Caracterização e aplicação de nanopartículas de prata preparadas a partir do extrato de Schinus terebinthifolius como sensor colorimétrico para determinação de Hg2+ em amostras de interesse ambiental

Abstract

O aumento da industrialização tem impacto na geração de resíduos com compostos potencialmente tóxicos, podendo ocasionar contaminações, especialmente em corpos hídricos. Destinar adequadamente os resíduos produzidos, bem como monitorar áreas passíveis de contaminações é de importância econômica, ambiental e de saúde pública. A determinação de metais potencialmente tóxicos, como o mercúrio, pode ser realizada por diferentes métodos, muitos dos quais utilizam técnicas espectrométricas. Em geral, tais técnicas são consideradas de alto custo, além de requererem tratamentos prévios complexos para as amostras. Dessa forma, métodos alternativos, de baixo custo e simples para determinação de metais potencialmente tóxicos são importantes. A utilização de sensores colorimétricos baseados em nanopartículas de prata se mostrou um método que atende a essas demandas, com potencial para determinação de íons Hg2+. Visando a produção ambientalmente amigável e simples de nanopartículas de prata (AgNPs), foi utilizado a abordagem biológica de preparo do material, onde foi utilizado extrato aquoso de folhas de Schinus terebinthifolius para a obtenção das AgNPs. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi o preparo, caracterização e desenvolvimento de sensor colorimétrico baseados em nanopartículas de prata, produzidos com extrato de folhas de S. terebinthifolius (ST-AgNPs), para a determinação de mercúrio, em amostras ambientais. As ST-AgNPs se mostraram sensores colorimétricos seletivos a Hg2+ e Fe2+, contudo, utilizando H2O2 e 1,10-fenantrolina como agentes oxidante e mascarante, foi possível mascarar a presença Fe2+ de maneira simples, permitindo a minimização da interferência deste na quantificação de Hg2+. Assim, foi possível construir uma curva de calibração para Hg2+, com r2 de 0,9982 e limites de detecção (0,03 mg L-1) e quantificação (0,10 mg L-1). Foi possível utilizar o sensor desenvolvido para determinação de Hg2+ mesmo em matrizes complexas como fluido de perfuração, indicando que o uso das nanopartículas de prata é promissor.

Abstract: The increase in industrialization has impact in the generation of wastes with potentially toxic compounds, which can cause contamination, especially in water bodies. The adequate disposal of the waste produced, as well as the monitoring of areas susceptible to contamination is of economic, environmental, and public health importance. The determination of potentially toxic metals, such as mercury, can be performed by different methods, which mainly include spectrometric techniques. In general, these techniques are considered expensive and require complex sample pretreatment. Thus, alternative, low-cost and simple methods for the determination of potentially toxic metals are of interest. The use of colorimetric sensors based on silver nanoparticles has shown to be a method that meets these demands, with potential for the determination of Hg2+ ions. Aiming at the environmentally friendly and simple production of silver nanoparticles, the biological approach of material preparation was used, where aqueous extract of Schinus terebinthifolius leaves was used to obtain them. Therefore, the objective of this work was the preparation, characterization and development of silver nanoparticle based colorimetric sensor, produced with extract of S. terebinthifolius leaves (ST-AgNPs), for the determination of mercury in environmental samples. The ST-AgNPs obtained proved to be colorimetric sensors selective to Hg2+ and Fe2+, however, using H2O2 and 1,10-phenanthroline as oxidizing and masking agents, it was possible to mask the presence of the interfering ion in a simple way. Thus, it was possible to construct a calibration curve for Hg2+, with r2 of 0.9982 and limit of detection (0,03 mg L-1) and quantification (0,10 mg L-1). With prior sample preparation, it was possible to use the developed sensor for Hg2+ determination even in complex matrices such as drilling fluid, indicating that the use of silver nanoparticles is promising.