The purpose of this work is to evaluate the capacity of a natural zeolite to be used as a reactive material in a permeable reactive barrier (PRB) to remove inorganic contaminants from groundwater. To this aim, zeolite samples were subjected to characterization tests, column experiments, batch tests and a flushing process to evaluate the adsorption and desorption capacities of the zeolite. In the column experiments, the samples were subjected to eight successive cycles involving the percolation of a potassium aqueous solution (1500 mg/L) and a subsequent flushing process with water. Batch tests were conducted by mixing 20 g of zeolite with 100 mL of single-element aqueous solutions of K and Zn with concentrations of 200 mg/L. The results indicate that the zeolite rock is composed predominantly of clinoptilolite species and has a Si/Al ratio of 6.8, a high cationic exchange capacity (CEC) of 180 cmolc/kg and a high K+ adsorption rate with a removal efficiency of 78%. The adsorption isotherms of the zeolite follow the Langmuir model and are well fit by a pseudo-second-order kinetic model showing a high correlation coefficient (r2 > 0.999) for both K+ and Zn2+ cations. Additionally, the contaminant transport parameters for K+ ions (Rd = 24.9; Dh = 1.32 × 10–2 cm2/s and α = 1.42) reveal that the zeolite is resistant to the dispersion of ions in the barrier, indicating that the material has advantageous characteristics for use in a PRB. However, the flushing process of the material is not efficient, indicating that the appropriate use of the zeolite is in clean-up systems in which the adsorbent material can be exchanged after losing its efficiency as a reactive barrier.

DEDICATÓRIAA todos aqueles que contribuíram de alguma forma para a realização deste trabalho. AGRADECIMENTOS A Deus, pois sem ele nada seria possível. À minha família, pelo apoio e incentivo, que mesmo de longe, estavam sempre presentes acompanhando. À FAPESP-Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo pelo apoio financeiro concedido. Ao CNPQ -Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico pelo apoio financeiro concedido através da bolsa de mestrado. Ao Prof. Dr. Lázaro Valentin Zuquette pela orientação, amizade, paciência e sugestões durante a elaboração deste trabalho. À Prof. Dr. Valéria Guimarães Silvestre Rodrigues pela disponibilidade, ajuda e atenção sempre que precisei. Aos funcionários do Departamento de Geotecnia, Oscar, José Luiz, Herivelto, Décio, Maristela, Álvaro, Cléver e Neiva pelos auxílios prestados a este trabalho e inesgotável boa vontade de ajudar. E em especial ao "Seu" Antônio pela grande contribuição e ensinamentos que contribuíram para este trabalho. Ao Prof. Edenir Rodrigues Pereira Filho do Grupo de Análise Instrumental Aplicada da UFSCar por ter cedido o laboratório para realização do LIBS. E à Jeyne Castro pela ajuda e auxílio prestado. A todos os colegas do Departamento da Geotecnia, que contribuíram imensamente nesse período em São Carlos. Em especial a Fabianne Ferrer, Fernanda Reis, Ivinny Barros, Déborah Perotti, Nathalia Marques, Thaísa Kelles e Camila Amorim, por todo o apoio, alegria e aflições compartilhadas durante todo o curso. Ao cafézinho e ao chocolate que sempre me deram a energia necessária para render mais um pouco. Muito obrigada! EPÍGRAFE O conhecimento nos faz responsáveis. Che Guevara RESUMO ROCHA, L.C.C. Aspectos geotécnicos e físico-químicos em barreiras reativas permeáveis: estudos laboratoriais. 2019. 252 f. Dissertação

Esse manuscrito apresenta resultados de estudos laboratoriais para avaliar a adequabilidade de zeólitas como meio reativo de Barreiras Reativas Permeáveis (BRPs), em 3 faixas granulométricas (4,0x10-4 a 1,0x10-3 m, 1,0x10-3 a 2,0x10-3 m e 1,0x10-3 a 3,0x10-3 m). Estudos foram desenvolvidos por meio da caracterização física, química, mineralógica, permeabilidade e de sorção. A zeólita caracterizada é da espécie Clinoptilolita, com peso específico dos sólidos de 22,87 kN/m3, razão Si/Al de 6,8 e capacidade de troca catiônica de 180 cmolc/kg. Os diferentes arranjos volumétricos das partículas geraram valores de peso específico aparente seco de 10,01 a 11,00 kN/m3 e condutividades hidráulica saturada de 1x10-5 a 3x10-4 m/s, o que compatibiliza os arranjos com diferentes meios geológicos. Em termos de sorção, a isoterma do tipo Langmuir ajusta com r2 de 0,997 e, quanto a cinética de adsorção, o comportamento ocorre por meio do compartilhamento de elétrons entre zeólita e soluto, com coeficientes de reação de primeira ordem variando de 0,06 a 0,4h-1 em função do tempo de percolação. Os resultados mostram que as zeólitas nas faixas granulométricas estudadas são adequadas para uso como meio reativo de BRP em espessuras economicamente viáveis para áreas contaminadas inseridas em materiais geológicos relativos à Formação Botucatu.