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This paper presents a review of the state of the art concerning the simulation of electrokinetic techniques used in soil stabilisation and remediation processes. The main THMC models as well as those specifically designed for the simulation of electrokinetic phenomena have been presented. After evaluating the main characteristics of each of them, the need for a THMC model that also considers electrokinetic phenomena and their coupling with other physic-chemical processes has been identified, Este artículo presenta una revisión del estado del arte en lo que respecta a la simulación de las técnicas electrocinéticas utilizadas en los procesos de estabilización y recuperación de suelos. técnicas electrocinéticas utilizadas en los procesos de estabilización y remediación de suelos. Los principales modelos THMC, así como los específicamente diseñados para la simulación de fenómenos electrocinéticos. electrocinéticos. Tras evaluar las principales características de cada uno de Tras evaluar las principales características de cada uno de ellos, se ha puesto de manifiesto la necesidad de un modelo THMC que considere también los fenómenos electrocinéticos y su acoplamiento con otros procesos físico-químicos. con otros procesos físico-químicos.

Although electrokinetic treatments for soil remediation and ground improvement have gradually undergone significant experimental development, one of the most important physical phenomena has received very little attention in recent years. Electroosmotic flow, especially in unsaturated conditions, has not been simulated in domains of more than one dimension. In the present work, a modification of the M4EKR code was used to study water movement in partially saturated soils under electrokinetic treatments. Two different configurations were studied: electrodes placed in electrolyte wells and electrodes directly inserted into the soil, and the treatment was started under unsaturated conditions for both. Due to the unrestricted availability of fluid in the first case, soil saturation is inevitable, but in the second case, only a spatial redistribution of water content can be observed. A detailed analysis of a variety of configurations involving several electrolyte wells showed that the number of electrodes, the distance between them and, above all, the ratio between the two magnitudes determines the efficiency of soil saturation and the energy consumed in the process., Aunque los tratamientos electrocinéticos para la recuperación y mejora de suelos han experimentado gradualmente un importante desarrollo experimental, uno de los fenómenos físicos más importantes ha recibido muy poca atención en los últimos años. El flujo electroosmótico, especialmente en condiciones no saturadas, no ha sido simulado en dominios de más de una dimensión. En el presente trabajo se ha utilizado una modificación del código M4EKR para estudiar el movimiento del agua en suelos parcialmente saturados bajo tratamientos electrocinéticos. Se estudiaron dos configuraciones diferentes: electrodos colocados en pozos electrolíticos y electrodos insertados directamente en el suelo, y el tratamiento se inició en condiciones no saturadas para ambos. Debido a la disponibilidad ilimitada de fluido en el primer caso, la saturación del suelo es inevitable, pero en el segundo sólo se observa una redistribución espacial del contenido de agua. Un análisis detallado de diversas configuraciones con varios pozos electrolíticos demostró que el número de electrodos, la distancia entre ellos y, sobre todo, la relación entre ambas magnitudes determinan la eficacia de la saturación del suelo y la energía consumida en el proceso.

Electrokinetics and its potential significance with regard to soil radon (222Rn) mitigation is investigated. Whereas the use of electrical fields for chemical soil decontamination, also known as electrokinetic remediation (ER), is a consolidate commercial technology, however, its potential use to tackle the radon-soil problem has not yet been explored. One explanation behind is that traditional ER requires the use of electrolytic solutions injected into the soil to form chemical species in an ionic state and then being affected by the electrical potential. Radon is a chemically inert gas unable to form chemical species, and in any case, the continuous injection of electrolytic solutions underneath houses is clearly not an option. Here, it will demonstrated that the same radioactivity of the soil responsible for the generation of radon might also provide a key for its removal. Utilizing a simplified physical model, it was shown that owing to radioactive background surrounding the pores of the soil through which radon travels toward the surface, they become the preferential centers of ionization, and in fact, for very small pores (through which rocks and specially granite stones absorb and diffuse gases), they are positively polarized This research was supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness under the fellowship grant Ramon y Cajal: RYC-2013-13459

El estudio y la experimentación previa a la investigación orgánica de la estabilización y drenaje eléctrico de suelos, realizados en el LEMIT durante el período 1947-48 con el asesoramiento del señor Celestino L. Ruiz, Dr.en Qca., y basados en trabajos similares de Rzhanitzie en Rusia y Casagrande y otros en Alemania y Gran Bretaña, demostraron la necesidad de fundamentar los ensayos en una sólida experiencia y cuidadoso conocimiento de la estructura eléctrica y comportamiento electrocinético de la fracción coloidal del suelo, la más importante para el problema en estudio. Por sus propiedades particulares, la fracción arcillosa concentró entonces» toda la atención en cuanto a la aplicación electrocinética. Si bien en la literatura científica se encontraron abundantes datos de la variación del potencial electrocinético de las arcillas con la naturaleza del ión adsorbido, no se encontraron valores comparados del potencial electrocinético de los distintos minerales de arcilla. Radicada la discusión en el campo de la especulación científica, el autor planteó la posibilidad de que los distintos minerales de arcilla diesen valores diferenciales y aún distintivos de potencial zeta. Esta hipótesis so basaba desde el punto de vista práctico en la estabilidad eléctrica distinta de los minerales en suspensión, aún teniendo en cuenta su granulometría particular. Desde el punto de vista teórico se asociaron más tarde las razones que determinan las diferentes capacidades de cambio de las arcillas como determinantes del origen de la doble capa en la superficie de los minerales de arcilla., Al momento de presentación de esta tesis, la actual Facultad de Ciencias Exactas se denominaba Facultad de Química y Farmacia., Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la Biblioteca Central de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP)., Facultad de Ciencias Exactas

