Chemical flushing for nonaqueous phase liquid solubilization and recovery from porous media

Abstract

Yeraltı sularının NAPL formundaki bileşenlerle kirlenmesi bu değerli kaynakları tehdit etmektedir. Bu çalışmada toluen ve 1,2-diklorobenzen model kirletici olarak kullanılmıştır. Bu iki bileşenin deneysel çalışmalarla toksisiteleri kanıtlanmıştır ve endüstriyel çalışmalarda sıklıkla kullanlmaktadırlar. Çalışmada kirlilik gideriminde etkili olduğu bilinmekte olan kimyasalların (alkol, yüzey aktif madde, modifiye şekerler) varlığında karşılaşılabilecek faz komposizyonlarındaki değişimlerin belirlenmesi için küçük ölçekte bir titrasyon metodu kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında simulasyon yöntemiyle su-NAPL-çözücü içeren üçlü faz diyagramlarının oluşturulmasına yönelik bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Program çok fazlı denge içeren nonlinear cebirsel denklemler sisteminin çözümünü sağlamaktadır. Çalışmanın son aşamasında toprak doldurulmuş cam kolonlarda sürükleme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu deneylerde kullanılan model kirletici toluen iken çözücü olarak etanol kullanılmıştır. Toprak kolondan toluene giderimi sürükleme çözeltisinin içeriği akış hızı değiştirilerek incelenmiştir. Sürükleme deneyleri ayrıca farklı sıcaklıklarda tekrarlanmış ve çözücü ile sürükleme işlemlerinde ısıl iyileştirmelerin sistem verimi üzerine etkisi tartışılmıştır.

Contamination of the subsurface by organic compounds in the form of non-aqueous phase liquids (NAPL) comprises a major threat to groundwater resources. Many of these compounds are characterized by low water solubility and are highly persistent in the subsurface environment. The two NAPLs considered in this study are toluene and 1,2-dichlorobenzene. These compounds are among the most prevalent contaminants due to their established toxicity and the widespread industrial applications. A bench scale titration method was used to identify phase compositional changes in the presence of a variety of chemical agents such as alcohols, surfactants and modified sugars. The ternary phase behaviour of the water-NAPL-agent system was also investigated numerically. The program solved a system of nonlinear algebraic equations which represented multiphase equilibrium. Within the scope of this study, flushing experiments were also conducted in a one-dimensional column packed with sand. The target NAPL was toluene, while the solubilizing agent was ethanol. Ethanol content and the flow rate of the flushing solution were evaluated in terms of toluene recovery from the sandpack. The experiments were also conducted at different temperatures to evaluate the overall system efficiency when thermal enhancements were applied in combination with the ethanol flushing solution.