Improvement of the electro-bioremediation process of a non-polar herbicide-polluted soil by means of surfactant addition

Abstract

Oxyfluorfen is a non-polar herbicide that may cause severe soil pollution. The present work studies the possible improvement due to surfactant addition in the efficiency of electro-bioremediation of a clay soil polluted which such a non-polar, low-mobility pollutant. Two-week-long batch electro-bioremediation experiments were performed in a bench-scale device. Oxyfluorfen-polluted soil (20 mg kg−1) was inoculated with an acclimated microbial culture, and several experiments were performed using different surfactant concentrations in the electrode wells (0.0, 2.5, 5.0, 10.0 and 20.0 g L−1 of SDS, sodium dodecyl sulphate). Experiments were performed under 1.0 V cm−1 and electrode polarity reversal. It was observed that the electro-osmotic flow (EOF) increased with SDS concentration and that SDS was successfully distributed across the soil, probably improving the oxyfluorfen mobility. Additionally, microbiological activity was fully maintained during the experiments. Electro-bioremediation without SDS removed 14% of the oxyfluorfen, while under 2.5 g L−1 SDS, the efficiency increased to 22% because of an expected improvement in the contact between the different species in the soil. However, higher SDS concentrations (between 10.0 and 20.0 g L−1) caused a decrease in the oxyfluorfen removal efficiency, as SDS is an easily biodegradable compound and was preferably used as substrate by the microbial culture instead of oxyfluorfen. Additionally, the use of high concentrations of SDS was clearly inefficient, as high amounts of the surfactant were lost through the EOF, and even low amounts of oxyfluorfen were removed to the electrode wells, which means that ex situ treatment of the polluted water would be needed.

El oxifluorfeno es un herbicida no polar que puede causar una grave contaminación del suelo. El presente trabajo estudia la posible mejora debido a la adición de surfactante en la eficiencia de la electrobiorremediación de un suelo arcilloso contaminado por un contaminante no polar y de baja movilidad. Se realizaron experimentos de electrobiorremediación por lotes de dos semanas de duración en un dispositivo a escala de banco. Se inoculó suelo contaminado con oxifluorfeno (20 mg kg -1 ) con un cultivo microbiano aclimatado y se realizaron varios experimentos utilizando diferentes concentraciones de surfactante en los pocillos de los electrodos (0.0, 2.5, 5.0, 10.0 y 20.0 g L -1 de SDS, sodio sulfato de dodecilo). Los experimentos se realizaron por debajo de 1.0 V cm -1e inversión de polaridad del electrodo. Se observó que el flujo electro-osmótico (EOF) aumentaba con la concentración de SDS y que el SDS se distribuía con éxito por el suelo, probablemente mejorando la movilidad del oxifluorfeno. Además, la actividad microbiológica se mantuvo completamente durante los experimentos. La electrobiorremediación sin SDS eliminó el 14% del oxifluorfeno, mientras que por debajo de 2,5 g L -1 de SDS, la eficiencia aumentó al 22% debido a una mejora esperada en el contacto entre las diferentes especies en el suelo. Sin embargo, concentraciones más altas de SDS (entre 10.0 y 20.0 g L −1) provocó una disminución en la eficacia de eliminación de oxifluorfeno, ya que el SDS es un compuesto fácilmente biodegradable y se utilizó preferiblemente como sustrato por el cultivo microbiano en lugar de oxifluorfeno. Además, el uso de altas concentraciones de SDS fue claramente ineficaz, ya que se perdieron grandes cantidades de surfactante a través del EOF, e incluso se eliminaron cantidades bajas de oxifluorfeno a los pozos de electrodos, lo que significa que el tratamiento ex situ del agua contaminada sería necesario.