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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Embargo Date: Química
Title: Extração e pré-concentração de cádmio utilizando argila expandida como uma nova fase sólida em sistema DPX com detecção espectrofotométrica e eletroquímica
Alternate title (s): Extraction and preconcentration of cadmium using expanded clay as a new solid phase in a DPX system with spectrophotometric and electrochemical detection
Author: Silva, Luciano Alves da
First Advisor: Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da
First coorientator: Melo, Edmar Isaias de
First member of the Committee: Alves, Vanessa Nunes
Second member of the Committee: Faria, Anizio Marcio De
Third member of the Committee: Santos, Andre Luiz dos
Fourth member of the Committee: Ali, Helena Maria de Almeida Mattos Martins dos Santos
Summary: O desenvolvimento de novos métodos analíticos é crucial para resolver problemas de contaminação ambiental e garantir a segurança da vida humana e do meio ambiente. Nos últimos anos a extração em fase sólida (SPE) tem sido usada com sucesso para a extração e determinação de baixos níveis de concentrações de íons metálicos. O uso da extração em fase sólida já está bem consolidado, no entanto para a determinação de metais traços, têm sido pouco exploradas em comparação com a SPE, sendo que a maior parte dos trabalhos estão relacionados com compostos orgânicos. O capítulo 1 dessa tese teve como objetivo utilizar o procedimento de Disposable Pipette Extraction (DPX) para desenvolver uma nova fase sólida utilizando argila expandida. Essa fase sólida foi utilizada na extração e pré-concentração de íons Cd(II) presentes em água potável. A caracterização da argila expandida por meio de microscopia eletrônica de varredura revelou características morfológicas favoráveis ao processo de adsorção. A análise por espectrometria de energia dispersiva confirmou a composição da argila com elementos formadores de óxidos que favorecem a adsorção de metais. Estudos do ponto de carga zero (pcz) indicaram que a superfície da argila possui cargas negativas, melhorando a interação com os íons catiônicos. A capacidade de adsorção foi avaliada por meio de isotermas de Langmuir, resultando em uma capacidade máxima de adsorção de 1384,38 mg g-1. Foram realizados estudos para determinar as melhores condições de extração e eluição do analito, e a validação do método demonstrou resultados satisfatórios em termos de coeficiente de determinação, fator de pré-concentração, limite de detecção e recuperação. O método foi aplicado satisfatoriamente em amostras de água de rio. No capítulo 2, foi desenvolvido um dispositivo eletroquímico miniaturizado com eletrodos integrados impressos com uma caneta 3D para quantificar o cadmio extraído e pre-concentrado por DPX A quantificação do Cd(II) foi feita por voltametria de redissolução anódica por onda quadrada. Neste sistema foram obtidos menores limites de detecção do que o método com detecção por FAAS e semelhantes características do DPX (fator de pré-concentração), com a vantagem de ser de menor custo, portátil e requer menor volume de eluente.
Abstract: The development of new analytical methods is crucial for solving environmental contamination issues and ensuring the safety of human life and the environment. In recent years, solid-phase extraction (SPE) has been successfully used for the extraction and determination of low levels of metal ion concentrations. While solid-phase extraction is well-established, its application for trace metal determination has been less explored compared to classical SPE, which is mostly focused on organic compounds. The objective of Chapter 1 of this thesis was to utilize the Disposable Pipette Extraction (DPX) procedure to develop a new solid phase using expanded clay. This solid phase was used for the extraction and pre-concentration of Cd(II) ions in drinking water. Characterization of the expanded clay through scanning electron microscopy revealed favorable morphological characteristics for adsorption. Energy-dispersive spectroscopy confirmed the composition of the clay with elements important for adsorption. Zero point of charge studies indicated that the clay surface has negative charges, enhancing the interaction with cationic ions. The adsorption capacity was evaluated using Langmuir isotherms, resulting in a maximum adsorption capacity of 1384.38 mg g-1. Studies were conducted to determine the optimal conditions for analyte extraction and elution, and the method validation demonstrated satisfactory results in terms of determination coefficient, pre-concentration factor, detection limit, and recovery. The method was successfully applied to river water samples. In Chapter 2, a miniaturized electrochemical device with integrated electrodes printed using a 3D pen was developed, coupled with DPX, for the determination of Cd(II) by square wave anodic stripping voltammetry. This system achieved lower detection limits than the FAAS detection method and exhibited similar DPX characteristics (pre-concentration factor), with the advantage of being lower cost, more portable, and requiring a smaller eluent volume.
Keywords: Cádmio
Cadmium
Águas
Water
Metais traço
Trace metals
Microextração
SPE
DPX
Microextraction
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Subject: Adsorção
Argila - Análise
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: SILVA, Luciano Alves da. Extração e pré-concentração de cádmio utilizando argila expandida como uma nova fase sólida em sistema DPX com detecção espectrofotométrica e eletroquímica. 2023. 90 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.472
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.472
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38978
Date of defense: 18-Jul-2023
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