Atrazine (ATR) continues being one of the most frequently detected pesticides in natural waters and soils. In this work, an electrokinetic-assisted phytoremediation pot test (EKPR) was performed for the remediation of an atrazine-spiked soil; a low electric voltage gradient (1 V cm−1) with two different electric field operation times (6 and 24 h per day) was used in combination with ryegrass (Lolium perenne L.). EKPR increased up to 27% and 7% the overall ATR removal from soil as compared to natural attenuation and phytoremediation treatments, respectively. ATR soil concentration vs time curves were fitted to a pseudofirst-order kinetic equation, obtaining ATR half-life values of 8.2, 7.1 and 5.4 days for the treatments corresponding, respectively, to 0, 6 and 24 h day−1 of electric current application. It clearly showed that the ATR removal from soils was enhanced by the electric field. ATR plant accumulation was significantly improved with respect to phytoremediation when the electric current was continuously applied throughout the experiment (24 h day−1); most of the ATR residues were accumulated in the shoot biomass of the ryegrass plants.

Univ. Granada, Facultad de Ciencias. Leída el 22-04-1974

Tesis Univ. Granada. Departamento de Física Aplicada. Leída el 8 de julio de 2011

Tesis Univ. Granada. Programa de Doctorado en Física y Ciencias del Espacio, Junta de Andalucía, Spain (grant No. PE2012-FQM0694) and MICINN, Spain (project No. FIS2013-47666- C3-1-R)

Fil: Lanieri, Diana Beatriz. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina The chemical functionalization of natural polymers constitutes a viable approach for sustainable development, being also a technologically and economically attractive alternative. At present, the viscose process continues being the form of cellulose esterification and dissolution more used by the industry, in spite of the pollution caused by the use of carbon disulfide. Within this framework, it was proposed the obtaining of cellulose carbamate as an alternative to the viscose process, using a different methodology with respect to conventional processes that include treatments with aqueous or gaseous ammonia, very high temperatures and long reaction times, among others. The preparation of cellulose carbamate from mixtures of urea and eucalyptus dissolving pulp activated with alkali was effective through microwave heating. On the other hand, mechanical and enzymatic treatments were applied to the dissolving pulp, with the aim of improving its accessibility and reactivity. These pretreatments allowed the obtaining of viscose solutions with 40 % less of carbon disulfide and without the aging stage where the required depolymerization of the working pulp occurs. In addition, these solutions with cellulose concentrations less than or equal to 6 % showed a different rheological response to the typical La funcionalización química de polímeros naturales constituye un enfoque viable para el desarrollo sustentable, siendo además una alternativa tecnológica y económicamente atractiva. En la actualidad, el proceso de viscosa continúa siendo la forma de esterificación y disolución de celulosa más utilizada por la industria, a pesar de la polución causada por el uso de sulfuro de carbono. Universidad Nacional del Litoral Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

This work studies the feasibility of the periodic polarity reversal strategy (PRS) in a combined electrokinetic-biological process for the remediation of clayey soil polluted with a herbicide. Five two-weeks duration electrobioremediation batch experiments were performed in a bench scale set-up using spiked clay soil polluted with oxyfluorfen (20 mg kg. Additionally, two complementary reference tests were done: single bioremediation and single electrokinetic. The microbial consortium used was obtained from an oil refinery wastewater treatment plant and acclimated to oxyfluorfen degradation. Main soil conditions (temperature, pH, moisture and conductivity) were correctly controlled using PRS. On the contrary, the electroosmotic flow clearly decreased as increased. The uniform soil microbial distribution at the end of the experiments indicated that the microbial activity remained in every parts of the soil after two weeks when applying PRS. Despite the adapted microbial culture was capable of degrade 100% of oxyfluorfen in water, the remediation efficiency in soil in a reference test, without the application of electric current, was negligible. However, under the low voltage gradients and polarity reversal, removal efficiencies between 5% and 15% were obtained, and it suggested that oxyfluorfen had difficulties to interact with the microbial culture or nutrients and that PRS promoted transport of species, which caused a positive influence on remediation. An optimal, Este trabajo estudia la viabilidad de la estrategia de inversión periódica de polaridad (PRS) en un proceso combinado electrocinético-biológico para la remediación de suelos arcillosos contaminados con un herbicida. Se realizaron cinco experimentos por lotes de electrobiorremediación de dos semanas de duración en una instalación a escala de banco utilizando suelo arcilloso con púas contaminado con oxifluorfeno (20 mg kg. Adicionalmente, se realizaron dos pruebas complementarias de referencia: biorremediación simple y electrocinética simple . El consorcio microbiano utilizado fue obtenido de una planta de tratamiento de aguas residuales de una refinería de petróleo y aclimatado a la degradación del oxifluorfeno. Las principales condiciones del suelo (temperatura, pH, humedad y conductividad) se controlaron correctamente mediante PRS. Por el contrario, el flujo electroosmótico disminuyó claramente a medida que aumentado. La distribución microbiana uniforme del suelo al final de los experimentos indicó que la actividad microbiana permaneció en todas las partes del suelo después de dos semanas al aplicar PRS. A pesar de que el cultivo microbiano adaptado fue capaz de degradar el 100% del oxifluorfeno en el agua, la eficiencia de remediación en el suelo en una prueba de referencia, sin la aplicación de corriente eléctrica , fue insignificante. Sin embargo, bajo los gradientes de bajo voltaje y la inversión de polaridad, se obtuvieron eficiencias de remoción entre el 5% y el 15%, y sugirió que el oxifluorfeno tenía dificultades para interactuar con el cultivo microbiano o los nutrientes y que el PRS promovió el transporte de especies, lo que provocó una influencia positiva. sobre la remediación. Un óptimo

