Avaliação da geração fotoquímica de vapor como sistema de introdução de amostras para a determinação de elementos-traço em extratos lixiviados de borras oleosas por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado

Abstract

Este trabalho avaliou a aplicação da geração fotoquímica de vapor (PVG) como alternativa de introdução de amostra por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para a determinação de Ag, As, Co, Ni, Pd e Tl em amostras de borra oleosa submetidas ao processo de lixiviação de acordo com a norma NBR 10005:2004. Para isso foi utilizado um reator fotoquímico simples, composto por uma lâmpada UV de 40 W, operando num comprimento de onda de 254 nm, um capilar de quartzo por onde transita a amostra, posicionado sobre a lâmpada UV, um separador gás-líquido de três canais e uma bomba peristáltica responsável pela vazão da amostra através do fotorreator. As variáveis experimentais associadas à eficiência da geração de vapor, como tempo de exposição à radiação UV, natureza e concentração dos ácidos orgânicos utilizados como precursores fotoquímicos e vazão do gás carreador, foram otimizadas. Estudos sobre a influência da presença de ânions (NO3-, Cl-, SO4 - e PO4-) e cátions (provenientes dos elementos: Al, Co, Ca, Fe, Na, Pd, Pb e Cu) na eficiência da geração fotoquímica de vapor para Ag, Ni, Pd e Tl foram conduzidos. A aplicação de fotocatalisadores, com a adição de nanopartículas de TiO2, foi também avaliada. Efeitos, como o aumento da intensidade do sinal analítico, foram observados, porém a aplicação das nanopartículas em fluxo mostrou-se um desafio devido à impregnação no sistema. Com as condições otimizadas, 150 s de exposição à radiação UV para As, Ag, Co, Ni, Pd e Tl, 25% v/v de concentração de cada ácido (acético e fórmico) para As, Co e Ni, e para Ag, Pd e Tl as concentrações de ácidos acético e fórmico fixados em 10% v/v cada, a vazão do gás de arraste em 0,8 L min-1, foram realizadas as tentativas de determinação para os analitos estudados empregando a técnica de PVG-ICP-MS com as estratégias de calibração por adição de analito e calibração externa. Entretanto, não foi obtido sucesso na determinação de Ag, As, Co, Ni, Pd e Tl utilizando calibração por adição de analito e calibração externa, já que os concomitantes da amostra exerceram forte efeito na eficiência do processo fotoquímico. A determinação de Ni em extratos lixiviados a pH 2,88 e 4,93 de borras oleosas foi possível com o uso da calibração por diluição isotópica, resultando em boa exatidão quando comparados os resultados com os obtidos utilizando a introdução da amostra por nebulização pneumática. Conclui-se que a configuração proposta de geração de vapor fotoquímica foi comprovada eficiente para a determinação de Ni nas amostras lixiviadas, embora a técnica seja sensível à presença de concomitantes.<br>

Abstract : The feasibility photochemical vapor generation (PVG) associated to inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) for the determination of Ag, As, Co, Ni, Pd and Tl in oily sludge samples leachates was evaluated. A simplified photochemical reactor, composed by two 40W UV lamps operating at 254 nm, a quartz capillary arranged on top of the UV lamps and a gas-liquid separator wasassembled to carry out the photochemical process. The experimental variables associated to the efficiency of PVG, such as time of exposure to UV radiation, nature and concentration of the organic acids used to produce radical species and carrier gas flow rate were optimized. Studies focusing on the evaluation of the influence of NO3- , Cl-, SO42-and PO43-on the photochemical vapor generation for Ag, Ni, Pd e Tl were conducted. Cations were also evaluated on this same aspect. Possible alterations in the analytical signal were evaluated for Ni in the presence of Al, Co, Fe, Pd and Cu, and significant suppression of the Ni signal was observed in the presence of Pb. Three different crystalline nanostructures of TiO2 were investigated as photocatalysts for the PVG process in solutions containing As, Co and Ni in 15% v/v acetic and formic acid. Despite the increased sensitivity, the application of TiO2 nanoparticles was proven unpractical due to the characteristics of the flow injection setup. Quantification was attempted for a series of analytes using PVG-ICP-MS following analyte addition and external calibration, but both resulted in poor accuracy. The determination of Ni in leached extracts from oily sludge samples obtained at pH 2.88 and 4.93 was possible with the use of isotope dilution calibration, resulting in good statistically-proven accuracy. The conclusion is that the proposed photochemical vapor generation setup was proven efficient to carry out the determination of Ni the leachates, although the technique is highly sensitive to the presence of concomitants.