Synthesis and application of nanoparticles and biosurfactant for oil-contaminated soil removal

ABSTRACT: Oil exploration, production and use may cause oil leakage, which can contaminate surrounding soil. Biosurfactants are biologically produced surfactants, which are produced by yeast or bacteria from various substrates like sugars, oils, alkanes, and wastes. Biosurfactants have been used for removal of metals and hydrocarbons from contaminated soils. In addition, some nanoparticles have already shown their effective treatment of petroleum-contaminated soil. This research studies the application of various biosurfactants and nanoparticles for treatment of oil-contaminated soil. The specific objectives of this work include investigation of the removal of oil from contaminated soil by experimental columns containing some selected biosurfactants and nanoparticles in the lab, evaluation of the effect of factors, such as pH, temperature, biosurfactant concentration on the removal efficiency, and determination of the range and sustainability of the developed process. The primary results show that the main composition of contaminated soil was sand and silt, with the moisture content and organic content was 5.45% and 1.44%, respectively. Moreover, the iron/copper bimetallic particles were produced with the average diameter of the particles of 20 nm, whereas the content of iron was higher than copper. The presence of iron oxide and copper oxide was also proven by XRD analysis. In addition, zero valent iron was present in the nanoparticle composition. For testing the oil removal efficiency by biosurfactants and iron/copper particles, a column experiment was designed, and methods of soil extraction and total petroleum hydrocarbon determination were achieved.

RÉSUMÉ: L'exploration, la production et l'utilisation du pétrole peuvent provoquer des fuites de pétrole, qui peuvent contaminer le sol environnant. Les biosurfactants sont des agents tensioactifs biologiques, qui sont produits par des levures ou des bactéries à partir de divers substrats comme les sucres, les huiles, les alkanes et les déchets. Des biosurfactants ont été utilisés dans certaines technologies d'assainissement pour éliminer les métaux et les hydrocarbures des sols contaminés. De plus, certaines nanoparticules ont déjà montré leur efficacité de traitement des sols contaminés par le pétrole. Cette recherche étudiera l'application de divers biosurfactants et nanoparticules pour le traitement des sols contaminés par le pétrole en provenance de la Chine. Les objectifs spécifiques de ce travail comprennent l'étude de l'élimination de l'huile du sol contaminé par des colonnes expérimentales contenant certains biosurfactants et nanoparticules sélectionnées en laboratoire, l'évaluation de l'effet de certains facteurs, tels que le pH, la température, la concentration de biosurfactants sur l'efficacité d'élimination, et détermination de la portée et de la durabilité du processus développé. Les principaux résultats montrent que la composition principale du sol contaminé était du sable et du limon, avec une teneur en humidité et une teneur organique de 5,45% et 1,44%, respectivement. De plus, les particules bimétalliques fer / cuivre ont été avantageusement fabriquées avec un diamètre moyen de particules de fer et de cuivre de 20 nm, alors que la quantité de fer est supérieure à celle du cuivre. La présence d'oxyde de fer et d'oxyde de cuivre a également été prouvée par analyse XRD. De plus, la présence du fer valent zéro a été confirmé dans les nanoparticules. Pour tester l'efficacité de l'élimination du pétrole par les biosurfactants et les particules de fer / cuivre, une expérience sur colonne a été conçue et des méthodes d'extraction du sol et de détermination des hydrocarbures pétroliers totaux ont été obtenues.