 Densidad real y aparentep. 33
- 2.6 SUELOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROSp. 34
- 2.7 PROBLEMÁTICA EN COLOMBIAp. 39
- 2.8 MÉTODOS DE REMEDIACIÓNp. 42
- 2.8.1 Técnicas in-situ / ex-situp. 44
- 2.8.2 Alteración de las propiedades del contaminantep. 45
- 2.8.3 Principio de funcionalidadp. 46
- 2.9 LAVADO DE SUELOp. 48
- 2.9.1 Lavado de suelo en columnasp. 52
- 2.10 SURFACTANTEp. 55
- 2.10.1 Surfactantes no iónicosp. 56
- 2.10.2 Surfactantes iónicosp. 57
- 2.10.3 Biosurfactantesp. 58
- 2.11 CONCENTRACIÓN MICELAR CRÍTICAp. 59
- 2.12 TRITÓN X-100p. 60
- 2.13 TRATAMIENTO PARA EL AGUA DE LAVADOp. 62
- 3. DIAGNOSTICO DE LA ZONA CONTAMINADAp. 64
- 3.1 INFORMACIÓN GENERALp. 65
- 3.2 ANTECEDENTES DEL ÁREA DE ESTUDIOp. 66
- 3.3 CARACTERÍSTICAS DEL ÁREA DE INFLUENCIAp. 68
- 3.3.1 Aspectos Geológicosp. 69
- 3.3.2 Aspectos Topográficosp. 69
- 3.3.3 Aspectos Hidrológicosp. 70
- 3.4 SUELOSp. 50
- 3.4.1 Aspectos Hidrogeológicosp. 72
- 4. METODOLOGÍAp. 74
- 4.1 DIAGNOSTICAR LA ZONA CONTAMINADA CON HIDROCARBUROSp. 74
- 4.1.1 Identificar los tipos de hidrocarburos que contiene la muestra de suelop. 74
- 4.1.2 Recopilación de datos sobre campo Palagua (Puerto Boyacá)p. 74
- descritap. 75
- SURFACTANTE TRITÓN X-100p. 75
- 4.2.3 Determinar las propiedades físico-químicas del suelop. 76
- 4.2.4 Análisis físico-químico del aguap. 80
- 4.2.4.1 pHp. 81
- 4.2.4.2 Temperaturap. 71
- 4.2.4.3 Concentración de TPHp. 81
- TÉCNICA “LAVADO DE SUELO”p. 81
- 4.3.1 Diseño de columnas en las cuales se realizara el lavado de suelop. 82
- PETRÓLEOp. 83
- 4.4.1 Análisis químico del agua utilizada en el lavado del suelop. 83
- 4.4.2 Análisis físico-químico al suelo utilizando en la técnica “Lavado de suelo”p. 83
- TRITON X-100 a diferentes concentracionesp. 83
- 5. RESULTADOSp. 53
- 5.1 DIAGNOSTICO DE LA ZONA CONTAMINADAp. 64
- 5.2 RECONOCIMIENTO FISICO DE CAMPO PALAGUAp. 86
- 5.3 CARACTERISTICAS DEL SURFACTANTE TRITON X -100p. 87
- LAVADO DE SUELOp. 48
- 5.5 CARACTERIZACIÓN DE LA MUESTRA EXTRAÍDA EN CAMPO PALAGUAp. 89
- 5.5.1 Texturap. 38
- 5.5.2 Densidadp. 71
- 5.5.3. Humedadp. 72
- 5.5.4 Porosidadp. 71
- 5.5.5 Permeabilidad e infiltraciónp. 95
- 5.5.6 Temperaturap. 71
- 5.5.7 pHp. 96
- 5.5.8 Materia Orgánicap. 72
- 5.5.9 Contenido de Nutrientesp. 98
- Grasas y Aceites (G&A)p. 99
- 5.6 ANÁLISIS DEL AGUA ANTES Y DURANTE EL LAVADO DE SUELOp. 99
- DE SUELO”p. 102
- 5.7.1 Diseño de las columnas utilizadas en el lavado de suelo. …p. 102
- 5.7.2 Material usado en la aplicación de la técnica de remediaciónp. 103
- 5.8 CONDICIONES DE OPERACIÓNp. 104
- “LAVADO DE SUELO”p. 102
- 5.10 TRATAMIENTO PARA EL AGUA DE LAVADOp. 62
- FISICO-QUIMICO DEL AGUA UTILIZADA EN EL LAVADO DE SUELOp. 106
- 5.11.1 Análisis de la variación del ph al agua de lavadop. 106
- GRAVIMETRICO GRASAS Y ACEITESp. 110
- CONCENTRACION G&A DEL BLANCOp. 120
- 5.14 ANALISIS DE CARGAp. 124
- 6. CONCLUSIONESp. 130
- 7. RECOMENDACIONESp. 132
- 8. BIBLIOGRAFIAp. 134
- Ilustración 1. Representación esquemática de un perfil del suelop. 23
- Ilustración 2. Diagrama esquemático del suelo como un sistema de tres fasesp. 24
- Ilustración 3. Esquema de clasificación para la materia orgánicap. 25
- Ilustración 5. Triangulo de textura - porcentajes de arcilla, arena y limop. 28
- Ilustración 6. CIC. Retención de iones de carga positivap. 29
- Ilustración 7.Escala de pH para suelosp. 31
- Ilustración 8. Burbuja de aire atrapada obstruyendo el flujop. 32
- Ilustración 9. Proceso de lavado de suelop. 49
- Ilustración 10.Efecto solubilizador de los surfactantesp. 56
- Ilustración 11. Variación de las propiedades fisicoquímicas al superarse la CMCp. 59
- Ilustración 12. Estructura Molecular del Surfactante TRITON X-100p. 60
- Ilustración 14. Mapa Topográfico 3D – Software Surferp. 70
