Um sistema em fluxo multicomutado para determinação de cloreto em águas por turbidimetria na região do visível.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Lima, M.J.A. (UFMA) ; Lima, K.C.M.S. (UFMA) ; Dias Lima, A.J. (UFMA) ; Gomes, P.R.B. (UFMA) ; Lima, H.S. (UFMA) ; Freitas, T.A. (UFMA) ; Fernandes, R.N. (UFMA)

Resumo

No presente trabalho foi proposto um procedimento analítico para determinação de cloreto em águas naturais empregando o processo de multicomutação em análise em fluxo com detecção espectrofotométrica. O procedimento é baseado na reação de turbidimetria entre os íons cloreto e prata com posterior detecção do cloreto de prata a 500 nm. O sistema apresentou resposta linear na faixa de 0 a 50 mg L^-1 de cloreto, coeficiente de correlação linear (r²= 0,9996), desvio padrão relativo de 1,52% (n = 10) para uma solução padrão de 10 mg L^-1 de cloreto, limite de detecção (3*σ) de 0,45 mg^L-1 e frequência analítica de 24 determinações por hora com baixo consumo de reagentes, aproximadamente 300 µL por replicata.

Palavras chaves

cloreto; multicomutação em fluxo; águas naturais

Introdução

Um dos principais ânions inorgânicos presentes em águas, o cloreto (Cl^- ) (VOGEL, 1992),é frequentemente monitorado com o objetivo de verificar possíveis contaminações ocasionadas por dejetos industriais e/ou esgotos domiciliares além de obter informações sobre o grau de mineralização do corpo aquático . Águas com elevados níveis de cloreto podem acelerar os processos de corrosão em estruturas de construção, tubulações de abastecimento além de prejudicar algumas espécies de plantas e alterar o sabor da água. A CONAMA, através da Resolução Nº 357/05 estabelece os valores máximos de até 250 mg L^-1 (BRASIL, 2005). Deve-se ressaltar que o cloreto não apresenta riscos ao ser humano, com exceção para os casos patológicos. Visando a determinação do cloreto muitas metodologias utilizam reagentes tóxicos que oferecem risco de contaminação ao ambiente, como é o caso do tiocianato de mercúrio (CHEREGI et al,1997 e EGAMINO et al, 1996) além do método de Mohr que é baseado na titulometria. Esses métodos apresentam algumas desvantagens, como consumo excessivo de reagentes, toxidade dessas substâncias e baixa taxa de amostragem. No presente trabalho pretende-se desenvolver um sistema de análise por multicomutação em fluxo com detecção espectrofotométrica para determinação de cloreto em água doce classe II, através da reação do íon cloreto (Cl^- ) com íons prata (Ag⁺) formando um precipitado (AgCl) monitorado a 500 nm. Este método analítico encontra-se em concordância com as tendências atuais da química verde,pelo baixo consumo de reagentes, baixa toxicidade dos resíduos associado e alta frequência analítica além do baixo custo e simples operação, possibilitando a mecanização e automatização do mesmo (CÓRDOVA, 2008).

Material e métodos

O procedimento foi realizado usando um espectrofotômetro (FEMTO) modelo 700 Plus acoplado a uma célula de fluxo com caminho óptico de 1 cm, com saída serial para comunicação com um microcomputador, como equipamento para propulsão dos fluidos foi utilizado uma Bomba peristáltica marca Ismatec de oito canais contendo tubos de tygon com vazões distintas. O mesmo microcomputador empregado para recebimento dos dados provenientes do espectrofotômetro foi utilizado para acionamento das válvulas solenoides de três vias com auxilio de uma interface de potência e com linguagem de programação QuickBasic 4.5. Os parâmetros operacionais associados ao dimensionamento físico do sistema analítico, que definem a geração e a magnitude do sinal foram avaliados pelo método univariado, onde um parâmetro é estudado e os outros permanecem constantes. Os parâmetros estudados foram: tempo de abertura das válvulas (V1= AgNo₃, V2=carreagador (HNO₃) e V3= NaCl) no intervalo de 0,1 a 0,4 s, comprimento da bobina de reação 75 a 130 cm, vazão de 1,0 a 3,0 mL min^-1, tempo de leitura entre 40 a 65 s, tempo de limpeza de 10 a 35 s e concentração da solução HNO₃ entre 0,05 e 0,1 mol L^-1. As amostras foram coletadas em um rio na cidade de Morros - MA (Coordenadas: 2°51'41.9"S 44°01'31.8"W), com águas doce da classe II segundo a CONAMA. Foram armazenadas em garrafas de polietileno previamente lavadas com ácido nítrico e conservadas em caixas de isopor a 10 ºC durante o transporte até o laboratório. Para realização das analises as amostras foram apenas filtradas para retirar possíveis interferentes sólidos. As figuras de mérito foram calculadas a partir da curva analítica.

