CONSTRUÇÃO DE SISTEMA DE INJEÇÃO EM FLUXO PARA DETERMINAÇÃO DE MERCÚRIO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Analítica

Autores

Oliveira, T.F.A. (UFRRJ) ; Procópio, N.S. (UFRRJ) ; Viegas, G.M. (UFRRJ) ; Casartelli, E.A. (UFRRJ)

Resumo

O mercúrio possui grande potencial tóxico, seja na forma elementar, seja em seus derivados orgânicos e inorgânicos. Este trabalho apresenta a construção de um sistema de injeção em fluxo, utilizando o método de zonas coalescentes, para a determinação de mercúrio através da geração de vapor frio usando borohidreto de sódio 1%m/v em meio ácido como redutor. Os volumes do redutor e da amostra foram fixados com alças de amostragem de 0,100 mL. Os fluxos do carreador e de gás de arraste foram otimizados em 4 mL/min e 130 mL/min. Os limites de detecção e de quantificação foram 3,2 e 9,5 ng/mL. O sistema foi aplicado para avaliar a concentração de mercúrio em duas pilhas Zn-C, obtendo-se valores de 0,000067 g/100g e 0,000049 g/100g, situando-se abaixo do estabelecido pelo CONAMA, 0,0005 g/100g.

Palavras chaves

mercúrio; injeção em fluxo; pilhas

Introdução

O mercúrio, o cádmio, o chumbo e o cromo estão inclusos na lista “Top 20” das 20 substâncias mais perigosas à saúde e ao meio ambiente da United States Environmental Protection Agency. (MOMBACH, 2010). Através da resolução 401/2008, o CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) estabelece os limites máximos de chumbo, cádmio e mercúrio aceitáveis para pilhas e baterias comercializadas dentro território nacional, além de seu gerenciamento ambiental. O limite máximo permitido para mercúrio é de 0,0005% em massa (CONAMA, 2008). A análise por injeção em fluxo (RUZICKA e HANSEN, 1988) apresenta-se como um método que possui as características de: ser altamente reprodutivo, usar pequenos volumes de amostra e reagentes, e adaptar-se a várias técnicas analíticas. Uma das técnicas mais utilizadas para a determinação de mercúrio é a espectrometria de absorção atômica com geração de vapor frio (YAN e NI, 1994), a qual associada à injeção em fluxo, resulta em um sistema de grande sensibilidade e reprodutibilidade. O objetivo principal deste trabalho foi o de construir um sistema de injeção em fluxo, com válvula de injeção proporcional, reatores e separador gás-líquido, feitos em resina poliéster; e cela de fluxo contínuo com janelas de quartzo, acoplada a um mini espectrômetro, para a determinação de mercúrio. Após otimização do sistema, serão determinados o limite de detecção e quantificação. Serão determinadas as concentrações de mercúrio em pilhas Zn-C.

Material e métodos

Todos os reagentes analíticos foram da marca Sigma-Aldrich. Todos os dispositivos que constituíram o sistema de injeção em fluxo cujo diagrama encontra-se na Figura 1, foram construídos em laboratório através da usinagem de tarugos de resina poliéster cristal em torno mecânico MR301 da Manrod. As alças de amostragem e os reatores helicoidais usaram conduítes de Teflon® de 0,8 mm de diâmetro interno. Um segmentador, acoplado a uma válvula solenoide de pressão, e a um pequeno cilindro com gás propano, foi conectado às linhas do carreador, de forma a injetar controladamente um pequeno volume de gás na corrente do carreador no momento da injeção da amostra e do reagente, visando sua dispersão durante o caminho para o misturador. Um separador gás líquido foi usado para direcionar o vapor de mercúrio para a cela de medida, através de um fluxo de nitrogênio. Uma lâmpada UV germicida de 4W, Bravolux foi utilizada como fonte de radiação; um mini espectrômetro, USB 4000, Ocean Optics, com cabo de fibra ótica foi conectado à cela e ajustado para leitura no comprimento de onda de 254 nm. Foram preparadas soluções de referência de mercúrio em ácido nítrico 10%v/v de 10 a 120 ng/mL para estabelecer a faixa de trabalho linear para o sistema. Fluxo de nitrogênio e vazão do carreador foram otimizados usando uma solução de referência de 85 ng/mL. Duas pilhas tipo AA, foram abertas e a massa catódica foi separada e acondicionada em frascos de poliestireno. Três alíquotas de 1,0 g de cada resíduo passaram por extração com 5 mL de ácido nítrico concentrado por 12h. Após o processo de extração, o sobrenadante foi transferido quantitativamente para tubos de 50 mL completando-se o volume até 20 mL e realizando-se a determinação do mercúrio no sistema.

