Oxidación de compuestos orgánicos a pH elevado.

Un método para oxidar un compuesto orgánico, que comprende poner en contacto el compuesto orgánico con una composición que consiste esencialmente en un persulfato y opcionalmente un catalizador y un modificador del pH que es capaz de mantener un pH de al menos 10 en el entorno que está siendo tratado.

Oxidacion de compuestos organicos a pH elevado

Campo de la invención La presente invencion se refiere a la oxidacion in situ y ex situ de compuestos organicos en terrenos, aguas subterraneas, agua de tratamiento y aguas residuales y, especialmente, se refiere a la oxidacion in situ de compuestos organicos volatiles y semi-volatiles, plaguicidas y otros compuestos organicos recalcitrantes en terrenos y aguas subterraneas.

Antecedentes de la invención La presencia de compuestos organicos volatiles (VOCs) , compuestos organicos semi-volatiles (SVOCs) , plaguicidas, bifenilos policlorados (PBCs) , hidrocarburos poliaromaticos (PAHs) e hidrocarburos de petroleo total (TPHs) en terrenos bajo superficie y aguas subterraneas es un problema bien documentado y extendido en paises industrializados y en vias de industrializacion. Son apreciables entre estos, los compuestos organicos volatiles o VOCs que incluyen cualquier de al menos un compuesto quimico al menos ligeramente soluble en agua de carbono con una constante de de la ley de Henr y de mas de 10.sup. 7 atm m.sup.3 fmol, que es toxico o cancerigeno, capaz de desplazarse a traves del terreno bajo la influencia de la gravedad y servir como fuente de contaminacion del agua mediante la disolucion en agua pasando a traves del terreno contaminado debido a su solubilidad que incluyen, pero sin limitacion, disolventes clorados como tricloroetileno (TCE) , cloruro de vinilo, tetracloroetileno (PCE) , cloruro de metileno, 1, 2-dicloroetano, 1, 1, 1-tricloroetano (TCA) , 1, 1-dicloroetano, 1, 1-dicloroeteno, tetracloruro de carbono, benceno, cloroformo, clorobencenos y otros compuestos como dibromuro de etileno y metil-butilo terciario-eter.

En muchos casos, la descarga de VOCs contaminantes en el terreno conduce a la contaminacion de acuiferos que da lugar a impactos potenciales para la salud publica y la degradacion de los recursos de aguas subterraneas para un uso futuro. El tratamiento y remedio de los terrenos contaminados con VOCs y otros contaminantes organicos ha sido caro, requiere un tiempo considerable y, en muchos casos, son incompletos o insatisfactorios. El tratamiento y remedio de compuestos que son parcial o completamente inmiscibles con agua (es decir, liquidos de fase no acuosa o NAPLs) han sido particularmente dificiles. Tambien, el tratamiento de contaminantes organicos altamente solubles pero biologicamente estables como MTBE y 1, 4-dioxano es tambien bastante dificil con las tecnologias de remedio convencionales. Esto es particularmente cierto si estos compuestos no son degradados significativamente por via natural, ya sea quimica o biologicamente, en los entornos del terreno. Los NAPLs presentes en la superficie pueden ser toxicos para seres humanos y otros organismos y pueden liberar lentamente compuestos organicos volatiles acuosos o de fase gaseosa disueltos en las aguas residuales dando lugar a fuentes de contaminacion quimica a largo plazo (es decir, decadas o mas) de la superficie. En muchos casos, las corrientes contaminantes de aguas subterraneas bajo la superficie se pueden extender a cientos o miles de metros desde la fuente de los productos quimicos dando lugar a una contaminacion extendida bajo la superficie. Estos productos quimicos pueden ser seguidamente transportados a las fuentes de agua potable, lagos, rios e incluso sotanos de hogares a traves de la volatilizacion de las aguas subterraneas.