Resultado e discussão

Os parâmetros avaliados para otimização das variáveis do sistema foram escolhidos considerando o baixo consumo de reagentes, magnitude do sinal e menor efeito de matriz ocasionado pelo precipitado nas paredes dos tubos e/ou na célula de detecção. Portanto, os valores escolhidos para as variáveis já citadas no item acima foram: tempo de abertura das válvulas V1= 0,3 s; V2= 0,2 s e V3= 0,4 s, vazão de 2 mL min^-1, tempo de leitura 65 s, tempo de limpeza de 35 s,comprimento da bobina de reação 130 cm e concentração de HNO₃ 0,05 mol L^-1.Depois de otimizados os parâmetros, em virtude de sua cinética relativamente lenta, foi observado que melhores resultados eram obtidos utilizando uma válvula adicional (V4) logo após a etapa de amostragem (Figura1). Na Figura 2 são apresentados os sinais transientes gerados pelo sistema, a curva analítica e os valores obtidos na análise das amostras, valores estes, bem abaixo do limite estabelecido pela CONAMA. O sistema proposto apresentou resposta linear para o intervalo de concentração entre 0 e 50 mg L^-1, com equação: A = (-0,046) + (0,0053)C e forte correlação linear (r²= 0,9996), desvio padrão relativo de 1,52% (n = 10) para uma solução padrão de 10 mg L^-1 de cloreto, limite de detecção de 0,45 mg L^-1 e frequência analítica de 24 determinações por hora com baixo consumo de reagentes, onde para cada replicata eram consumidos 66 µL de ácido nítrico, 132 µL de amostra e 110 µL de nitrato de prata. O sistema proposto apresentou concordância com a química limpa, gerando baixa quantidade de efluentes e confirmando que a proposta de fazer o uso da reação turbidimétrica, dispensando o uso do mercúrio para desenvolver o sistema de análise em fluxo, é viável.

Diagrama de fluxo para determinação do íon Cloreto. V1 – V4: válvulas solenóides, C: carregador, R: sol. AgNO3 1 mM, A: amostra,X: confluência.


I: Curva analítica, II: Tabela dos resultados das concentrações de Cloreto, III: Sinais transientes gerados pelo sistema.

Conclusões

O desenvolvimento do sistema em fluxo utilizando a multicomutação para determinação de cloreto pela reação turbidimétrica apresentou razoável frequência analítica, simplicidade de equipamentos, baixo custo de operação, gerou baixa quantidade de resíduos e utilizou reagentes de baixa toxicidade ao meio ambiente, estando em conformidade com os princípios da química “limpa”. As amostras avaliadas apresentaram concentração de cloreto bem abaixo do máximo aceito pelo órgão legislador. O uso do presente sistema é recomendado para análises de rotina pelos fatores já supracitados.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio financeiro da CAPES, UFMA e FAPEMA.

Referências

BONIFÁCIO V. G. Desenvolvimento de procedimentos em fluxo envolvendo espectrofotometria convencional e com longo caminho óptico para determinação de ânions em águas. (Tese Doutorado). UFSCAR, 2008.

BRASIL. Ministério do meio ambiente, conselho nacional de meio ambiente, CONAMA. Resolução CONAMA Nº 357 de 2005 - Disponível em : < http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf> Acesso em : 10.mai.2014.

CHEREGI, M.; DANET, A. F. FLow injection determination fo chloride ions with epectrophotometric detection. Anal. Letters, Vol. 30, 2847-2858, 1997.

EGAMINO, J. C.; BRINDLE, J. D. determination of chloride in water by flow injection analysis. Anal Letters, Vol. 29, 793, 1996.

VOGEL, A.I. "Análise Química Quantitativa". Editora Guanabara Koogan S.A., Rio de Janeiro, RJ. 1992.

CÓRDOVA, C. M. I. Desenvolvimento de sistemas de análises em fluxo por multicomutação para determinação de poluentes ambientais. Universidade de São Paulo/USP, São Paulo, (Tese de doutorado), 2008.