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Use of electrokinetic and reactive barriers to treat heavy metals-contaminated soils

Spiga, Daniela (2011) Use of electrokinetic and reactive barriers to treat heavy metals-contaminated soils. [Doctoral Thesis]

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Abstract

The combined use of electrokinetic (EK) and reactive barrier (RB) of transformed red mud (TRM) (a by-product of bauxite refinement for alumina production) for the remediation of low permeability contaminated soils by chromium and arsenic was investigated. The combination of EK with RB is a possible way in order to enhance EK removal of Cr and As that are reported to be among the more difficult elements to remove by electrokinetics. The goal and the novelty of the research consisted of evaluating the synergic interaction between the EK system and the RB and to compare the efficiency of such combined treatment with usual, unenhanced EK remediation process. From the joint application of EK and a TRM reactive barrier the following advantages were expected: -- the acid neutralizing capacity of the TRM RB should suppress acidification of the contaminated soil promoting the desorption of oxyanions under the influence of the alkalinity produced at the cathode and, in turn, enhancing their electromigration towards the anodic zone and the TRM RB; -- hydrogen ions generated at the anode during the EK process should provide the acidity required to increase the capacity of the nearby TRM RB to adsorb oxyanions. In the second part of the research, an in situ electrokinetic fence was compared with the performance of different permeable reactive barriers made of TRM, sodium-treated zeolite, magnesium oxide and biochar. The aim of the study was to compare the efficiency of each barrier system on the containment of the copper in order to withstand the spread of contaminant through the soil due to diffusion or hydraulic gradient. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ L'uso combinato dell’elettrocinesi (EK) e delle barriere reattive (RB) costituite da fanghi rossi trasformati (TRM) (residuo industriale del processo di produzione dell’allumina) è stato studiato per la bonifica di suoli caratterizzati da bassa permeabilità contaminati da cromo e arsenico. L’applicazione combinata di EK e RB consentirebbe di migliorare la rimozione elettrocinetica di Cr e As che sono segnalati essere tra gli elementi più difficili da rimuovere utilizzando l’elettrocinesi. L'obiettivo e la novità della ricerca è stato quello di valutare l'interazione sinergica tra il sistema elettrocinetico e la barriera reattiva, confrontando l'efficacia di tale trattamento combinato con il classico processo di bonifica elettrocinetica. Dall'applicazione congiunta erano previsti i seguenti vantaggi: -- la capacità di neutralizzazione acida dei TRM, sopprimendo l'acidificazione del suolo contaminato, promuoverebbe il desorbimento dei contaminanti anionici sotto l'influenza dell’alcalinità prodotta al catodo, migliorando la loro elettromigrazione verso la zona anodica dove è inserita la barriera reattiva; -- gli ioni idrogeno generati all'anodo durante il processo elettrocinetico fornirebbero l'acidità necessaria per aumentare la capacità di adsorbimento della TRM RB. Nella seconda parte della ricerca, la prestazione di una barriera elettrocinetica è stata confrontata con quella di barriere permeabili reattive costituite da TRM, Na-zeolite, ossido di magnesio e biochar. Lo scopo dello studio era di confrontare l'efficienza di ogni “sistema barriera” per il contenimento del rame, al fine di contrastare la diffusione

Item Type:Doctoral Thesis
Date:25 March 2011
Tutor:Muntoni, Aldo
PhD classes:Ciclo 23 > Geoingegneria e tecnologie ambientali
Coordinator:Curreli, Luciano
Institution:Universita' degli Studi di Cagliari
Divisions:Dipartimenti (fino a dicembre 2011) > Dipartimento di Geoingegneria e tecnologie ambientali
Subjects:Area 08 - Ingegneria civile e Architettura > ICAR/03 Ingegneria sanitaria-ambientale
Uncontrolled Keywords:Electrokinetic remediation, reactive barrier, transformed red mud, chromate, arsenate
ID Code:621
Deposited On:31 Mar 2011 16:15

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