A numerical model describing transport of multiple species and chemical reactions during electrokinetic treatment is presented. The transport mechanisms included in the model were electromigration and electroosmosis. The chemical reactions taken into account were water electrolysis at the electrodes, aqueous species complexation, precipitation, and dissolution. The model was applied to simulate experimental data from an acid-enhanced electrokinetic treatment of a Pb-contaminated calcareous soil. The kinetics of the main pH buffering process (i.e., calcite dissolution) was taken into account and its time-dependent behavior was described by a rate law. The influence of kinetics was evaluated by comparing the results from a set of simulations in which calcite dissolution was implemented considering thermodynamic equilibrium and another set in which the same reaction was described by the rate law. The results show that the prediction capability of the model significantly improves when the kinetic rate is taken into account. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Alkyl polyglucosides (APGs) have appeared on the market, offering good levels of biodegradability and ecotoxicity. These nonionic surfactants, obtained from natural substances, are 100% biodegradable and very suitable for washing. They are highly soluble, only slightly sensitive to electrolytes and rarely influenced by water hardness. This paper analyses the behaviour of APG and linear alkyl sulfonate, separately and in mixtures of different proportions, in order to show how dyed polyester fabric changed colour during washing and how dye transfers to white textile items (diacetate, polyamide, cotton, acrylic and wool). Before this process, the polyester was dyed with disperse dyes. Disperse dyes can become deposited on white polyester fabric during washing due to various mechanical, chemical, electrical or adsorption-related causes. In an attempt to explain the behaviour of the deposition of disperse dyes in the washing process, we assessed the total potential energy between disperse dye and polyester fabric based on the theory of heterocoagulation. The zeta potentials of the insoluble disperse dyes and the fabrics were related to the results obtained by staining white fabric during washing

En esta memoria nos proponemos revisar los tratamientos existentes para la polarización eléctrica de suspensiones coloidales de partículas no esféricas, extendiendo en lo posible su aplicabilidad a situaciones moderadamente concentradas. De este modo, en el Capítulo 2 revisamos los fundamentos de la teoría electrocinética de suspensiones coloidales, identificando su fenomenología y las principales magnitudes de interés en el caso de partículas no esféricas. En el Capítulo 3 estudiamos los modelos que relacionan la respuesta de suspensiones concentradas de esferoides oblatos con sus propiedades microscópicas. Se discuten las modificaciones necesarias para tener en cuenta las interacciones entre partículas y se muestran las predicciones teóricas que se obtienen de estos modelos. En el Capítulo 4 describimos los métodos y técnicas experimentales utilizadas para la verificación de los modelos teóricos. Para ello, hemos elegido la gibbsita (γ-Al(OH)3). Estas partículas presentan forma de disco y tamaño relativamente homogéneo si se las compara con las muestras naturales de geometría similar, en particular arcillas, siendo además su síntesis relativamente sencilla. Tras indicar sus principales características, revisamos las técnicas experimentales de movilidad electroforética, electroacústica y espectroscopía dieléctrica utilizadas, indicando cómo se obtienen las magnitudes electrocinéticas de interés. Los resultados experimentales obtenidos se detallan en los Capítulos 5 y 6. En el primero de ellos se realiza un estudio sistemático de cómo afectan la carga superficial y la fuerza iónica a la permitividad eléctrica de baja frecuencia (1 kHz-1 MHz) y a la electroforesis dinámica en el rango de los MHz. En el segundo se analiza el efecto de la concentración de partículas. Como veremos, la realización conjunta de estos dos estudios permite detectar y analizar los principales mecanismos de polarización que ocurren en suspensiones coloidales de partículas cargadas a través de dos procesos de relajación: la relajación alfa o polarización de concentración y la relajación de Maxwell-Wagner-O'Konski. Finalmente, en el Capítulo 7 se exponen las conclusiones de esta tesis doctoral, y se discuten la validez de los modelos y las propuestas de futuro., Tesis Univ. Granada. Programa Oficial de Doctorado en: Física y Ciencias del Espacio, Los proyectos FIS2013-04766-C3-1-R (MINECO), PE 2012-FQM0694 (Junta de Andalucía) y los fondos FEDER (EU)

