Otimização, Validação de Método para Determinação de Bifenilas Policloradas em Óleo Mineral Isolante de Transformador

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Diniz, N.P. (UNIFEI - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ) ; Espanhol, M. (INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA TECNOLOGIA) ; Silva, F.S. (UNIFEI - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ) ; Gimenes, R. (UNIFEI - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ) ; Silva, M.R.A. (UNIFEI - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ)

Resumo

Proveniente da classe das Bifenilas Policloradas (PCBs), o ascarel se trata de um composto cancerígeno e bioacumulativo. No processo de substituição do poluente por óleo sintético houve contaminação do novo material, devido à falta de critérios técnicos. Os métodos oficiais utilizados atualmente (ASTM D 4059-00 e NBR 13882), exigem validação da performance no laboratório que as realizará. Assim, este trabalho tem como objetivo apresentar o procedimento adotado para otimização do método cromatográfico e tratamento da amostra. O método apresentou-se eficiente com a detecção de 90 PCBs em 60 minutos, apresentando parâmetros adequados de linearidade com bom coeficiente de correlação (r²=0,9687), limites de detecção (0,08 µg/mL) e quantificação (0,29 µg/mL), precisão (5-8 %) e exatidão (91,9%).

Palavras chaves

Bifenilas Policloradas; Óleo isolante de transfor; GC/MS

Introdução

Utilizado no sistema de isolamento de transformadores elétricos até a década de 80, o Ascarel é proveniente de uma classe de compostos altamente tóxica e bioacumulativa, as Bifenilas Policloradas (PCBs). No processo de substituição do poluente por óleo mineral de silicone houve contaminação do novo material, devido à falta de critérios técnicos (Penteado e Vaz, 2001). Por este motivo, houve a necessidade de quantificar o teor do Ascarel no óleo mineral isolante (OMI). Entretanto, os métodos oficiais utilizados atualmente (ASTM D 4059-00 e NBR 13882), exigem validação da performance no laboratório que as irá analisar. Neste sentido, este trabalho objetiva desenvolver/otimizar e validar método cromatográfico acoplado a espectrometria de massas (GC/MS) para determinação simultânea de três congêneres de bifenilas policloradas, PCBs, (1242, 1254 e 1260) em amostras de óleo mineral isolante de transformador.

Material e métodos

Utilizou-se os padrões analíticos de bifenilas policloradas obtidos da Sigma-Aldrich (congêneres 1242, 1254 e 1260), solvente n-Hexano grau HPLC (Mallinckrodt Chemicals), Ácido Sulfúrico e Sulfato de Sódio Anidro (Vetec) e Água Deionizada em sistema Milipore. Amostras de óleo mineral isolante foram fornecidas por uma empresa do setor elétrico. O equipamento utilizado foi o GC/MS (7890A, 5975C) Agilent, em coluna com fase estacionária de 5% fenil-95% dimetilpolisiloxano, de 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm. A metodologia de tratamento da amostra consistiu-se em: 1- Avolumar o óleo; 2- Adicionar ácido sulfúrico concentrado; 3- Agitar vigorosamente; 4- Centrifugar; 5- Lavar a fase de interesse com água destila; 6- Secar com sulfato de sódio anidro; 7- Analisar por cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas.

Resultado e discussão

Foram avaliados diferentes métodos cromatográficos publicados com o objetivo de otimizá-lo através da resposta do detector sob diferentes condições, determinando a resolução cromatográfica satisfatória para quantificação analítica. Os resultados obtidos podem ser observados na Tabela 1, que compara os métodos analisados. O método credenciado pela ABNT apresentou a maior detecção do número de PCBs na amostra padrão analisada (90 compostos) e melhor resolução cromatográfica. As condições utilizadas foram: injetor: 225° C, vazão (Hélio): 1,0 mL min-1, programação de temperatura da coluna cromatográfica: 90 °C (3 min) --- (6 °C/min) --- 220 °C (5 min) --- (3 °C/min) --- 230 °C (26 min), linha de transferência: 220° C, quadrupolo MS: 150 °C, fonte MS: 230 °C. Sua linearidade foi de 0,73 a 2,18 µg mL-, com forte coeficiente de correlação (r²=0,9687) e com limites de detecção e quantificação de 0,088 e 0,29 µg mL-, respectivamente. A precisão e exatidão da metodologia foram determinadas utilizando amostras de óleo mineral isolante não contaminado com soluções padrão, cujo coeficiente de variação entre 5-8 % e recuperação média de 5,44 µg mL- de 91,9%. Cabe resaltar que o tratamento prévio realizado nas amostras para eliminação de interferentes foi o clean-up ácido (EPA), uma vez que ele apresentou melhor custo-benefício em relação ao clean-up com Florisil (ABNT). A figura 1 apresenta o cromatograma dos congêneres de PCBs 1242, 1254 e 1260 analisados no óleo mineral isolante proveniente de transformadores elétricos por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas.

Metodologias utilizadas e resultados obtidos em número de PCBs, tempo de análise e resposta das bifenilas policloradas detectadas.


Cromatograma das bifenilas policloradas determinadas em óleo mineral isolante.

Conclusões

Os dados aqui apresentados mostraram que o método cromatográfico (GC/MS) certificado pela norma NBR13882 apresentou-se superior aos demais encontrados na literatura em termos de número de substâncias detectadas, resposta de detecção e com baixos limites de detecção e quantificação do equipamento (µg/L). Quanto ao tratamento da amostra, o clean-up que apresentou melhor custo-benefício foi o que utilizou ácido, em que a amostra fortificada apresentou os melhores resultados na recuperação.

Agradecimentos

Ao CNPq e FAPEMIG.

Referências

ABNT (Brasil), Líquidos isolantes elétricos – Determinação do teor de bifenilas policloradas (PCB); NBR 1388, São Paulo, 2005.
ANTONELLO, I. Dissertação de mestrado: Determinação de Ascarel em Óleo Mineral Isolante de Transformador, Florianópolis, Santa Catarina, 2006;
EPA (USA), The Determination of Polychlorinated Biphenyls in Transformer Fluid and Waste Oils; EPA-600/4-81-045, Sept.1982.
HUANG, J.; MATSUMURA, T.; YU, G.; DENG, S.; YAMAUCHI, M.; YAMAZAKI, N.; WEBER, R. Determination of PCBs, PCDDs and PCDFs in insulating oil samples from stored Chinese electrical capacitors by HRGC/HRMS, Chemosphere 85, 2011, 239–246;
LEITE, N.F. Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) e Bifenilas Policloradas (PCBs) em Sedimentos: Desenvolvimento Analítico e Diagnóstico Ambiental, Curitiba, 2008.
PENTEADO, J.; VAZ, J. M.; O Legado das Bifenilas Policloradas (PCBs), Química Nova, 24, 3, 390-398, 2001.