otimização de método analítico para a determinação de metais

OTIMIZAÇÃO DE MÉTODO ANALÍTICO PARA A DETERMINAÇÃO DE METAIS
PESADOS ATRAVÉS DE SISTEMA DE FLUXOS AUTOMATIZADO COM
DIFERENTES ADSORVENTES E COMPLEXANTES
João Gabriel Techy (PAIC-Fundação Araucária), Sueli Pércio Quináia (Orientadora),
Edgard Moreira Ganzarolli (Co-orientador)
e-mail: [email protected]
Palavras-chave: Cádmio, Chumbo, pré-concentração.
Resumo:
No presente trabalho foi realizado a avaliação das resinas adsorventes
Amberlite XAD-4, XAD-16 e PTFE com aplicação de diferentes tipos de
complexantes a fim de efetuar a pré-concentração de metais traço. Este estudo visa
o aprimoramento da técnica de pré-concentração utilizando-se sistema de fluxo
automatizado. Cádmio (Cd) e chumbo (Pb) foram os metais de interesse, visto que,
são elementos altamente tóxicos ao organismo humano ou dos animais. Por esta
razão devem ser estudados mesmo em níveis traço, que é a forma na qual são
encontrados no meio aquático. As determinações dos metais foram realizadas em
um espectrômetro de absorção atômica com chama (FAAS).
Introdução
Cada vez mais é preocupante a poluição ambiental por resíduos domésticos
ou industriais, resultantes do descarte inadequado de substâncias como os metais
pesados. Ao contrário dos poluentes orgânicos, os metais não são biodegradáveis e
podem ser acumulados no organismo. Elementos traço são absorvidos através,
principalmente da água ou na alimentação 1. Elementos traço são essenciais ao
metabolismo humano, no entanto, em altas concentrações podem causar prejuízos
ao organismo, apresentando potencial altamente tóxico. Dentre os muitos elementos
perigosos, cádmio e chumbo merecem uma atenção especial, pelo vasto campo de
seu uso na indústria, agricultura ou na medicina. O cádmio e o chumbo tem sua
utilização pela indústria na produção de pigmentos, produtos anti-corrosivos,
acumuladores de carga, soldas, munições, catalisadores (organoplúmbicos) e o
chumbo tetra etílico ainda é utilizado em alguns países da África como aditivo na
gasolina (anti-detonante). Na agricultura é utilizado na forma de pesticidas. O
contato prolongado pelo cádmio em quantidades consideráveis pode resultar em
doenças renais, respiratórias, e causa danos ao sistema nervoso. A exposição
crônica em altos níveis de cádmio tem como resultado a falência do sistema renal
resultando na morte do indivíduo3. Outras conseqüências da exposição ao cádmio
incluem anemia, úlceras ao septo nasal. O Chumbo da mesma forma que o cádmio,
inclui todas características tóxicas, mas no entanto, a que causa maior dano ao
humano é o caráter de agentes carcinogênicos que é acrescido a ele. Por todos
estes fatores que caracterizam estes dois elementos, é que há a necessidade de se
estudar e avaliar o sistema aquático, que é o mais afetado 4. A pré-concentração é
uma técnica usada para que vise o aumento do limite de detecção do equipamento
de medida. Atualmente dispomos de muitos métodos para efetuar a pré-
concentração de elementos traços, são eles: extração por solvente, precipitação, coprecipitação, deposição eletro - analítica, evaporação, etc.