Electrokinetic processes provide the basis of a range of very interesting techniques for the remediation of polluted soils. These techniques consist of the application of a current field in the soil that develops different transport mechanisms capable of mobilizing several types of pollutants. However, the use of these techniques could generate nondesirable effects related to the geomechanical behavior of the soil, reducing the effectiveness of the processes. In the case of the remediation of polluted soils with plasticity index higher than 35, an excessive shrinkage can be observed in remediation test. For this reason, the continued evaporation that takes place in the sample top can lead to the development of cracks, distorting the electrokinetic transport regime, and consequently, the development of the operation. On the other hand, when analyzing silty soils, in the surroundings of injection surfactant wells, high seepages can be generated that give rise to the development of piping processes. In this article methods are described to allow a reduction, or to even eliminate, both problems. Los procesos electrocinéticos proporcionan la base de una serie de técnicas muy interesantes para la remediación de suelos contaminados. Estas técnicas consisten en la aplicación de un campo actual en el suelo que desarrolla diferentes mecanismos de transporte capaces de movilizar varios tipos de contaminantes. Sin embargo, el uso de estas técnicas podría generar efectos no deseables relacionados con el comportamiento geomecánico del suelo, reduciendo la efectividad de los procesos. En el caso de la remediación de suelos contaminados con índice de plasticidad superior a 35, se puede observar una contracción excesiva en la prueba de remediación. Por este motivo, la evaporación continuada que se produce en la parte superior de la muestra puede provocar el desarrollo de fisuras, distorsionando el régimen de transporte electrocinético y, en consecuencia, el desarrollo de la operación. Por otra parte, al analizar suelos limosos, en el entorno de los pozos de inyección de surfactante, se pueden generar altas filtraciones que dan lugar al desarrollo de procesos de tubería. En este artículo se describen métodos para permitir una reducción, o incluso eliminar, ambos problemas.

The build-up of pressure-driven backflows is a known drawback to electroosmotic plug flow. We have studied the characteristic time constant of these pressure gradients build-up as a function of various geometrical variables of the problem through μPIV measurements. Previous models based on hydrostatic pressure difference (syphoning) cannot explain the dynamics of our experimental results. We have developed a model that relates these pressure-driven backflows to Laplace pressures, due to changes in the interface radii of curvature at the reservoirs. This model leads to an equation which was solved both numerically and, after linearisation, analytically. The characteristic time constants obtained show much better agreement with experimental data. Therefore, this model allows for predicting the time during which an acceptable electroosmotic flow profile will last for a given microchannel?reservoir design. Fil: Bianchetti, Arturo Abel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Electrónica e Informática; Argentina Fil: Hernández Sánchez, Santiago. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica. Laboratorio de Fluidodinámica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Cabaleiro, Juan Martin. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Mecánica. Laboratorio de Fluidodinámica; Argentina. Universidad de la Marina Mercante. Facultad de Ingeniería. Laboratorio de Microfluidica y Plasmas; Argentina

Electrokinetic processes provide the basis of a range of very interesting techniques for the remediation of polluted soils. These techniques consist of the application of a current field in the soil that develops different transport mechanisms capable of mobilizing several types of pollutants. However, the use of these techniques could generate nondesirable effects related to the geomechanical behavior of the soil, reducing the effectiveness of the processes. In the case of the remediation of polluted soils with plasticity index higher than 35, an excessive shrinkage can be observed in remediation test. For this reason, the continued evaporation that takes place in the sample top can lead to the development of cracks, distorting the electrokinetic transport regime, and consequently, the development of the operation. On the other hand, when analyzing silty soils, in the surroundings of injection surfactant wells, high seepages can be generated that give rise to the development of piping processes. In this article methods are described to allow a reduction, or to even eliminate, both problems., Los procesos electrocinéticos proporcionan la base de una serie de técnicas muy interesantes para la remediación de suelos contaminados. Estas técnicas consisten en la aplicación de un campo actual en el suelo que desarrolla diferentes mecanismos de transporte capaces de movilizar varios tipos de contaminantes. Sin embargo, el uso de estas técnicas podría generar efectos no deseables relacionados con el comportamiento geomecánico del suelo, reduciendo la efectividad de los procesos. En el caso de la remediación de suelos contaminados con índice de plasticidad superior a 35, se puede observar una contracción excesiva en la prueba de remediación. Por este motivo, la evaporación continuada que se produce en la parte superior de la muestra puede provocar el desarrollo de fisuras, distorsionando el régimen de transporte electrocinético y, en consecuencia, el desarrollo de la operación. Por otra parte, al analizar suelos limosos, en el entorno de los pozos de inyección de surfactante, se pueden generar altas filtraciones que dan lugar al desarrollo de procesos de tubería. En este artículo se describen métodos para permitir una reducción, o incluso eliminar, ambos problemas.

