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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Extração seletiva de As(III) por ponto nuvem e determinação de arsênio total em sedimentos de região de mineração empregando espectrometria de absorção atômica com geração de hidreto por injeção em fluxo.
Alternate title (s): Selective extraction of As(III) by cloud point and determination of total arsenic in mining region sediments using atomic absorption spectometry with hydride generation by flow injection.
Author: Rezende, Henrique de Paula
First Advisor: Nívia, Maria Melo Coelho
First member of the Committee: Trovó, Alam Gustavo
Second member of the Committee: Rezende, Hélen Cristine de
Summary: Uma das questões indiscutivelmente preocupante é o impacto a que os recursos hídricos brasileiros vêm sendo submetidos. Dentre os diversos impactos que comprometem os usos múltiplos e aumentam as pressões econômicas regionais e locais sobre os recursos hídricos destaca-se a mineração. Esta atividade é responsável pela entrada de quantidades expressivas de elementos tóxicos nas águas superficiais, afetando negativamente a qualidade dos sedimentos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um procedimento para determinação de arsênio inorgânico em amostras de sedimentos obtidas em diferentes pontos da região do Rio Doce (Espírito Santo). Para tal objetivo, foi empregada a espectrometria de absorção atômica com chama e geração de hidreto por análise em fluxo após a extração por ponto nuvem (CPE-FIA-HG FAAS). O pH da fase aquosa influencia diretamente na extração do complexo e o estudo deste parâmetro indicou que melhor resposta é obtida em valor de pH igual a 1,8. Após a definição deste parâmetro, a concentração das variáveis que influenciam na formação do ponto nuvem foram otimizadas por análise multivariada através do planejamento fatorial completo e utilizando metodologia da superfície de resposta. As variáveis avaliadas foram as concentrações de Pirrolidina Ditiocarbamato de Amônio (APDC) como agente complexante, Triton X-114 como surfactante não-iônico para formação das micelas e NaCl como eletrólito para induzir a formação do ponto nuvem sem a necessidade de aquecimento. A concentração de antiespumante foi avaliada neste estudo juntamente com as variáveis do ponto nuvem, pois sua concentração é diretamente proporcional à concentração de surfactante. A melhor resposta para a formação do ponto nuvem foi obtida nas seguintes condições: APDC (0,70% m/v), Triton X-114 (0,21% m/v) e NaCl (0,52% m/v). A concentração de antiespumante suficiente para evitar a formação de espuma no separador gás líquido foi de 2,3% m/v. Após definição dos parâmetros relacionados à formação do ponto nuvem, foi realizado o estudo de otimização das variáveis no sistema de geração de hidreto por injeção em fluxo. As melhores respostas foram obtidas utilizando NaBH4 na concentração de 0,50% m/v para reduzir o As(III) ao seu hidreto correspondente, HCl 1,3 mol.L−1 para a reação da hidrólise ácida do NaBH4, comprimento da bobina de reação de 30 cm, vazão da amostra e reagentes iguais a 4 mL.min−1, volume de injeção da amostra e NaBH4 iguais a 0,33 ml e volume de HCl igual 0,36 mL . A partir das condições otimizadas, o procedimento mostrou ser seletivo para a espécie de As(III) apresentando limites de determinação e quantificação, respectivamente, iguais a 0,052 e 0,17 μg.L−1, com desvio padrão relativo (DPR) de 3,4% para n=10 e um fator de pré-concentração igual a 55. Valores de recuperação foram obtidos entre 90 - 103% para amostras fortificadas. A avaliação dos íons interferentes, mostra que os íons Hg(II), Fe(III) e Cu(II) interferem na determinação de As(III) nas condições experimentais utilizadas e para minimizar o efeito de interferência foi utilizado EDTA 0,1 mol.L−1. O procedimento apresentado mostrou ser rápido e eficiente para a pré-concentração e determinação de As(III) por CPE-FIA-HG FAAS, podendo ser utilizado na especiação de arsênio inorgânico utilizando tioureia 0,50% m/v na pré-redução de As(V) a As(III).
Abstract: One of the indisputably worrying issues is the impact to Brazilian water resources. Among many impacts that compromise multiple uses and increase regional and local economic pressures on water resources, mining stands out. This activity is responsible for the significant entrance of toxic elements into surface waters, which negatively affects the quality of the sediments. The goal of this work was to develop a method for determination of inorganic arsenic in sediments samples obtained at different points in the Rio Doce region (Espírito Santo, Brazil). For this purpose, flame atomic absorption spectrometry and hydride generation by flow injection were employed after cloud point extraction (CPE-FIA-HG FAAS). The pH of the aqueous phase directly influences the extraction of the complex and studying this parameter indicated that the best response is obtained in the pH value equals to 1.8. After defining this parameter, the concentrations of the variables that influence the cloud point formation were optimized by multivariate analysis through the complete factorial planning and using response surface methodology. The evaluated variables were the concentration of Ammonium Pyrrolidine Dithiocarbamate (APDC) as a complexing agent, Triton X-114 as a non-ionic surfactant for the formation of micelles, and NaCl as electrolyte to induce the cloud point formation without the need for heating. The concentration of antifoam was evaluated in this study together with the cloud point variables, because its concentration is directly proportional to surfactant concentration. The best response for cloud point formation was obtained under the following conditions: APDC (0.70% w/v), Triton X-114 (0.21% w/v), and NaCl (0.52% w/v). The concentration of antifoam sufficient to prevent foaming in the liquid gas separator was 2.3% w/v. After defining the parameters related to the cloud point formation, a study for optimizing the variables of the hydride generation system by flow injection was carried out. The best responses were obtained using NaBH4 at the concentration of 0.50% w/v to reduce As(III) to its corresponding hydride, HCl 1.3 mol.L−1 for the acid hydrolysis reaction of NaBH4, a 30 cm reaction coil length, sample flow and reagents equal to 4 mL.min−1, sample injection volume and NaBH4 equal to 0.33 ml, and volume of HCl equals to 0.36 ml. From the optimized conditions, the method showed to be selective for the As(III) species presenting determination and quantification limits equal to 0,052 e 0,17 μg.L−1, respectively, with relative standard deviation (RSD) of 3.4% for n=10 and a preconcentration factor of 55. Recovery values were obtained between 90 - 103% for fortified samples. The evaluation of the interfering ions shows that Hg(II), Fe(III) and Cu(II) ions interfere in the determination of As(III) under the used experimental conditions, however, EDTA 0.1 mol.L−1 was used to minimize the interference effect. The procedure showed to be fast and efficient for preconcentration and determination of As(III) by CPE-FIA-HG FAAS, which can be used for inorganic arsenic speciation using 0.50% w/v thiourea in the pre-reduction of As(V) to As(III).
Keywords: CPE
extração seletiva de As(III)
ambiental
análise multivariada
CPE
selective extraction of As(III)
environmental
multivariate analysis
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: REZENDE, H. P. Extração seletiva de As(III) por ponto nuvem e determinação de arsênio total em sedimentos de região de mineração empregando espectrometria de absorção atômica com geração de hidreto por injeção em fluxo. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Uberlândia, 2017.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.112
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/20619
Date of defense: 28-Jul-2017
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