Cosolvency Effects of Monoethanolamine and Triethanolamine: Implications for the Remediation of Benzene in Groundwater at Sour-Gas Plants

Abstract

Studies were conducted to measure the cosolvency effect of monoethanolamine (MEA) and triethanolamine (TEA) on the aqueous solubility of benzene in support of the remediation of contaminated subsurface environments at gas plants in western Canada. Experiments utilized sodium chloride solutions of the amines in the concentration range of 0–0.065 volume fractions, and non-saline waters in the range 0–1 volume fractions. The measured values of the cosolvency power σ for MEA and TEA, based on the log-linear model, were 1.86 ± 0.05 and 2.21 ± 0.04, respectively. The corresponding values for the semi-cosolvency power σ0.5 were 1.22 ± 0.005 and 1.19 ± 0.005, respectively. It is postulated that the difference in the values of σ and σ0.5 may be linked to cosolvent polarity of the amines in water. In 0.2 Mol/L NaCl saline water, the solubility of benzene increased linearly from 1660 mg/L to 2170 mg/L and 1960 mg/L for cosolvents MEA and TEA (0–0.065 volume fractions), respectively. As evidenced by the measured 30% increase in the solubility of benzene, remediation strategies of groundwater at sour-gas plants should therefore take into account the levels of these amines and their effects on the transport of hydrocarbon contaminants.

Des études ont été menées pour mesurer l’effet dissolvant combiné de la monoethanolamine (MEA) et de la triethanolamine (TEA) sur la solubilité aqueuse du benzène en vue de soutenir la biorémédiation des environnements souterrains contaminés à des emplacements d’usines de gaz dans l’ouest du Canada. On s’est servi pour certaines expériences de solutions de chlorure de sodium des amines dans une échelle de concentration de fractions volumiques allant de 0 à 0,065 et d’eaux non salines dans une échelle de fractions volumiques allant de 0 à 1. Les valeurs mesurées de la puissance de l’effet dissolvant σ pour la MEA et la TEA, d’après le modèle log-linéaire, étaient de 1,86 ± 0,05 et de 2,21 ± 0,04, respectivement. Les valeurs correspondantes pour la puissance demi-dissolvante σ0,5 étaient de 1,22 ± 0,005 et de 1,19 ± 0,005, respectivement. On pose comme principe que l’écart entre les valeurs de σ et de σ0,5 peut être relié à la polarité de l’effet dissolvant combiné des amines dans l’eau. Dans de l’eau saline 0,2 mol/l NaCl, la solubilité du benzène s’est accrue de façon linéaire de 1660 mg/l à 2170 mg/l et à 1960 mg/l pour les dissolvants combinés MEA et TEA (de 0 à 0,065 fractions volumiques), respectivement. Comme l’a démontré la hausse mesurée de 30% dans la solubilité du benzène, les stratégies de biorestauration des eaux souterraines à des usines de gaz sulfureux devraient par conséquent tenir compte des niveaux de ces amines et de leurs effets sur le transport des contaminants d’hydrocarbures.