[en] Chlorinated hydrocarbons (CHCs) and poly- and perfluoroalkyl substances (PFAS) are recalcitrant compounds which are toxic to humans and ecosystems. The improper disposal of these compounds after their extensive use in industry has led to the contamination of groundwater and soils. Hydrotalcite (HT)-like compounds have emerged as promising sorbents for CHCs and PFAS due to their high anion exchange capacity and tunable properties. This thesis examines the sorption mechanisms and sorption capacity of CHCs and PFAS into HT-like compounds (organo-HT and inorganic-HT) under a range of conditions (e.g., varying pH and water chemistry and complex contaminant matrix). These compounds were first synthesized and characterized in a laboratory setting, but to bridge the gap between laboratory observations and field applications, sorption studies have been conducted with contaminated groundwater from a site in Spain and the long-term fate of HT-like compounds were studied under natural aquifer conditions in a site in Denmark. Organo-HT and inorganic-HT intercalated with different anions (i.e., sodium dodecyl sulfate, 1-dodecane sulfonate, nitrate and carbonate) were synthesized via the coprecipitation method. Results demonstrate that upon drying, organo-HT particles aggregate which decreases the number of sorption sites, reducing their sorption capacity for CHCs. After dispersion in an organic solvent inorganic-HT show no changes in the crystal structure but an increase in the specific surface area (SSA) and a decrease in the aggregate size. The sorption mechanism of halogenated compounds into HT depends on the nature of the HT (e.g., intercalated anion) and the physico-chemical properties of the sorbate. In the case of the sorption of CHCs into hydrophobic organo-HT, this process occurs via solute partitioning. Varying water chemistry, solution pH, the co-existence of multiple CHCs have little effect on sorption efficiency of organo-HT towards CHCs. Conversely, surface adsorption controls the sorption of PFAS molecules into carbonate intercalated HT, where a high SSA (> 100 m2/g) and small aggregate particle (<100 ?m) are desirable attributes. In this case, the sorption process occurs via electrostatic attractions and hydrogen bonding. This sorption mechanism is valid for nitrate intercalated at low PFAS concentrations, while anion exchange and intercalation of PFAS may occurs as concentration of the adsorbate increases. The presence of non-ionic species (trichloroethylene) do not affect the sorption capacity of inorganic-HT towards PFAS, while an alkaline pH conditions and the presence of anionic species (dodecyl sulfate) reduce the sorption capacity of inorganic-HT towards PFAS. The stability of organo-HT and inorganic-HT during long-term exposure to aquifer conditions depend on the intercalated anion and groundwater dynamics, while the HT aggregate size only has a minor effect. The chemistry of groundwater influences the precipitation of insoluble species (CaCO3, and adsorbed sulfate) on the HT surface. Overall, organo-HT and inorganic-HT are potential sorbents for ?ex situ? remediation treatment to decrease CHCs and PFAS concentrations in groundwater. Nevertheless, the instability of HT compounds especially in the case of organo-HT is a significant limiting factor for their future application as sorbents under dynamic flow conditions.

[es] Los hidrocarburos clorados (HC) y las sustancias poly- y perfluoroalquilas (PFAS) (siglas en ingl?s) son compuestos recalcitrantes con efectos t?xicos para los humanos y los ecosistemas. Durante las ?ltimas d?cadas, su uso extensivo en la industria junto con una deficiente legislaci?n respecto a su gesti?n ha generado la contaminaci?n de aguas subterr?neas y suelos. Los compuestos tipo hidrotalcita (HT) han surgido como adsorbentes prometedores debido a su alta capacidad de intercambio ani?nico y alta capacidad de modificaci?n. Esta tesis eval?a los mecanismos de absorci?n y la capacidad de absorci?n de HC y PFAS en compuestos tipo HT (HT org?nicas e HT inorg?nicas) bajo condiciones diversas (ej. variaci?n de pH, qu?mica del agua y mezclas de contaminantes complejas). Adem?s, con el objetivo de cerrar la brecha entre las observaciones de laboratorio y las potenciales aplicaciones de las HTs en campo, se han realizado estudios de adsorci?n con agua contaminada por HC recogida en un emplazamiento industrial en Espa?a y se ha estudiado la estabilidad de las HT a largo plazo bajo condiciones naturales en un acu?fero en Dinamarca. Las HTs org?nicas e inorg?nicas con varios aniones intercalados (dodecilsulfato s?dico, ?cido dodecano 1- sulf?nico, nitrato y carbonato) fueron sintetizados por el m?todo de coprecipitaci?n. Los resultados demuestran que durante el proceso de secado de las HT org?nicas se produce la agregaci?n de las part?culas individuales, lo que reduce en n?mero de sitios de adsorci?n y afecta negativamente a su capacidad de adsorci?n respecto a los HC. Despu?s de la dispersi?n de las HT inorg?nica en un disolvente org?nico, no se observan cambios en su estructura cristalina pero s? un aumento en la superficie espec?fica (SS) y una reducci?n en el tama?o de los agregados de las part?culas. El mecanismo de adsorci?n de los compuestos halogenados en las HTs depende fundamentalmente del ani?n intercalado en su interl?mina y de las propiedades fisicoqu?micas del adsorbato. En el caso de la adsorci?n de HC en HT org?nicas hidr?fobas, ?ste ocurre debido a un proceso llamado partici?n o reparto del soluto entre el adsorbente y la disoluci?n debido a fuerzas hidrof?bicas. La qu?mica del agua, el pH de la soluci?n y la presencia de varios HC tiene un efecto limitado en la capacidad de adsorci?n de los HC en ?stas HTs. Por el contrario, la adsorci?n de las mol?culas de PFOS y PFOA se produce en la superficie de la HT inorg?nica con carbonato en la interl?mina por fuerzas electrost?ticas y puentes de hidr?geno. En este caso las HT con mayor capacidad de adsorci?n ser?n aquellas con una superficie espec?fica elevada (> 100 m2/g) y un tama?o de agregado de part?cula peque?o (<100 mm). A bajas concentraciones de PFAS, este mecanismo de adsorci?n tambi?n es aplicable para las HT con nitrato intercalado, mientras que a altas concentraciones de adsorbato (PFAS), la adsorci?n puede ocurrir por intercambio ani?nico. La presencia de especies no i?nicas (tricloroeteno) en la disoluci?n no afecta a la capacidad de adsorci?n de los PFAS en las HTs inorg?nicas. Al contrario, un pH alcalino y la coexistencia de otras especies ani?nicas (dodecilsulfato s?dico) reduce su capacidad de adsorci?n. La estabilidad de las HTs org?nicas e inorg?nicas despu?s de haber sido expuestas a condiciones de acu?fero prolongadas depende del ani?n interlaminar en la estructura de la HT y la din?mica de agua subterr?nea (ej. flujo de agua subterr?nea), mientras que el tama?o del agregado de la HT s?lo tiene un efecto menor. As? mismo, la qu?mica del agua subterr?nea influencia la precipitaci?n de especies insolubles (CaCO3, sulfato adsorbido) en la superficie de la HT. En resumen, las HTs org?nicas e inorg?nicas pueden ser potencialmente utilizadas como adsorbentes en tratamientos de remediaci?n ?ex situ? y as? reducir las concentraciones de HC y PFAS en el agua subterr?nea. Sin embargo, la inestabilidad de los compuestos tipo HT, especialmente en el caso de las HTs org?nicas, puede constituir un factor limitante en su uso futuro como adsorbentes en condiciones de flujo din?mico.