DISSOLUTION OF GASOLINE IN PRESENCE OF WATER AND ETHANOL

• Main Author: KLITIA VALESKA BICALHO
• Other Authors: EURIPEDES DO AMARAL VARGAS JUNIOR
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 1997
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2140@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2140@2

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === Muitos contaminantes orgânicos, incluindo derivados do petróleo, como por exemplo a gasolina, têm baixa solubilidade em água e migram na subsuperfície como uma fase separada da água sendo referidos como NAPLs (non aqueous liquid phases). Em seu processo de migração na subsuperficie os NAPLs deixam para trás segmentos de líquidos disconectados na forma de gânglios ou lentes que constituem a fase residual do contaminante. A presença do contaminante residual constitui-se numa das maiores dificuldades para a implementação de uma técnica adequada de limpeza ou recuperação de locais contaminados, uma vez que tais contaminantes representam uma fonte lenta e continua de contaminação de solos e água subterrânea, especialmente por sua dissolução na água. Nesta tese, estudou-se o efeito do etanol na dissolução de gasolina residual. Tal estudo foi motivado pela necessidade de se obter um melhor entendimento de um cenário de contaminação envolvendo gasolina e etanol uma vez que gasolina com 20 por cento de etanol em sua constituição e etanol puro estão sendo utilizados como combustível, no Brasil, nos últimos 20 anos. O uso de aditivos oxigenados à gasolina, tais como álcoois, objetiva aumentar o desempenho do motor dos automóveis bem como diminuir a emissão de CO2 destes para a atmosfera e este uso vem aumentando em muitos países. Experimentos tipo equilíbrio em lote e experimentos de coluna foram realizados para investigar efeitos do etanol na solubilidade de constituintes da gasolina e no coeficiente de transferência de massa da gasolina para fase aquosa. Colunas de solo arenoso com gasolina em saturação residual foram percoladas por soluções aquosas com diferentes teores de etanol. Os resultados das concentrações efluentes de contaminante ao longo do tempo, obtidas destes ensaios, foram interpretados segundo o modelo de dissolução proposto por Frind et al. (1997), modificado nesta tese para considerar os efeitos de cosolvência do etanol na solubilidade dos constituintes da gasolina. Os resultados experimentais obtidos indicam que um cenário de contaminação envolvendo etanol e gasolina deverá ser bastante diferente daquele de contaminação usual de gasolina.Em um cenário de contaminação envolvendo etanol e gasolina, concentrações mais altas de contaminantes na água serão esperadas bem como diferentes constituintes da gasolina, além do tradicional grupo BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros xilenos) deverão estar presentes na água em concentrações nocivas ao meio ambiente. === Many organic contaminants, including petroleum products, such as gasoline, have low aqueous solubilities and migrate through the subsurface as a separated phase called NAPLs (non aqueous liquid phases). In its flow path into the porous media the NAPLs let behind disconnected segments of organic liquids entrapped as ganglia or lenses that form the residual phase of the contaminant. The presence of the residual contaminant has been reported as one of the most difficulties in the development of an appropriate cleanup strategy as the residual phase represents a long and continuum source of contamination of soils and groundwater, specially by its dissolution into the water.In this thesis the effect of ethanol on dissolution of residual gasoline was studied, aiming at a better understanding of a scenario of groundwater contamination involving gasoline and ethanol, since 20 percent of ethanol has been added to the Brazilian gasoline in the last 20 years and also ethanol has been used as fuel in Brazil in these years. The use of oxygenated additives into the gasoline, such as alcohols, has the advantage of improving engine performance and reducing the air impact pollution by CO2 and its use has increasing in many countries.Equilibrium batch tests and column experiments were carried out to investigate the effect of ethanol on solubility of gasoline constituents and on the mass transfer coefficient from gasoline to aqueous phase. The results of the column experiments were interpreted with a dissolution numerical model proposed by Frind et al.(1997), modified in this thesis to include the cosolvent effects of the ethanol on the solubility of gasoline constituents.In terms of soil and groundwater contamination related to gasoline spills, chemicals like benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX group) have acute toxicity or carcinogenicity, are the most water- soluble and mobile gasoline components, receiving the greatest concern. In this work, an enormous enhancement of gasoline constituents solubility due to ethanol was observed, and it was also noticed that the mass transfer coefficient diminished due to ethanol. The highest increase in solubility were for the less water soluble components. Therefore, gasoline components, other than BTEX, are expected in significant concentrations, in a scenario of contamination involving ethanol and therefore more concern about this potential threat should be addressed.