Trikloroetilenin elementel demir üzerinde indirgenmesi ve yeraltında suya doygun olmayan katmanlarda uygulanışı

Abstract

Bu çalışmada, uçucu ve klorlu organik çözücü maddelerin yeraltında suya doygun olmayan bölgelere yayılmaları sonucu oluşan kirliliğin kontrolünde elementel demirin (Fe°) kullanımı önerilmiştir. Böylelikle reaktif bariyer teknolojisinin (RBT) kullanım alanının yeraltısuyu bölgeleri ile sınırlı kalmayıp, yeraltının suya doygun olmayan bölgelerinde de kullanılabileceği bulunmuştur. Klorlu organik maddelerin Fe° üzerinde indirgenmesi reaksiyonu ve kinetiği çalışmanın ana konusu olmuş ve reaksiyon kinetiği hem iki (suya doygun katmana benzetmek için) hem de üç fazlı (suya doygun olmayan katmana benzetmek için) koşulları içeren reaktörler yardımıyla incelenmiştir. Trikloroetilenin (TKE) indirgenmesi reaksiyonu her iki tipte reaktör için sözde birinci derece reaksiyon kinetik modelini izlemiş ve sözde birinci derece reaksiyon katsayıları iki ve üç fazlı reaktörlerde sırasıyla 4.13x$l0^{-4}$ L/$m^2$saat ve 9.98X$l0^{-4}$ L/$m^2$.saat olarak bulunmuştur. Üç fazlı reaktörlerde TKE'nin indirgenmesi, iki faz içeren reaktörlere göre, daha hızlı olmuş ve bu reaktörlerde TKE'nin daha az klor içeren maddelere dönüşüm miktarı daha yüksek bulunmuştur. Yapılan bu çalışma sonucu RBT ile yeraltındaki kirliliği önlemenin ve yeraltı kaynaklarını yeniden kazanmanın mümkün olduğu gösterilmiştir.

Application of the reactive barrier technology (RBT), which usually consists of using Fe° as a packing material, targets only the in-situ treatment of the saturated zone of an underground contaminated by the volatile and halogenated organic solvents. However, a control over the contamination spread into the vadoze zone layers as a result of volatilization of the organic compounds has not been planned in the conventional RBT design. This study focused on the extension of reactive barrier into the vadose zone to achieve a complete clean up and therefore the reduction reaction kinetics of trichloroethylene (TCE) has been investigated in two different reactor types. One contained two phase to simulate the saturated zone while the other contained three phase to simulate the vadose zone of the subsurface environment. The reduction reaction of TCE was found to be pseudo first order based on the TCE remaining in the phase of removal and the reaction kinetics models were developed to calculate the reaction rate constants in each type of reactors. Pseudo-first reaction rate constants were 4.13x$l0^{-4}$ L/$m^2$.hour and 9.98x$l0^{-4}$ L/$m^2$.hour in the two and three phase containing reactors respectively. The rate of reduction of TCE and its conversion to the by-products were high in the three phase reactors, which showed clearly the Fe° packed reactive barrier can be used as a containment to isolate and treat the contaminated layers in the subsurface environment.