Air stripping of hydrocarbon-contaminated soils: Investigation of mass transfer effects

Authors

  • Kunal Karan,

    1. Department of Chemical and Petroleum Engineering, The University of Calgary, Calgary, Alberta T2N 1N4
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  • Amitabha Chakma,

    1. Department of Chemical and Petroleum Engineering, The University of Calgary, Calgary, Alberta T2N 1N4
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  • Anil K. Mehrotra

    Corresponding author
    1. Department of Chemical and Petroleum Engineering, The University of Calgary, Calgary, Alberta T2N 1N4
    • Department of Chemical and Petroleum Engineering, The University of Calgary, Calgary, Alberta T2N 1N4
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Abstract

Bench-scale experiments were carried out to simulate air stripping of soil contaminated with a semi-volatile hydrocarbon, n-octane. The experiments were conducted in an 8-cm diameter glass column, packed with two types of packings: glass beads to represent non-adsorbing materials and soil particles to represent adsorbing materials. Effects of gas superficial velocity, particle size and soil organic matter on the column outlet concentration and temperature profile were studied. Nitrogen adsorption/desorption experiments were performed to establish the desorption characteristics of the soil sample.

Additionally, a mathematical model is presented which treats the interphase contaminant transport as a mass transfer rate-limited process. The predictions from the mathematical model are shown to be in good agreement with the experimental results. Most importantly, the numerical results show that, contrary to the common assumption of local equilibrium, the interphase contaminant transport (from the sorbed to the vapour phase and/or from the liquid to the vapour phase) is mass transfer controlled.

Abstract

On a mené des expériences pour simuler l'extraction à l'air de terre contaminée par un hydrocarbure semi-volatile, le n-octane. On a utilisé pour cela une colonne de verre de 8 cm de diamètre avec deux types de garnissage: des billes de verre pour représenter les matériaux non adsorbants et des particules de terre pour représenter les matériaux adsorbants. On a étudié les effets du débit de gaz superficiel, de la taille des particules et de la matière organique de la terre sur la concentration en sortie de colonne et le profil de température. Des expériences d'adsorption et de désorption à l'azote ont été menées de façon à établir les caractéristiques de désorption des échantillons de terre.

En outre, on présente un modèle qui traite le transport interphasique du contaminant comme un processus de transfert de matière limité par la vitesse. On montre que les prédictions du modèle mathématique concordent bien avec les résultats expérimentaux. Plus intéressant, les résultats numériques montrent que, contrairement à l'hypothèse commune de l'équilibre local, le transport interphasique du contaminant (de la phase adsorbée à la phase vapeur et/ou de la phase liquide à la phase vapeur) est contrǒlé par le transfert de matière.

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