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Title: Mecanismos de transporte de metais pesados em misturas de solos utilizados como camada de base em aterro sanitário.
Other Titles: Transport mechanisms of heavy metals in soil mixtures used as a base layer in landfills.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Daniela Lima Machado da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: MELO, Márcio Camargo de.
???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: MONTEIRO, Veruschka Escarião Dessoles.
???metadata.dc.contributor.referee1???: RIBEIRO, Libânia da Silva.
???metadata.dc.contributor.referee2???: BOSCOV, Maria Eugênia Gimenez.
???metadata.dc.contributor.referee3???: NASCENTES, Rejane.
Keywords: Resíduos sólidos urbanos.;Isotermas de sorção.;Misturas de solos.;Sorção competitiva.;Coeficiente de difusão efetivo.;Urban solid waste.;Sorption isotherms.;Soil mixtures.;Competitive sorption.;Effective diffusion coefficient.;Residuos sólidos urbanos.;Isotermas de sorción.;Mezclas de suelo.;Sorción competitiva.;Coeficiente de difusión efectivo.;Déchets solides urbains.;Isothermes de sorption.;Mélanges de sol.;Absorption compétitive.;Coefficient de diffusion efficace.
Issue Date: 22-Dec-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, D. L. M da. Mecanismos de transporte de metais pesados em misturas de solos utilizados como camada de base em aterro sanitário. 2023. 96 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2022.
???metadata.dc.description.resumo???: O lixiviado é um efluente complexo, constituído por diversos componentes potencialmente tóxicos e é um dos principais produtos da biodegradação dos resíduos sólidos urbanos. Em virtude dessa complexidade, se faz necessário estimar transporte dos metais na camada de base de solo compactado e estudar a influência da interação competitiva entre os metais no processo de retenção pela camada de base. O objetivo dessa pesquisa foi analisar os mecanismos de transporte de metais pesados Cobre, Níquel eCromo em misturas de solos utilizados como camada de base em um aterro sanitário. As amostras de Solo Natural Local e de Solo Bentonítico foram coletadas na localidade do Aterro Sanitário em Campina Grande-PB e armazenadas no Laboratório de Geotecnia Ambiental da Universidade Federal deCampina Grande. Em seguida, os materiais Solo Natural Local, Solo Bentonítico e as misturas contendo 5, 15, 20, 25% de Solo Bentonítico foram preparados para a caracterização geotécnica, química, físico-química e mineralógica. A adsorção dos íons metálicos nos materiais Solo Natural Local, Solo Bentonítico e nas misturas contendo 5, 15, 20, 25 % de Solo Bentonítico foi verificada por meio de ensaios de equilíbrio em lote e, posteriormente, foram confeccionadas as isotermas de sorção. Para análise dos fatores intervenientes no mecanismo de difusão foi realizado um planejamento experimental, sendo as variáveis preditórias escolhidas: teor de solo bentonítico, grau de compactação e concentração da solução contaminante. Os indicadores estatísticos utilizados para comparar os modelos aos dados experimentais foram: Coeficiente de Determinação, Soma dos Quadrados dos Resíduos e a Raiz Quadrada do Erro Quadrado Médio. Em sistema mono-componente, os solos analisados demonstraram uma maior retenção do Cr+3 em relação aos demais elementos. Considerando os resultados obtidos a partir do ajuste dos dados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Redlich-Peterson, a sequência de adsorção foi Cr+3 > Cu+2 > Ni+2. O modelo de Langmuir Estendido forneceu um melhor ajuste aos dados experimentais em solução multi-espécie, de acordo com os indicadores estatísticos analisados. No sistema ternário, a interação foi sinérgica para os todos os elementos nas misturas contendo até 20% de SB. A partir dos ensaios de difusão, dentre as variáveis analisadas, a concentração inicial contida no reservatório foi o fator que interferiu de maneira mais notória no transporte difusivo, de modo que maiores concentrações molares acarretaram um transporte de massa mais rápido. Ademais, os coeficientes de difusão efetivos determinados, em sua maioria, foram inferiores aos coeficientes de difusão em solução livre. O pH mostrou ser um fator determinante na adsorção e difusão dos metais pesados nas misturas de solos, atuando de forma direta na solubilidade dos cátions metálicos e, consequentemente, na retenção desses contaminantes. Esse fator se sobressaiu quando comparado às propriedades dos elementos, tais como, raio iônico e eletronegatividade. Sugere-se que as misturas podem ser usadas em camada de base em aterros sanitários, auxiliando na imobilização de metais pesados, desde que utilizadas em proporções inferiores a 25% de Solo Bentonítico.
