Please use this identifier to cite or link to this item:
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41263
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Avaliação de sensores ópticos de baixo custo para aplicação em determinações fotométricas ambientais empregando dispositivos IoT’s portáteis |
Alternate title (s): | Evaluation of low-cost optical sensors for application in environmental photometric determinations using portable IoT devices |
Author: | Jesus, Diogo Morais de |
First Advisor: | Silva, Sidnei Gonçalves da |
First member of the Committee: | Richter, Eduardo Mathias |
Second member of the Committee: | Rocha, Diogo Librandi da |
Summary: | O desenvolvimento de dispositivos cada vez menores e com maior poder de processamento representa inegável avanço da tecnologia nos tempos atuais. Tal movimento aponta ao facilitado e amplo acesso a ferramentas, componentes e itens especialmente voltados ao desenvolvimento independente e criativo, em alto nível de personalização. A química analítica encontra grande valor em tais avanços instaurando a Internet of Analytical Things (IoAT). Dada a variedade de opções disponíveis, o estudo entre cada componente, de suas limitações e funcionalidades se faz necessário. O objetivo deste trabalho foi avaliar sensores de luz para aplicações em dispositivos colorimétricos de baixo custo, desta forma, diferentes fotodiodos e um fotorresistor foram avaliados evidenciado as suas faixas espectrais de melhor aplicabilidade. Alguns analitos de interesse ambiental foram avaliados e as figuras de mérito obtidas foram comparadas àquelas obtidas por espectrofotometria UV-vis. Utilizando o fotômetro portátil desenvolvido, foi aplicado procedimento para determinação de sulfeto em amostras obtidas em estações de tratamentos de água da região do Triângulo Mineiro e as características analíticas obtidas, tais como faixa linear de 0,26 a 3,00 mg/L; Limite de detecção de 0,09 mg/L e coeficiente de variação de 4,77 em medidas de concentração média consideradas comparáveis aos obtidos pelo método oficial. O sistema desenvolvido possui 18 horas de autonomia via bateria, microcontrolador com tela integrada e botões para operação do usuário, um LED (635 nm) e sensor LTR-329 para medidas de absorbância. Outro sistema testado para determinações colorimétricas consiste na implementação do sensor em substituição ao detector do espectrofotômetro tradicional. A aplicabilidade foi demonstrada em determinações de ureia em amostras de agente redutor líquido, o sistema obteve CV = 3,34; LD de 0,06% (m/v) alcançando determinações estatisticamente iguais ao método espectrofotométrico de referência com 95% de confiança em concentrações com respostas lineares entre 0,2 e 3,0%. |
Abstract: | The development of increasingly smaller devices with greater processing power represents undeniable technological advancement in current times. Such a movement points towards facilitated and widespread access to tools, components, and items specially designed for independent and creative development, at a high level of customization. Analytical chemistry finds great value in such advances by instituting the Internet of Analytical Things (IoAT). Given the variety of available options, studying each component, its limitations, and functionalities is necessary. The objective of this work was to evaluate light sensors for applications in low-cost colorimetric devices; thus, different photodiodes and a photoresistor were evaluated, highlighting their spectral ranges of best applicability. Some analytes of environmental interest were assessed, and the obtained figures of merit were compared to those obtained by UV-vis spectrophotometry. Using a portable photometer, a procedure for sulfide determination in samples obtained from water treatment stations in the Triângulo Mineiro region was applied, and the analytical characteristics obtained, such as linear range: 0.26 to 3,00 mg/L; Detection limit of 0.09 mg/L, and coefficient of variation of 4.77 for mid-point measures, considered comparable to those obtained by the official method. The developed system has 18 hours of battery autonomy, a microcontroller with an integrated screen and buttons for user operation, a LED (635 nm), and an LTR-329 sensor for absorbance measurements. Another system tested for colorimetric determinations consists of implementing the sensor to replace the detector of the traditional spectrophotometer. The applicability was demonstrated in urea determinations in liquid reducing agent samples, with the system achieving a CV = 3.34 and DL of 0,06% (w/v) reaching statistically equivalent determinations to the reference spectrophotometric method with 95% confidence in concentrations with linear responses between 0,2 and 3,0%. |
Keywords: | Sulfeto Ureia Sensores de luz Instrumentação analítica Sulfide Urea Light sensors Analytical instrumentation |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::METODOS OTICOS DE ANALISE CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICA |
Subject: | Química |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
Quote: | JESUS, Diogo Morais de. Avaliação de sensores ópticos de baixo custo para aplicação em determinações fotométricas ambientais empregando dispositivos IoT’s portáteis. 2024. 43 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.121. |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.121 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41263 |
Date of defense: | 26-Feb-2024 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos. |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Química |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
AvaliaçãoSensoresÓpticos.pdf | Dissertação | 1.58 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License