- Ilustración 15. Esquema Sistema lavado de suelosp. 82
- Ilustración 16. Pozo de monitoreo – Predio aledaño, Bajo2p. 86
- Ilustración 17. Grafica tensión superficial para identificar la CMC. TRINTO X-100p. 88
- Ilustración 18. Tamizado del suelo contaminadap. 90
- Ilustración 19. Muestra almacenada para análisis de G&Ap. 100
- Ilustración 20. Recolección de agua de lavado en cada columnap. 101
- Ilustración 21. Diseño preliminar de la Columna - Columna Adquiridap. 103
- Ilustración 22. Montaje de las Columnas - Bomba Peristálticap. 104
- Ilustración 23. Llenado de Columnas con suelo contaminadop. 105
- Ilustración 24. Tratamiento para el agua de lavado. -Filtro de Carbón Activadop. 106
- Ilustración 25. Gráfica comportamiento del pH [250ppm]p. 107
- Ilustración 26. Gráfica comportamiento del pH [500ppm]p. 108
- Ilustración 27. Gráfica comportamiento del pH [1000ppm]p. 108
- Ilustración 28. Gráfica comportamiento del pH [1500ppm]p. 108
- Ilustración 29. Gráfica comportamiento del pH BLANCOp. 109
- Ilustración 30. Caudal registrado para la columna [250 ppm]p. 111
- Ilustración 31. Resultados de G&A para la columna [250 ppm]p. 111
- Ilustración 32. Caudal registrado para la columna [500 ppm]p. 113
- Ilustración 33. Resultados de G&A para la columna [500 ppm]p. 113
- Ilustración 34. Caudal registrado para la columna [1000 ppm]p. 115
- Ilustración 35. Resultados de G&A para la columna [1000 ppm]p. 115
- Ilustración 36. Caudal registrado para la columna [1500 ppm]p. 116
- Ilustración 37. Resultados de G&A para la columna [1500 ppm]p. 117
- Ilustración 38. Caudal registrado para la columna BLANCOp. 118
- Ilustración 39. Resultados de G&A para la columna BLANCOp. 118
- Ilustración 40. Relación [G&A 250ppm] / [G&ABlanco]p. 120
- Ilustración 41. Relación [G&A500ppm] / [G&ABlanco]p. 121
- Ilustración 42. Relación [G&A1000ppm] / [G&ABlanco]p. 122
- Ilustración 43. Relación [G&A1500ppm] / [G&ABlanco]p. 123
- Ilustración 44. Carga Contaminante Columna [250]p. 125
- Ilustración 45. Carga Contaminante Columna [500]p. 125
- Ilustración 46. Carga Contaminante Columna [1000]p. 126
- Ilustración 47. Carga Contaminante Columna [1500]p. 126
- Ilustración 48. Carga Contaminante Columna BLANCOp. 127
- Tabla 1. Clasificación del crudop. 36
- suelop. 21
- Tabla 3. Ítems para identificar una técnica de remediación limpiap. 44
- Tabla 4. Ventajas y desventajas de las técnicas In-situ y Ex-situp. 45
- Tabla 6. Ventajas y desventajas de la técnica de remediación Lavado de Suelop. 50
- Tabla 7. Ventajas y desventajas de los Biosurfactantesp. 58
- Tabla 8. Características físicas del surfactante TRITÓN X-100p. 61
- Tabla 9. Propiedades fisco-químicas del suelo - Campo Palaguap. 71
- Tabla 10. Propiedades fisicoquímicas del suelo, métodos y ecuacionesp. 77
- Tabla 11. Lecturas de hidrómetro y temperatura - Textura Suelo Contaminadop. 90
- Tabla 12. Lecturas de hidrómetro y temperatura - Textura Suelo contaminadop. 91
- Tabla 13. Resultados de Densidad Aparente en suelo contaminadop. 91
- Tabla 14.Resultados de Densidad Realp. 92
- Tabla 15. Resultados Humedad Gravimétrica suelo contaminadop. 93
- Tabla 16. Resultados Porcentaje Humedad Volumétrica del Suelo Contaminadop. 93
- Tabla 17. Resultados de Porosidad Total del Suelo Contaminadop. 94
- Tabla 18. Resultados obtenidos en la prueba de permeabilidad e infiltraciónp. 95
- Tabla 19. Resultados en la medición de temperatura del suelop. 96
- Tabla 20. Resultados determinación de pH - Suelo Contaminadop. 96
- Tabla 21. Datos obtenidos en la determinación de %MO. Suelo Contaminadop. 97
- Tabla 22. Resultados %C y %MO en el suelo contaminadop. 97
- Tabla 24. Fechas de recolección - Muestras agua de lavadop. 100
- Tabla 25. pH y Temperatura del Agua sin mezcla de surfactantep. 107
- Tabla 26. Carga removidas de G&Ap. 127