USO DO SISTEMA DE COR RGB PARA QUANTIFICAÇÃO DE FOSFÓRO EM EFLUENTES

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Química Analítica

Autores

Barcelos, H.T. (IFG) ; Carvalho, E.H.S. (UFG) ; Castro, T.C. (IFG)

Resumo

Os métodos mais utilizados para quantificação de analitos fazem uso de equipamentos de alto custo de obtenção. Neste trabalho, foi desenvolvida uma metodologia, com baixo custo de realização para quantificar fósforo em amostras de efluentes. Pelo método colorimétrico vanadomolibdofosfórico em meio ácido, foram feitas as leituras das soluções padrão e das amostras, sendo os mesmos medidos de maneira comparativa no espectrofotômetro e através de um scanner, utilizando as imagens digitais para a determinação dos valores RGB. O uso de análise de imagens mostrou uma alternativa de análise química apresentando baixo custo e boa reprodutibilidade.

Palavras chaves

Análise de imagens; Química analítica; Sistema de cor RGB

Introdução

Uma imagem digital é composta por arranjos bidimensional sendo cada ponto que a forma chamada de pixel, permitindo que a mesma seja quantificada, manipulada e transformada matematicamente usando programas computacionais. Cada pixel apresenta uma cor que compõe o arranjo total da imagem. O pesquisador da Kodak®, Bryce Bayer propôs uma representação de cor, conhecida como padrão Bayer. Essa representação baseia-se no uso de três filtros de cores, vermelho, verde e azul, possibilitando a geração de diferentes cores. Os valores das cores são armazenados em suas respectivas matrizes, sendo R (red), G (green) e B (blue). Esse padrão é chamado de RGB. Como o armazenamento é restrito, a intensidade de radiação é armazenada com 8 bits, totalizando 256 níveis para a região do espectro visível. A combinação das três matrizes (R, G e B) permite a aquisição de 16 milhões de possibilidades de cores (GOMES, 2008). A digitalização de uma imagem por um scanner geralmente usa uma barra de radiação que atinge a imagem, transferindo radiação suficiente para o sensor. Com a reflexão da radiação, o sensor pode reconstituir e armazenar a imagem digital (GOMES et al, 2008). A resposta analítica que uma imagem gera representa os seus padrões de cores: vermelho, verde e azul (RGB), com valores entre 0 e 255. O modelo RGB é um modelo somatório das cores que usa os valores de três cores primárias para fornecer a cor exibida. A variação das três cores podem formar outras cores do espectro eletromagnético (380 – 730 nm) (MALEKI et al, 2004). Tendo em vista o alto custo para realizar análises por espectrometria, este trabalho visa propor um método quantitativo confiável, além do baixo custo, e que influencie o analista a melhorar seu conhecimento sobre o que está sendo analisado.

Material e métodos

Foram utilizadas quatro amostras de efluentes sendo nomeadas como A, B, C e D. A amostra A provém de descarte de água destinada a balneabilidade, a amostra B é um efluente doméstico tratado, C efluente bruto de uma indústria de cosméticos, e a D efluente bruto de indústria de bebidas. Com o padrão MRC 999 mg/L +/- 3 mg/L (Phosphorus Standard for ICP FLUKA Analytical), foram preparados padrões para fazer a curva de 0.0, 0.2, 2.0, 5.0, 8.0, 10.0, 15.0, 18.0 e 20.0 mg/L de P. O método usado foi o 4500-P C e D contido no Standard Methods (APHA et al, 2012). O scanner utilizado foi o Kodak® modelo Esp-3, sendo 1200 dpi empregado na digitalização das amostras. As imagens digitais obtidas foram tratadas e quantificadas matematicamente utilizando o programa computacional PhotoFiltre Studio X, versão 10.7.3. Para a comparação dos resultados, as amostras foram analisadas usando um espectrofotômetro na região do visível da marca Perkin Elmer, modelo Lambda 25 UV/VIS. Foram usadas as mesmas amostras e padrões para fazer as curvas de calibração, tanto no scanner (Média RGB x Concentração), quanto no espectrofotômetro (Absorbância x Concentração). As amostras e padrões ficaram armazenados em tubos de ensaio de 20 x 150 mm de vidro. Os tubos foram colocados na parte central do scanner sendo a tampa fechada para a obtenção das imagens. Com o auxílio do programa computacional PhotoFiltre Studio X, traçou-se uma linha central na imagem de modo a orientar a seleção da área a ser medida, sendo de 80 x 200 pixels. Utilizando a opção de Histograma, obteve-se a média red (R), green (G) e blue (B) de cada tubo com os padrões e amostras.

Resultado e discussão

Com os valores obtidos das matrizes R, G e B, conforme procedimento realizado na figura 1, preencheu-se uma tabela e calculou a média dos valores, gerando o gráfico de curva de calibração. O coeficiente de correlação linear da curva analítica utilizando o scanner de mesa foi de 0,9917 com equação linear igual a y = -1,6787x + 129,21, no espectrofotômetro, 0,9952 de coeficiente de correlação com equação de linear y = 0,0158x + 0,0039. A determinação por espectrofotometria apresentou coeficiente angular superior ao obtido por análise de imagens, o que reflete um comportamento esperado considerando a monocromaticidade do feixe de radiação estudado. As amostras analisadas seguiram o mesmo procedimento dos padrões, para obtenção das imagens e dos valores RGB. As análises foram realizadas em duplicata, calculando as concentrações das quatro amostras, comparando os valores com do espectrofotômetro. Como apresentado na tabela 1, os resultados foram próximos dos valores obtidos no espectrofotômetro, sendo que as amostras C e D apresentaram os menores erros. Isso se deve, pois, quanto maior a concentração de fósforo pelo método colorimétrico, mais intensa será a cor apresentada, permitindo a melhor obtenção da média RGB.

Obtenção da média RGB da área seleciona da imagem.


Comparação de resultados das concentrações de fósforo obtidas com a utilização de diferentes equipamentos.

Conclusões

A partir da realização do experimento e obtenção dos dados, concluímos que o método aplicado para quantificação de fósforo pelo sistema RGB, apresentou resultados satisfatórios comparados ao espectrofotômetro demonstrando, assim, ser uma metodologia promissora para quantificação de analitos por colorimetria.

Agradecimentos

Referências

APHA; AWWA; WEF. Standard methods for the examination of water and wastewater. 22nd ed. Washington,154-155, 2012.

GOMES, M.S; TREVISAN, L.C.T; NOBREGA, J.A.; KAMOGAWA, M.Y; Uso de scanner em espectrofotometria de absorção molecular: aplicação em experimento didático enfocando a determinação de ácido ascórbico. Quim. Nova, Vol. 31, No. 6. 1577-1581, 2008.

MALEKI, N.; SAFAVI, A.; SEDAGHATPOR, F. Talanta, 64, 830,2004.