A two-dimensional computational model for the electrokinetic remediation of copper from a contaminated soil is presented. The model is an adaptation of the original code developed by one of the authors, in which the chemical composition and transport of the copper species in solution were incorporated. The model includes electromigration, electroosmosis, ordinary diffusion, and convection transport mechanisms, it assumes local chemical equilibrium and unsteady state conditions. An artificially contaminated soil from Cananea, Mexico was used as an example. The model predictions were compared with experimental data collected in a laboratory, circular-shaped soil in which a central anode and four cathodes in the periphery were inserted. A reasonable agreement between the predicted and the experimental values was obtained in terms of the spatial distributions of pH and copper concentration. The potential applications of the computational model are discussed. Se presenta un modelo computacional en dos dimensiones para la eliminación electrocinética de cobre de un suelo contaminado. El modelo es una adaptación del código original desarrollado por uno de los autores, al cual se incorporaron la composición química y el transporte de las especies de cobre en solución. El modelo incluye los mecanismos de transporte por electromigración, electroósmosis, difusión ordinaria y convección, se supone equilibrio químico local y régimen no estacionario. Un suelo natural de Cananea, México se utilizó como ejemplo. Las predicciones del modelo se compararon con datos experimentales obtenidos a nivel laboratorio en un suelo circular con un ánodo central y cuatro cátodos insertados en la periferia. Las predicciones del modelo concordaron razonablemente bien con las distribuciones espaciales de pH y concentración de cobre. Se discuten las aplicaciones potenciales del modelo computacional.

The computer model described in the first paper of this series was used to perform a sensitivity analysis for the electrokinetic remediation of a triangular, copper-contaminated soil field in which one anode and two cathodes are placed in the vicinity of the triangle vertices. The input variables included the initial concentration of copper in the soil, the electrical potential applied between electrodes, and the absence or presence of wash water. The output variables included the cleanup efficiency and the fraction of copper eliminated from the soil . Overall, the larger the electrical potential applied between electrodes, the shorter the time to achieve steady state. When no wash water is used, the cleanup efficiency may fluctuate over time before reaching steady state. When wash water is used, the final obtained depends on the initial concentration of copper in the soil. El modelo computacional descrito en el primer artículo de esta serie se usó para realizar un análisis de sensibilidad del proceso de eliminación electrocinética de un campo de suelo triangular contaminado con cobre, en el cual se colocan un ánodo y dos cátodos en la proximidad de los vértices del triángulo. Las variables de entrada incluyeron la concentración inicial de cobre en el suelo, el potencial eléctrico aplicado entre los electrodos, y la ausencia o presencia de agua de lavado. Las variables de salida incluyeron la eficiencia de limpieza y la fracción de cobre eliminado del suelo. En general, a mayor potencial eléctrico aplicado entre los electrodos, menor el tiempo requerido para alcanzar el estado estacionario. Cuando no se usa agua de lavado, la eficiencia de limpieza puede fluctuar en el tiempo antes de alcanzar el estado estacionario. Cuando se usa agua de lavado, el valor final de depende de la concentración inicial de cobre en el suelo.

Risk assessment aims for the prediction of the mobility of contaminants, and these are usually based in lab essays together with mathematical modelling. Also the feasibility studies of most techniques, require similar tools. Frequently the lab characterization is based in the chemical fractionation of the contaminants based on their mobility under different chemical reagents. Probably the most frequent fractionation technique for heavy metal contaminated soils is the BCR [1]. The use of chemical equilibria software helps to understand the processes involved in the contaminant transport during electrokinetic remediation. Most mathematical models used for the simulation of electrokinetic decontamination assume local equilibrium between the chemicals present in the aqueous phase. In other cases also equilibrium is supposed between the chemical species present in the aqueous phase and the solid matrix. In this work, we compare the results of batch extraction experiments with those obtained using Visual MINTEQ [2]. This is a free software that allows a reliable simulation of the chemical processes involved in the water-soil systems such as solubility, sorption, etc. We found that even when the main contaminant behaviour is in accordance with the local equilibrium assumption, the mobilization of other metals, such as Ca and Mg, that are also present in important concentrations, are affected by kinetic limitations. These kinetic limitations have important effects in the overall behaviour of the system. Thus, if ignored, important flaws will appear in the predictions of the model with respect to those toxic species that could be considered to behave under local equilibrium. [1] M. Villen-Guzman, J.M. Paz-Garcia, J.M. Rodriguez-Maroto, C. Gomez-Lahoz and F. Garcia-Herruzo. Acid Enhanced Electrokinetic Remediation of a Contaminated Soil Using Constant Current Density: Strong vs. Weak Acid. Separation Science and Technology (in press; DOI 10.1080/01496395.2014.898306). [2] J.P. Gustafsson, Visual MINTEQ ver. 3.0beta. KTH Royal Institute of Technology, Dept. of Land and Water Resources Engineering, Stockholm, Sweden. (2010) http://www2.lwr.kth.se/English/OurSoftware/vminteq/index.html Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