Abstract: Leachate is a complex effluent composed of several potentially toxic components and one of the main biodegradation products in urban solid wastes. Because of this complexity, the transport of metals in compacted soils and the influence of competitive interaction among metals in the retention process in the base layer should be analyzed. This study aimed to determine the competitive adsorption and diffusion of heavy metals (copper, nickel, and chromium) in soil mixtures used as base layer in a sanitary landfill. Samples of local natural soil and bentonitic soil were collected at the Sanitary Landfill of Campina Grande-PB and stored at the Environmental Geotechnics Laboratory at Federal University of Campina Grade. Subsequently, the local natural soil, bentonitic soil, and mixtures with 5, 15, 20, and 25% of bentonitic soil were prepared to undergo geotechnical, chemical, and mineralogical characterization. Batch tests were conducted for all samples to verify the adsorption of metallic ions, and sorption isotherms were also derived. An experimental planning was also conducted to analyze the factors that influence the diffusion mechanism, considering as predicting variables: content of bentonitic soil, degree of compaction, and contaminant solution concentration. The statistical indicators used to compare the models with the experimental data were: coefficient of determination, residual sum of squares, square root, and mean squared error. In monospecies system, the analyzed soil exhibited a higher retention of Cr+3 compared to the other elements evaluated. Considering the results obtained from the adjustment of data to Langmuir, Freundlich, and Redlich–Peterson models, the adsorption sequence was: Cr+3 > Cu+2 > Ni+2. The extended Langmuir model provided a better adjustment of experimental data in a multispecies solution, as indicated by the statistical indicators analyzed. In the ternary system, a synergic interaction was observed for all elements in mixtures with up to 20% of bentonitic soil. Based on the diffusion test results, among the variables analyzed, the initial concentration in the reservoir was the factor that affected the most the diffusive transport; higher molar concentrations resulted in a faster mass transport. Moreover, in general, the effective diffusion coefficients determined were lower than the diffusion coefficients in free solution. The pH was a determining factor in the adsorption and diffusion of heavy metals in the soil mixtures, directly acting on the solubility of metallic cations and, consequently, on the retention of these contaminants. This factor was more relevant when compared to some properties of the elements, such as ionic radius and electronegativity. Therefore, these mixtures can be used as base layers in sanitary landfills, helping in the immobilization of heavy metals, as long as less than 25% of bentonitic soil is used.
Keywords: Resíduos sólidos urbanos.
Isotermas de sorção.
Misturas de solos.
Sorção competitiva.
Coeficiente de difusão efetivo.
Urban solid waste.
Sorption isotherms.
Soil mixtures.
Competitive sorption.
Effective diffusion coefficient.
Residuos sólidos urbanos.
Isotermas de sorción.
Mezclas de suelo.
Sorción competitiva.
Coeficiente de difusión efectivo.
Déchets solides urbains.
Isothermes de sorption.
Mélanges de sol.
Absorption compétitive.
Coefficient de diffusion efficace.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia ambiental.
Engenharia civil.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29494
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DANIELA LIMA MACHADO DA SILVA – TESE (PPGECA) 2022.pdf3.2 MBAdobe PDFView/Open


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