La agencia de proteccion del medio ambiente de los EE.UU. (USEPA) ha establecido limites maximos de concentracion para diversos compuestos peligrosos. Se han puesto limites muy bajos y restringidos para agua potable en muchos compuestos organicos halogenados. Por ejemplo, los limites maximos de concentracion para disolventes como tricloroetileno, tetracloroetileno y tetracloruro de carbono han sido establecidos a 5 .mu.gfl mientras que los limites maximos de concentracion para clorobencenos, bifenilos policlorados (PCBs) y dibromuro de etileno han sido establecidos por la USEPA a 100 .mu.gfl, 0, 5 .mu.fl y 0, 05 .mu.gfl, respectivamente. El cumplimiento de estos criterios de limpieza es dificil, requiere tiempo, es costoso y a menudo es practicamente imposible usando las tecnologias existentes.

Existen muchos metodos para el remedio de los terrenos, aguas subterraneas y aguas residuales para cumplir los patrones de limpieza. Ejemplos incluyen excavar y retirar, bombear y tratar, biodegradacion, rociado y extraccion con vapor. Sin embargo, el cumplimiento de los patrones de limpieza restrictivos a menudo es costoso, requiere tiempo y a menudo es ineficaz para muchos compuestos que son recalcitrantes, es decir, no responden a este tratamiento.

La oxidacion quimica, aplicada in situ o ex situ de las superficies de una corriente residual es una propuesta para tratar contaminantes con productos quimicos oxidantes fuertes, con el objetivo final de una mineralizacion completa o la conversion en dioxido de carbono y agua. Ejemplos de oxidantes que han sido utilizados para estos fines incluyen quimica de Fenton (peroxido de hidrogeno activado) , permanganato y ozono. Los persulfatos, en particular el persulfato de sodio, han sido sugeridos mas recientemente para un uso en el remedio medioambiental a traves de oxidacion quimica.

Un aspecto clave para la capacidad de un oxidante para funcionar es su capacidad de penetrar a traves de la superficie, interactuando con los compuestos diana a traves de la zona completa de contaminacion. Las especies oxidantes, como peroxido, ozono y radicales hidroxilo tienen tiempos de vida relativamente cortos bajo la superficie. Los radicales persulfatos sobreviven durante periodos mas prolongados. Sin embargo, hay un deseo de tener

especies activas vivas incluso mas tiempo, disponibles para la descomposicion de especies organicas con el fin de aumentar la zona de reaccion, sin recurrir a multiples puntos de inyeccion a traves de la zona de contaminacion.

El documento US 5849201 puede ser util en la comprension de la invencion.

Sumario de la invención La presente invencion se refiere a un metodo para el tratamiento de un terreno contaminado, sedimento, lodo, arcilla, roca o similar (denominado en lo sucesivo quot;terrenoquot;) que contiene compuestos organicos volatiles, compuestos organicos semi-volatiles, bifenilos policlorados, hidrocarburos poliaromaticos, hidrocarburos de petroleo total y plaguicidas asi como al tratamiento de aguas subterraneas contaminadas (es decir, aguas encontradas bajo tierra en grietas y espacios en el terreno, arena y rocas) , agua de tratamiento (es decir, agua que resulta de diversos procedimientos industriales o aguas residuales (es decir, agua que contiene residuos domesticos o industriales, a menudo denominados aguas de alcantarilla) que contienen estos compuestos.

El metodo de la presente invencion usa una combinacion de persulfato con un modificador del pH, como se define en la reivindicacion 1. La combinacion es introducida en el terreno o agua en cantidades, bajo condiciones y de manera que se asegure que los compuestos oxidantes son capaces de entrar en contacto y oxidar la mayor parte y, preferentemente, sustancialmente la totalidad de los compuestos organicos dianas en el terreno, agua subterranea, agua de tratamiento yfo agua residual, haciendolos inocuos.

Descripción de las realizaciones preferidas De acuerdo con la presente invencion, se ha encontrado que una amplia gama de contaminantes en un medio ambiente puede ser eficazmente reducida o retirada mediante tratamiento con una composicion que comprende un persulfato y un modificador del pH capaz de mantener el pH a mas de aproximadamente 10 en el entorno que esta siendo tratado.