En el presente informe se hace una revisión bibliográfica de las principales técnicas existentes en el tratamiento de suelos contaminados tales como tratamientos biológicos, térmicos y fisicoquímicos, con especial interés en la técnica de “Remediación Electrocinética” así como su aplicación en la remoción de metales pesados (Plomo, Pb). La Remediación Electrocinética es una técnica innovadora para la descontaminación y restauración de suelos, lodos y otros materiales sólidos contaminados con compuestos iónicos y no iónicos, los cuales migran mediante la aplicación de un campo eléctrico. La técnica consiste en aplicar una corriente eléctrica de baja intensidad en un suelo lo que provoca la migración de las especies contaminantes hacia uno de los electrodos donde son concentradas, para luego ser extraídas, tratadas y depositadas adecuadamente. Esta técnica se presenta como una alternativa novedosa y limpia en el campo de la remediación ambiental de suelos. Se hizo una revisión bibliográfica de un estudio de la aplicación de esta técnica, en una muestra real contaminada, proveniente del centro metalúrgico la Oroya, para la remoción de Plomo (Pb). Dónde se utilizó ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y nitrato de potasio (KNO3), como solución en la celda y como solución electrolítica respetivamente aplicando un potencial constante de aproximadamente 10V durante 30 minutos. La concentración de plomo en el suelo se determinó a través de Voltametría de Redisolución Anódica antes y después de la aplicación de la técnica de remoción, para poder determinar el porcentaje de rendimiento del método, dónde se obtuvo una remoción de 47.90 % de Pb para la muestra. Palabras claves: Electrocinética; Biorremediación; Suelo contaminado; Metales pesados; Conductividad eléctrica. Trabajo de suficiencia profesional

This article intends to analyse up to what extent the scarce learning produced when introducing the basic concepts on electrostatics is due to deficiencies and inadequacies in its routine teaching. So, on the one hand, we analyse what have been the principal epistemological leaps forward in the making of electricity as a science. On the other hand, we analyse Physics books and the teachers’ opinions.

For the correct interpretation of results of tangential electrokinetic measurements with porous materials, in particular, composite/asymmetric membranes on porous supports, it is necessary to have the data available for various channel heights. In some kinds of equipment, the variation of channel height is technically possible only for a range of relatively large heights. This communication shows that under these conditions, the fluid flow can become undeveloped and the conventional approaches to the interpretation of electrokinetic measurements should be modified accordingly. In particular, the dependence of streaming-current coefficient on the channel height becomes sub-linear. If the experimental data are available only for larger channel heights, this can be mistakenly taken for the manifestation of contribution of porous sub-structure to the streaming current. In this communication, we investigate electrokinetic phenomena in undeveloped flows both numerically and experimentally. We confirm that the aforementioned sub-linearity occurs for nonporous as well as porous substrates. We also demonstrate that the channel heights estimated from the volume flow rate by using numerical simulations of undeveloped flows are in very good agreement with the reference values obtained from the electrical conductance (in contrast to the values estimated by using the conventional approach of Hagen–Poiseuille equation). The numerical fitting of channel-height dependences of streaming-current coefficient enables us to separate the contributions of external surface and porous sub-structure (in case of porous substrates) and obtain quite reasonable values of (effective) zeta-potentials in both cases. Nonetheless, the accuracy of experimental data deteriorates with increasing channel height, so it is generally advisable to vary the heights within a range below 100–150 μm.

Tesis Univ. Granada. Departamento de Física Aplicada. Leída el 8 de julio de 2011

En el presente trabajo se analizan algunos cambios producidos en las propiedades de un suelo sometido a impacto térmico. Para llevar a cabo este estudio se utiliza una técnica electrocinética basada en los mismos principios que la electrorremediación. El análisis se enfoca en la variación, durante el tratamiento, de la corriente de electrólisis y de la diferencia de potencial generada en el interior del suelo en una región cercana a la cámara de los electrodos. Los resultados obtenidos se explican con base en las características iniciales que presentan los suelos estudiados antes del proceso electrocinético. This paper discusses some changes in the characteristics of a soil subjected to thermal shock. The properties are analyzed using a electrokinetics technique derived from the electrorremediacion. The analysis focuses on the variation of the electrolysis current, and the potential difference generated within a region near the electrodes chamber during the treatment. The results are explained in relation to the change of some properties of the soil samples subjected to thermal treatment before the electrokinetic process. No presente trabalho foram analisadas algumas propriedades de um solo submetido a tratamento térmico. Para realizar este estudo, utilizou-se uma técnica eletrocinética baseada nos princípios da eletroremediação. A base da análise é a variação, durante o tratamento, da corrente de eletrólise e da diferença de potencial gerada no interior da amostra, numa região próxima aos compartimentos dos eletrodos. Os resultados obtidos são explicados de acordo com as características iniciais dos solos estudados antes do processo eletrocinético.

