ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE SENSORES QUIMICAMENTE MODIFICADOS PARA ANÁLISE DE SULFETO
AUTORES: MATIAS, A.E.B. (UFG) ; CORDEIRO, D.D. (UFG) ; GIL, E.S. (UFG)
RESUMO: RESUMO: Processos industriais são fontes poluidoras de recursos hídricos, sendo o sulfeto um composto tóxico, frequentemente liberado por indústrias químicas. Nesse contexto, o presente trabalho objetiva construir e caracterizar um sensor eletroquímico capaz de determinar sulfeto em amostras de interesse ambiental, utilizando como modificador químico, variadas proporções de sílica-nióbio-azul de metileno (SNAM) em pasta de carbono. O eletrodo quimicamente modificado com SNAM foi estudado por voltametria cíclica e linear e cronoamperometria em vários sistemas de eletrólito suporte, apresentando boa resposta ao íon sulfeto nas faixas lineares de concentração de 5 x 10-6 molL-1 e 3 x 10-5 molL-1, com coeficientes de correlação (r) de 0,99791 e limite de detecção de 2,14 x 10-6molL-1.
PALAVRAS CHAVES: sensores eletroquímicos, sulfeto
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÃO: Na atualidade há necessidade de monitorar continuamente o teor de contaminantes lançados nos cursos de águas naturais e efluentes industriais. Neste contexto, é essencial o desenvolvimento de novas metodologias de determinação e quantificação de diversos tipos de poluentes, com rapidez, seletividade e sensibilidade, características estas, encontradas nos eletrodos quimicamente modificados (EQM).
Vários processos industriais são fontes poluidoras dos recursos hídricos, tais como indústrias petroquímicas, de papel e celulose. O sulfeto é frequentemente liberado por essas indústrias. Causa sérios danos devido a sua alta toxicidade mesmo em baixas concentrações, o que sugere métodos de detecção de sulfeto de alta sensibilidade, tempo reduzido e baixo custo.
A Resolução Conama 357/2005, atribui condições e padrões para classificação das águas. Em relação às águas doces – classe I, por exemplo, o valor máximo permitido para sulfetos é de 0,002 mgL-1.
A presença de sulfeto em águas, principalmente sulfeto de hidrogênio causam mal odores e corrosão das tubulações. A toxicidade do H2S ocorre por inalação ou pelo contato com a pele e olhos. Na saúde humana podem causar: taquicardia, palpitações e arritmias cardíacas, bronquites, edemas pulmonares e até paralisia respiratória (Guia de Primeiros Socorros para o Sulfeto de Hidrogênio da Environmental Protection Agency–EPA, 2001).
Várias metodologias analíticas para detecção de sulfeto se baseiam na reação com azul de metileno, que por sua vez possui reconhecida capacidade mediadora de elétrons (SCOTTI et al., 2006).
Nesse sentido o desenvolvimento e caracterização de EQM modificado com sílica-nióbio-azul de metileno, possui características promissoras e grande potencial de utilização.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAIS E MÉTODOS: Foram realizados estudos do comportamento voltamétrico de EQMs de pasta de carbono modificados com três concentrações de SNAM. Para tanto, foram investigados além do efeito da composição da pasta, efeitos do tipo de eletrólito suporte, em especial do pH.
Os EQMs de Pasta de Carbono (PC) foram obtidos pela mistura por cerca de 15 minutos de 6 mg de óleo mineral, 20 mg de grafite em pó (PC branco), e três diferentes concentrações de SNAM (5, 10 e 20 mg), respectivamente, obtendo-se a PCAM1, PCAM2 e PCAM3.
Realizou as medições eletroquímicas em um Potenciostato/Galvanostato acoplado a um software para aquisição de dados; conectado a uma célula eletroquímica com sistema de três eletrodos (trabalho, referência e auxiliar). O eletrodo de trabalho foram os eletrodos de PC modificados (PCAM1, PCAM2 e PCAM3) e não modificado (PC branco); o eletrodo auxiliar é de espiral de platina e o eletrodo de referência de Ag/AgCl/KCl(sat).
Para essas medições utilizou intervalos de potencial na faixa de -0,3 a 0,2 V para concentrações de sulfeto na ordem de concentração de mM e de 0,750 a 1,250V para concentrações de sulfeto na ordem de µM. Ambos, a velocidade de varredura 100 mVs-1.
Os métodos eletroquímicos utilizados foram voltametria cíclica e linear, além de cronoamperometria, utilizando diversas soluções eletrolíticas, em diferentes pH, até que determinou-se a melhor resposta para análise de sulfeto.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: RESULTADOS E DISCUSSÃO: Frente ao comportamento de diferentes concentrações de pasta de carbono, em intervalo de potencial de 0,75 a 1,25V e velocidade de varredura 100 mVs-1, observa-se que a PCAM3 possui melhor resposta em relação ao sulfeto, este comportamento foi observado em diferentes eletrólitos e pH.
Foi avaliada a resposta voltamétrica em diferentes eletrólitos suporte: CH3COONa, KCL, NaH2PO4 e Na2SO4, todas com concentração 0,1 molL-1, sob as mesmas condições anteriores, utilizando a PCAM3 em valores de pH 8,0. O resultado demonstrou comportamentos relativamente semelhantes e neste caso, não exerce grande influência na resposta do voltamograma.
A influencia do pH sobre a resposta ciclovoltamétrica foi investigada utilizando a solução tampão de CH3COONa 0,1mol L-1 e KCl 0,1 mol L-1, em PCAM 3. Foram registrados voltamogramas cíclicos em cada pH estudado, concluindo-se que o aumento do pH, aumenta a sensibilidade ao método.
Portanto avaliou-se o efeito da composição da pasta de carbono sobre a resposta voltamétrica do eletrodo modificado em solução de CH3COONa 0,1 molL-1 e KCl 0,1 molL-1 em pH 8,0.
Os resultados obtidos são apresentados na figura 1 e figura 2. Na figura 1 compara-se a pasta de carbono não modificada (PC) e pasta de carbono modificada (PCAM) com e sem a presença de sulfeto e observa-se o aumento da sensibilidade frente a PCAM.
Na figura 2, testou-se a atividade do sulfeto através de cronoamperometria em KCL 0,1molL-1, pH 8,0 e observou que em maiores concentrações de sulfeto, obteve-se melhor resposta.
As propriedades do azul de metileno, tais como, a afinidade por sulfeto, promovendo a pré-concentração no eletrodo, como a capacidade de mediar transferências de elétrons, justificam o aumento da sensibilidade, conferindo eficácia ao método.
CONCLUSÕES: CONCLUSÃO: O desenvolvimento do EQM modificado com sílica-nióbio-azul de metileno, pode ser uma alternativa vantajosa para determinação de sulfeto em amostras de interesse ambiental, devido ao aumento na corrente do eletrodo modificado, quando se adiciona o analito.
Os resultados obtidos neste trabalho permitiram concluir que a pasta de carbono modificada com SNAM apresenta um bom desempenho analítico para análise de sulfeto, garantindo boa sensibilidade.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRASIL, 2005. Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil.
ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY (E. P. A.). 2008. Emergency first aid treatment guide for hydrogen sulfide. Disponível em: <http://www.epa.gov/swercepp/ehs/firstaid/7783064.txt >. Acesso em: 01 Aug.
SCOTTI, Rodrigo et al. 2006. Azul de metileno imobilizado na celulose/TiO2 e SiO2/TiO2: propriedades eletroquímicas e planejamento fatorial. Quím. Nova, 29: 208-212.