Los contaminantes susceptibles de tratamiento mediante las composiciones de la presente invencion incluyen: compuestos organicos volatiles (VOCs) ; compuestos organicos semi-volatiles (SVOCs) ; bifenilos policlorados (PCBs) ; hidrocarburos poliaromaticos (PHHs) ; hidrocarburos de petroleo total (TPHs) que incluyen benceno, tolueno, xileno y etilbenceno; metil-t-butil-eter (MTBE) ; disolventes bromados; 1, 4-dioxano; aditivos de gasolina y plaguiciodas (insecticidas, herbicidas, etc) .

De acuerdo con el metodo de la presente invencion, los contaminantes son tratados en un medio ambiente. Como se usa en la presente memoria descriptiva quot;medio ambientequot; se refiere a un entorno en el que los contaminantes se encuentran que incluyen, sin limitacion un terreno, roca, agua subterranea, corrientes contaminadas, agua de tratamiento, agua residual y similar.

El procedimiento de la presente invencion se puede llevar a cabo in situ o ex situ. El tratamiento in situ se realiza en el entorno fisico en el que el (o los) contaminante (s) se encuentra (n) . El tratamiento ex situ implica la separacion del medio contaminado del lugar en que se... [Seguir leyendo]

1. Un metodo para oxidar un compuesto organico, que comprende poner en contacto el compuesto organico con una composicion que consiste esencialmente en un persulfato y opcionalmente un catalizador y un modificador del pH que es capaz de mantener un pH de al menos 10 en el entorno que esta siendo tratado.

2. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el compuesto organico esta presente en un terreno, lodo, sedimento, lecho rocoso, aguas subterraneas, aguas de tratamiento o aguas residuales.

3. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el compuesto organico se selecciona entre el grupo que consiste en compuestos organicos volatiles, compuestos organicos semi-volatiles, disolventes no halogenados y halogenados, hidrocarburos poliaromaticos, hdrocaburos de petroleo total, bifenilos policlorados, bencenos clorados,

aditivos de gasolina y plaguicidas.

4. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el persulfato es un dipersulfato.

5. Un metodo segun la reivindicacion 4, en el que el dipersulfato se selecciona entre persulfato de sodio, potasio o amonio o una combinacion de los mismos.

6. El metodo segun la reivindicacion 1, en el que el persulfato es un monopersulfato.

7. Un metodo segun la reivindicacion 6, en el que el monopersulfato se selecciona entre monopersulfato de sodio y potasio.

8. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el persulfato es una combinacion de un dipersulfato y un monopersulfato.

9. Un metodo segun la reivindicacion 8, en el que el modificador del pH es un hidroxido metalico o tripolifosfato de 20 sodio.

10. Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el modificador del pH es hidroxido de sodio, hidroxido de potasio o hidroxido de calcio.

11. El metodo segun la reivindicacion 1, en el que la composicion es introducida en el terreno en cantidades suficientes y bajo condiciones para oxidar sustancialmente todos los compuestos organicos volatiles en el terreno.

12. Un metodo segun la reivindicacion 11, en el que la composicion es introducida en el terreno in situ.

13. El metodo segun la reivindicacion 11, en el que el persulfato es anadido conjuntamente con un modificador del pH, de forma secuencial con el modificador de pH o en etapas de adicion multiples o secuenciales con el modificador del pH.

14. El metodo segun la reivindicacion 12, en el que el terreno es calentado a una temperatura hasta 99ºC. 30 15. El metodo segun la reivindicacion 1, en el que la composicion incluye adicionalmente un catalizador.

16. El metodo segun la reivindicacion 15, en el que el catalizador consiste en un metal de transicion divalente o trivalente.

17. El metodo segun la reivindicacion 15, en el que el catalizador consiste en un metal de transicion divalente o trivalente en combinacion con un agente quelante.

18. El metodo segun la reivindicacion 11, en el que la composicion es introducida en el terreno ex situ.