En este trabajo se relacionan las propiedades fisicoquímicas de seis suelos diferentes, originarios de la Isla de Tenerife, España, con la corriente eléctrica medida en un experimento electrocinético. Los resultados muestran que la carga eléctrica total tiene relación con propiedades tales como: contenido total de metales mayoritarios, pH, contenido de carbono orgánico y capacidad de intercambio catiónico. Dado que todas estas propiedades están entre las que permiten evaluar la fertilidad de un suelo, se propone un experimento electrocinético con muestras de dicho suelo como herramienta de diagnóstico. In this work the physical-chemical properties of six different soils original from Tenerife Island, Spain, are related with the measured electrical current in an electrokinetic experiment. Results show that total electrical charge has relation with properties such as: total metal content, pH, carbon organic content, and cationic exchange capacity. Since all these properties are between those which allow to evaluate the fertility of a soil, an electrokinetic experiment with samples of this soil is proposed like diagnosis tool.

Los cationes presentes en la disolución del suelo interactúan, mediante fuerzas electrostáticas, con las superficies cargadas del suelo. La aplicación de un campo eléctrico promueve, principalmente, el movimiento de aquellos iones presentes en la disolución del suelo cuyas interacciones con las superficies cargadas no son tan fuertes. Si, mediante un campo eléctrico aplicado al suelo, se promueve el transporte de un catión de mayor valencia como es el ión Ba2+, es de esperar que éste cause la desorción, desde los sitios de intercambio, de los cationes de menor valencia. En este estudio se tuvo como objetivo estudiar el efecto, no únicamente del gradiente de potencial eléctrico, sino también de la migración del ión Ba2+, en la extracción de un catión mayor (K+) presente naturalmente en un suelo de origen volcánico. Experimentalmente se encontró que la migración del ión Ba2+ a través del suelo, incrementó apreciablemente la cantidad de iones K+ que se movilizaron por efectos del campo eléctrico aplicado. Cations present in the soil solution interact with soil charged surfaces by electrostatic forces. An applied electric field promotes principally, the migration of ions of the soil solution, whose interactions with charged surfaces are not so strong. If, by means of an applied electric field to the soil, the transport of a higher valence ion such as Ba2+ is promoted, it would be expected that cations of lower valence should be desorbed from the soil exchange sites. The main goal of the present work was to study the effect, not only of the applied electric field, but the Ba2+ion migration, in the extraction of a major cation (K+), naturally founded in a volcanic soil. Experimentally, it was found that Ba2+ migration through the soil, increased in an important way the amount of K+ ions which are mobilized by effects of the applied electric field.

El presente trabajo muestra resultados acerca del comportamiento de las propiedades eléctricas y de la energía libre superficial en los procesos de adsorción de ácidos húmicos (AH) y diferentes electrolitos sobre las fibras de polipropileno. El propósito de este trabajo es conocer las propiedades de la superficie del polipropileno (PP) y los cambios que éstas experimentan cuando las fibras están en contacto con diferentes concentraciones de ácido húmico y diferentes cationes que son comunes en los suelos. Estos resultados son de gran interés para las aplicaciones del PP como geotextil. Los resultados muestran que el potencial zeta del sistema PP/AH decrece con la concentración de AH en disolución. Este hecho puede ser atribuido a la presencia de grupos carboxílicos COO- y hidroxilfenolicos presentes en la molécula de AH. Por otro lado, el pH de las disoluciones de ácido húmico tiene gran efecto en el potencial electrocinético del PP, debido probablemente a la presencia de los grupos de AH adsorbidos sobre la superficie del polipropileno. El análisis de la energía libre superficial de los sistemas PP/AH/electrolitos nos lleva a la conclusión de que el polipropileno es un material monopolar. Los valores bajos de la componente electrón donante, γ - , de la energía libre superficial nos llevan a la conclusión de que el material es fuertemente hidrófobo y que este carácter se incrementa con la adsorción de ácido húmico sobre las fibras. We present results about the electrokinetic properties and the behaviour of the surface free energy in the adsorption process of humic acid and different electrolytes onto polypropylene fibres. The aim of this investigation is to know the surface properties of polypropylene and the changes in these properties when these fibres are in contact with different concentrations of humic acid and different cations which are present in the ground for the application of the polypropylene fibres as geotextiles. The negative zeta potential of the Polypropylene / humic acid system decreases with the concentration of humic acid in solution. This fact can be attributed to the presence of both carboxyl COO- and phenolic hydroxyl groups in the macromolecule of humic acid. On the other hand, the pH of the humic acid solution greatly affects the electrokinetic potential of polypropylene fibres. The above groups of humic acid are responsible for the variation in the zeta potential of the polypropylene fibre with the pH of the liquid phase. The analysis of the surface free energy of the polypropylene/humic acid/electrolytes systems, leads to the conclusion that the polypropylene fibres it is presented as a monopolar material. The low values of the electrondonor component, γ - , of the surface free energy in the adsorption processes of humic acid and different electrolyte lead to the conclusion that this material is strongly hydrophobic and this character is increased by the adsorption of the humic acid onto the fibre. Le présent travail montre des résultats sur le comportement des propriétés électriques et de l'énergie libre superficielle dans les processus d'adsorption d'acides humiques (AC) et différents électrolytes sur les fibres de polypropylène. Le but de ce travail est de connaître les propriétés de la surface du polypropylène (PP) et les changements que celles-ci expérimentent quand les fibres sont en contact avec de différentes concentrations d'acide humique et de différents cations qui sont communs dans les sols. Ces résultats sont de grand intérêt pour les applications du PP comme géotextile Les résultats montrent que le potentiel zêta du système PP/AH diminue avec la concentration d'AH en dissolution. Ce fait peut être attribué à la présence de groupes carboxiliques COO- et hidroxilfenoliques présents dans la molécule d'AH. D'autre part, le pH des dissolutions d'acide humique a un grand effet dans le potentiel électrocinétic du PP, dû probablement à la présence des groupes d'AH adsorbés sur la surface du polypropylène. L'analyse de l'énergie libre superficielle des systèmes PP/AH/électrolytes nous apporte à la conclusion que le polypropylène est un matériel monopolaire. Les valeurs basses de la composante électron donneuse, de l'énergie libre superficielle nous apportent à la conclusion que le matériel est hydrophobe de façon forte et que ce caractère est augmenté avec l'adsorption d'acide humique sur les fibres.

