título do resumo - Anais Unicentro

DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE SISTEMA EM FLUXO
AUTOMATIZADO PARA A DETERMINAÇÃO DE METAIS TRAÇOS EM
MATRIZES AQUOSAS
Angélica Camargo (IC), Tiago Furlanetto Soares (PG), Dr. Edgard Moreira
Ganzarolli. (Orientador), e-mail: [email protected]
Universidade Estadual do Centro-Oeste/Departamento de
Química/Guarapuava, PR.
Palavras-chave: Metais, Complexação, FIA, absorção atômica.
Resumo: Este trabalho apresenta a proposta de um sistema micro
controlado para realização do processo completo de pré-concentração e
eluição de metais-traço em matrizes aquosas. O sistema é constituído por: 2
bombas de seringa, 6 válvulas de três vias, mini-coluna com adsorvente
sólido (XAD-16), confluência de 4 vias, tubos de polietileno, mini-funil de
amostragem e detecção por espectrometria de absorção atômica em chama
(FAAS) Este método possibilitou uma redução significativa nos limites de
detecção em relação à FAAS.
Introdução
Os metais pesados são inseridos em águas naturais devido a lançamentos
de efluentes industriais, tais como os gerados em indústrias extrativistas de
metais, indústrias de tintas e pigmentos, formulação de compostos orgânicos
e inorgânicos, indústrias de couros, peles e produtos similares, indústrias do
ferro e do aço, lavanderias, indústria de petróleo, entre outros [1]. A maioria
destes metais pode provocar efeitos nocivos aos organismos vivos. Fazem
parte desta classe, o chumbo, mercúrio, cádmio, crômio, arsênio entre
outros. O contato prolongado com estes metais, mesmo em pequenas
concentrações, pode ser extremamente prejudicial ao organismo. Estes
elementos químicos são absorvidos através da alimentação, manuseio ou
ingestão de água contaminada, possuindo também efeito acumulativo [2].
Como também são altamente reativos do ponto de vista químico, não são
encontrados na forma elementar na natureza. A determinação destes metais
em águas exige metodologias analíticas com elevada sensibilidade, visto
que, geralmente ocorrem a nível de traços [3]. Em muitos casos, entretanto,
a instrumentação analítica disponível não é sensível o suficiente para a
realização de análises de amostras de águas naturais onde os metais se
encontram em concentrações muito baixas. Desta forma, metodologias para
enriquecimento usando pré-concentração são muito empregadas nestes
casos [4-8]. A pré-concentração não só melhora os limites de detecção,
como também remove a maioria dos interferentes presentes na matriz
original. A extração sólido-líquido em fluxo seguida de eluição e detecção
por FAAS tem sido uma forma amplamente empregada para esta finalidade
[9-12].
Anais do XIX EAIC – 28 a 30 de outubro de 2010, UNICENTRO, Guarapuava –PR.
Materiais e métodos
O procedimento proposto é baseado em um módulo de análise em fluxos,
(figura 1) constituído por tubos de polietileno, 6 válvulas solenóides de três
vias para comutação de reagentes e duas bombas de seringa (BS1 = monocanal e BS2 = duplo canal) para propulsão de fluídos, uma confluência de 4
vias, uma mini-coluna com XAD16 e um mini-funil de amostragem. Um
microcomputador (AT386), equipado com uma interface paralela de 16 vias
(ACL8111), uma interface baseada no CI ULN2803A e um programa
computacional escrito em linguagem Quick BASIC 4.5 foram empregados
para controle do módulo. A detecção foi feita off-line por um
espectrofotômetro de absorção atômica (Varian).
Para otimização do sistema foram consideradas variáveis físicas e químicas,
tais como, vazões das soluções e concentrações de reagentes. Depois de
otimizado, o sistema, foi aplicado amostras sintéticas de um dos elementos
de interesse ambiental, o cádmio. Todos os reagentes utilizados foram de
grau analítico e as soluções preparadas com água deionizada. As soluções
sintéticas do metal em estudo foram preparadas a partir de soluções
estoque de 1000 mg/L de Cd2+.
Figura 1. Sistema de fluxos. Sendo: V1-V6 = válvulas solenóides de três vias, C= canal
comum; D = canal desligado; L = canal ligado; J = confluência de Teflon; FAAS =
espectrometria de absorção atômica em chama; S1, S2 e S3 = seringas; BS1 = bomba de
seringa de um canal e BS2 = bomba de seringa de 2 canais.
O processo de pré-concentração envolveu três etapas básicas, sendo estas:
1ª Impregnação da resina com complexante através da adsorção de verde
de bromocressol (C21H14Br4O5S), na mini-coluna contendo o adsorvente
sólido, Amberlite XAD-16.
2ª Retenção do íon metálico, Cd2+, através da sua complexação com o
agente complexante imobilizado na mini-coluna.
3ª Eluição do complexo metálico com etanol 95 % v/v.
O volume coletado na eluição (200 µL) foi submetido à determinação off-line
por espectrometria de absorção atômica em chama, considerando-se o sinal
transiente de absorvância em altura pico.
Anais do XIX EAIC – 28 a 30 de outubro de 2010, UNICENTRO, Guarapuava –PR.