Resultado e discussão

A Figura 2 apresenta graficamente (A e B), o processo de otimização univariada do fluxo de nitrogênio e da vazão do carreador. O melhor sinal analítico foi obtido para um fluxo de nitrogênio de 180 mL/min e para uma vazão de 4 mL/min. Fixando estes valores procedeu-se à construção da curva de resposta. Valores de concentração menores do que 20 ng/mL e maiores que 85 ng/mL não seguiram uma linearidade e foram excluídos do gráfico (Figura 2C). Foram realizadas 10 medidas do branco (ácido nítrico 10%v/v), obtendo-se uma média de 0,026 unidades de absorvância e um desvio padrão de 0,0031. O limite de detecção foi calculado através da razão entre 3 vêzes o desvio padrão do branco e a inclinação da curva de resposta, obtendo-se um valor 3,2 ng/mL. O limite de quantificação é obtido de forma similar, aplicando-se um fator de 10 vêzes o desvio do branco, obtendo-se um valor de 9,5 ng/mL, o que é condizente com o desvio observado na curva de resposta para baixas concentrações. Deve-se ressaltar que estes valores são para 0,100 mL de amostra injetada no sistema. Os resultados obtidos são promissores quando comparados com valores de literatura como p.ex. o trabalho de Antehmidis et al. (2004) utilizando a mesma técnica, onde o volume injetado de amostra era de 10 mL (2 OG maior que o deste trabalho) obtendo-se um LD = 0,04 ng/mL e uma faixa linear de 0,1 a 7,0 ng/mL. As concentrações de mercúrio encontradas nos conteúdos das pilhas analisadas, segundo o procedimento de extração proposto, estavam uma ordem de grandeza menores que o valor estabelecido pelo CONAMA (0,0005 g/100g ou 5 ug/g), 0,49 e 0,67 ug/g.

1- bomba peristáltica; 2- segmentador; 3- injetor; 4 regulador de fluxo; 5 – misturador; 6- reator; 7- separador; VS = válvula solenoide.


Otimização do fluxo de nitrogênio (A) e da vazão do carreador (B), e curva de resposta obtida (C) com os valores ótimos.

Conclusões

O sistema construído mostrou-se estável e com grande sensibilidade para o pequeno volume injetado. A faixa de trabalho estabelecida para o sistema, mostrou-se apta a determinar concentrações de mercúrio na matriz utilizada, podendo ser aplicada no monitoramento de mercúrio não só em pilhas, mas também em outras matrizes, modificando-se o tratamento das amostras.

Agradecimentos

Os autores agradecem aos técnicos do laboratório de Química Analítica da UFRRJ pelo apoio, ao Departamento de Química da UFRRJ pela infraestrutura oferecida e à FAPERJ pe

Referências

CONAMA, Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução n° 401/2008. Disponível em <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=589> acessado em 15/02/2017

MOMBACH. A. Determinação de metais e metaloides em pilhas por ICP OES, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2010.

YAN, X.; NI, Z. Vapour generation atomic absorption spectrometry. Analitica Chimica Acta, v. 291, p. 89-105, 1994.

RUZICKA J., HANSEN, E.H. Flow Injection Analysis. Second edition, Johnm Wiley & Sons, New York. 528 pp, 1988.

ANTHEMIDIS,A., ZACHARIADIS, G.A., and STRATIS, J.A.. Development of a sequential injection system for trace mercury determination by cold vapour atomic absorption spectrometry utilizing an integrated gas-liquid separator/reactor. Talanta, 64, 1053-1057, 2004.