Existe en la actualidad un interés creciente en el desarrollo de laboratorios montados en un microdispositivo (labon- a-chip). Estos microsistemas portátiles realizan las funciones de un equipo de laboratorio convencional, con las ventajas de ser más rápidos y requerir menos muestra. Por este motivo las técnicas de separación aplicables en microescala están tomando cada vez mayor importancia. Entre estas técnicas se encuentra la dielectroforesis. La dielectroforesis es un mecanismo de transporte electrocinético, que ocurre en la presencia de un campo eléctrico no homogéneo. La dielectroforesis tiene un gran potencial para ser aplicada en la separación y concentración de biopartículas; ya que es una técnica no destructiva. Con la dielectroforesis con estructuras aisladoras es posible atrapar y concentrar partículas dentro de microcanales, mediante la aplicación de un campo eléctrico. La magnitud de la fuerza dielectroforética depende de las condiciones de operación: geometría de las estructuras aisladoras, intensidad del campo eléctrico, concentración de las partículas, conductividad y pH del líquido de suspensión. El presente trabajo presenta un estudio paramétrico de la dielectroforesis producida con estructuras aisladoras con el fin de caracterizar el funcionamiento de un microdispositivo para dielectroforesis; y obtener las condiciones de operación óptimas que permitan concentrar y separar mezclas de partículas.

"La manipulación de células o de macromoléculas (por ej. ADN) biológicascuyo tamaño físico cubre el rango nanométrico, es parteesencial de la novedosa nanotecnología un híbrido entre biología,química e ingeniería, que pretende el ensamble de bionano estructurasfuncionales a través de un posicionamiento físico de sus componentes.Al otro lado permite la manipulación de estos objetos, suanálisis biomédico y su separación en poblaciones de ciertos tamaños.Las técnicas electrocinéticas a bajas frecuencias permiten elestudio de la agregación, rotación, deformación y orientación, inclusola manipulación, de pequeños objetos singulares en su dependenciade la frecuencia desde fracciones de 1 Hz hasta la regiónde varios MHz. La física detrás de estas técnicas está basadaen propiedades de impedancia de partículas o células en suspensión.Los efectos electrocinéticos son consecuencia de la interacciónentre un campo incidente eléctrico alterno y el momento dipolarinducido en estos objetos. Presentamos en este trabajo losaspectos físicos detrás de los diferentes métodos electrocinéticos,que debido a los avances en la microestructuración litográfica parala fabricación de microcámaras de medición encuentran un crecienteinterés en la investigación bioquímica y el diagnóstico médico.Particularmente apuntan las actividades de investigación en estecampo a la creación de biosensores en un amplio rango de aplicaciones,e incluso a la integración de diferentes aspectos de análisisbiomédico y bioquímico en un “laboratorio –sobre-un-chip”."

Resumen basado en el de la publicación Resumen en inglés Se analizan las formas generales de razonamiento utilizadas por los estudiantes al aprender la propagación de una señal en una cuerda. Se pueden destacar las tendencias hacia una reducción del número de variables. Por un lado, los estudiantes tienden a combinar las variables en una sola noción. Su razonamiento parece estar basado en la idea de un objeto material (aquí la protuberancia en la cuerda), descrito a través de esta idea única. Por otro lado,nunca consideran simultáneamente más de dos variables para que las relaciones que han aprendido se cambien a asociaciones binarias. A partir de este análisis, se derivan algunas implicaciones pedagógicas. ESP