Materiais e Métodos
As determinações de Pb e Cd foram realizadas em um espectrômetro de
absorção atômica com chama - FAAS (Varian AA 220 ), equipado com lâmpada de
deutério para correção de fundo, sistema de aquisição de dados e lâmpada de
catodo oco para Pb e Cd. Os processos de pré-concentração, adsorção e eluição
foram realizados utilizando-se um sistema automático sob controle computacional
acoplado ao aparelho de medida. Este sistema foi composto por uma bomba
peristáltica, 5 válvulas solenóides de três vias, tubos de polietileno e Tygon, duas
junções de fluxo, uma mini-coluna contendo o sorvente sólido, uma interface de
acionamento, um microcomputador e um programa de controle. Avaliou-se a
concentração do agente complexante, o tempo de pré-concentração, diferentes
suportes para preenchimento da mini-coluna, pH de complexação e eluentes. As
mini-colunas foram confeccionadas a partir de ponteiras plásticas para micropipetas
e preenchidas com os suportes XAD 16 (0,5759 g), XAD 4 (0,5892 g) e teflon moído
(0,8281 g). Em todos os estudos utilizou-se uma solução de Pb 0,05 mg/L, Cd
0,05mg/L e os agentes complexantes 8-Hidroxiquinoleína (8-Hd) e verde de
bromocresol (VB).
Resultados e Discussão
Partindo de soluções de 8-Hd e VB de concentrações conhecidas, foram
realizados estudos para avaliar a melhor concentração do agente complexante
usado no sistema de pré-concentração, a fim de obter maior sensibilidade analítica.
Também foram determinados os seguintes parâmetros: tempo de pré-concentração,
efeito do pH na complexação, e eficiência do eluente. A tabela 1 mostra os
resultados da otimização usando sistema de fluxos automatizado.
Tabela 1 – Resultados obtidos no processo de otimização dos métodos
Parâmetro avaliado
Cádmio
Chumbo
Tempo de pré-concentração
120 segundos
360 segundos
Agente complexante
Verde de bromocersol
8-Hidroxiquinolina
Concentração do complexante
0,01%(m/V)
0,02%(m/V)
pH
7-9
8
Eluente
etanol
HNO3 1,0mol/L
Todo o estudo foi realizado utilizando o suporte macroporoso Amberlite XAD
16, no entanto, outros suportes foram avaliados a fim de se obter um melhor
desempenho, A figura 1 mostra os resultados obtidos, também, com suporte
Amberlite XAD 4 e Teflon ralado (laboratory made).
Figura 1: Sinal analítico para Cd e Pb em diferentes suportes.
Conclusões
O sistema de complexação e pré-concentração, seguido pela medida do sinal
gerado pela espectrometria de absorção atômica em chama mostrou-se excelente
aos objetivos pretendidos no trabalho por sua simplicidade, sensibilidade e rapidez.
As melhores condições otimizadas para a quantificação do Pb por sistema Fia
foram: utilização de uma solução 0,02% de 8-Hd, em pH igual à 8, tempo de préconcentração de 360s, XAD 16 como suporte para retenção do complexo, HNO3 0,1
mol/L como agente de eluição. Para o metal Cd pôde-se observar que os melhores
resultados apresentados para este estudo compreenderam: agente complexante
verde de bromocresol 0,01%(m/V), com um tempo de pré-concentração de 120
segundos e etanol como melhor eluidor.
Agradecimentos
À UNICENTRO e ao CNPq pelo suporte financeiro.
Referências
1. Dalman,O; Bulut,V.N; Degirmencioglu, I; Tufekçi, M. (Preconcentration of
Trace Elements on Amberlite XAD-4 Resin Functionalised with 1,2-bis(oaminophenylthio) Ethane and Their Determination by FAAS in Environmental
Samples). Turk J Chem. 2007, 31, 631-646.
2. Chen, B; Kano, H, Kuzuya, M. (Quantitative Analysis of Trace Lead in Tinbase Lead-free Solder by Laser-Induced Plasma Spectroscopy in Air at
Atmospheric Pressure). Analytical Sciences. 2008, 24, 289-291.
3. Organização mundial de saúde,Genebra. (Elementos traço na nutrição e
saúde humana). Roca, 1998; Volume único, 172-182.
4. Pereira, W. S..; Freire, R. S. (Ferro zero: uma nova abordagem para o
tratamento de águas contaminadas com compostos orgânicos poluentes).
Química Nova, 2005, 28,130-136.