Resultados e Discussão
Todos os resultados da otimização foram obtidos através do método
univariado, ou seja, manteve-se constante todas as variáveis envolvidas com
exceção da variável em estudo. Este método foi empregado porque em
testes preliminares não foram observadas interações entre as variáveis. A
maioria destes testes foram definidos com base no próprio modo de
funcionamento do sistema proposto. Desta forma, a partir deste ponto será
apresentado um dos resultados experimentais utilizado para avaliar o
desempenho e eficiência do sistema proposto. Este resultado é relativo ao
fator de enriquecimento (FE), que é um dos parâmetros mais importantes
quando se trata de métodos de pré-concentração. Na prática este fator é
obtido a partir da razão entre o coeficiente angular de uma curva analítica
obtida com o processo de enriquecimento e uma curva analítica obtida
diretamente com o equipamento de detecção (neste caso FAAS).
Padrões de cádmio de 0,5 a 2 ppm foram utilizados para obter a curva
analítica sem o processo de pré-concentração, sendo neste caso o
coeficiente angular obtido igual a 0,9987, conforme demonstrado na figura
dois. Já para a construção da curva analítica obtida com o processo de
enriquecimento, utilizou-se 2,0 mL de padrões de cádmio na faixa 0,025 a
0,1 ppm. Neste caso, obteve-se um coeficiente angular igual a 4,2948 para a
curva analítica, também demonstrado na figura dois. Assim sendo, o fator de
enriquecimento,
obtido
foi:
FE
=
4,29/0,998
≈
4,3.
2,2
Curva com pré-concentração
Curva sem pré-concentração
2,0
1,8
1,6
1,4
Abs
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
+2
concentração de Cd (ppm)
Figura 2. Curvas de calibração com pré-concentração e sem pré-concentração.
Para cada processo completo de enriquecimento foram gastos
aproximadamente de 4 minutos, demonstrando uma boa velocidade de
análise.
Conclusões
O FE próximo de 4,3 para o cádmio demonstrou que houve um bom ganho
em relação à concentração original do padrão. Isto reflete uma redução
Anais do XIX EAIC – 28 a 30 de outubro de 2010, UNICENTRO, Guarapuava –PR.
significativa no limite de detecção em relação à técnica FAAS utilizada sem o
processo de enriquecimento. A boa reprodutibilidade nas determinações
demonstrou a confiabilidade do sistema proposto.
Referências
1-Pereira S. W.; Freire, S. R. Ferro zero: uma nova abordagem para o
tratamento de águas contaminadas com compostos orgânicos poluentes.
Química Nova, 2005, Vol. 28, n°1, 130-136.
2-Salado, G. A.; Prado Filho, L. G. Contaminação de alimentos pôr metais
pesados. Revisão bibliográfica – Salusvita, Bauru, 6 (1). 127 – 149. Trabalho
apresentado no Curso de Pós Graduação na disciplina de Química de
Alimentos da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. USP –
Piracicaba – S.P, 1987
3-Rocha, P. R. F.; Teixeira, G. L. S. Estratégias para aumento de
sensibilidade em espectrofotometrias de UV-Vis. Química Nova, 2004, Vol.
27, N°5, 807-812.
4-Prasada Rao, T. J.; Gladis, M. Quinoline-8-ol and derivaties as
preconcentration agents in flow injection analysis couple to atomic and
molecular spectrmetric techniques. Analytical Sciences, maio 2002, Vol. 18,
517-524.
5-Tewari, P. K.; Singh, A.K. Preconcentration of lead with Amberlite XAD-2
and Amberlite XAD-7 based chelating resin for its determination by flame
absorption spectrometry.
6-Techy, J. G.; Ganzarolli, E. M; Quinaia, S. P. Otimização de métodos
analíticos para a determinação de metais pesados através de sistema de
fluxos automatizado com diferentes adsorventes e complexantes.
7-Morona, F.; Quinaia, S. P.; Ganzarolli, E. M. Aplicação de bombas de
seringa para automação de metodologias analíticas – pré-concentração de
metais-traço a partir de matrizes aquosas. Trabalho apresentado no XIV
EAIC - Universidade Estadual do Centro-Oeste - Guarapuava – PR, 2005.
8- DADFARNIA, S.; TALEBI, M.; SHABANI, A. M. H.; BENI, Z. A.
Determination of lead and cadmium in different samples by flow injection
atomic absorption spechtrometry incorporating a microcolumn of immobilized
ammonium pyrrolidine dithiocarbamate on microcrystalline naphthalene.
CCACAA, 2007, v. 80, n. 1, p. 17-23.
9-RUZICKA, J.; HANSEN, E. H. Flow Injection analysis. Part I: A new
concept of fast continuous flow analysis. Anal. Chim. Acta. 1975, v. 78, p.
145-157.
10-REIS, B. F. Análise química por injeção em fluxo: vinte anos de
desenvolvimento. Química. Nova, 1996 v. 19, n.1, p. 51-58.
11-Ruzicka, J.; Hansen, E. H. Flow Injection Analysis; John Wiley & Sons,
New York, 1988.
12-Z. Fang.; Flow Injection Separation and Preconcentration, VCH, New
York,1993.
Anais do XIX EAIC – 28 a 30 de outubro de 2010, UNICENTRO, Guarapuava –PR.