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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ UNIOESTE
CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO “STRICTO SENSU” EM
ENGENHARIA QUÍMICA – NÍVEL DE MESTRADO
FIBRA DE VIDRO RECOBERTA COM Z nO
COMO SUPORTE PARA ANÁLISE DE
TRIHALOMETANOS POR HS-SPME-CG
Wagner Alex Jann Favreto
Toledo - PR
2008
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WAGNER ALEX JANN FAVRETO
FIBRA DE VIDRO RECOBERTA COM Z nO
COMO SUPORTE PARA
ANÁLISE DE TRIHALOMETANOS POR HS-SPME-CG
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química em
cumprimento parcial aos requisitos para obtenção
do título de Mestre em Engenharia Química, área de
concentração em Desenvolvimento de Processos.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Palú
Co-orientador: Prof. Dr. Elvio Antônio de Campos
Toledo - PR
2008
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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA DA UNIVERSIDADE
TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ-CAMPUS TOLEDO
F277f
FAVRETO, Wagner Alex Jann
Fibra de vidro recoberta com ZnO como suporte para análise de
trihalometanos por HS-SPME-CG / Wagner Alex Jann Favreto — Toledo,
PR: Unioeste, 2009.
152 f. ; 21X30cm.
Orientador: Dr. Fernando Palú.
Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual do Oeste do Paraná.
Centro de Engenharias e Ciências Exatas.
1. Fibra de vidro. 2. Óxido de zinco; 3. HSPME-CG; 4.Trihalometanos
I.Autor. II. Título.
CDD 22ed. 661
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ - UNIOESTE
CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO “STRICTO SENSU” EM
ENGENHARIA QUÍMICA – NÍVEL DE MESTRADO
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a dissertação de Mestrado
FIBRA DE VIDRO RECOBERTA COM Z nO
COMO SUPORTE PARA
ANÁLISE DE TRIHALOMETANOS POR HS-SPME-CG
elaborada por
Wagner Alex Jann Favreto
como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Química
COMISSÃO EXAMINADORA:
Fernando Palú, Dr.
(Presidente/Orientador)
Elvio Antônio de Campos, Dr.
(co-orientador)
Cristian Berto da Silveira, Dr. (CAV-UDESC)
Marcia Regina Fagundes Klein, Dra. (UNIOESTE)
Toledo, 28 de Novembro de 2008
ii
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Elvio Antônio de Campos e Prof. Dr. Fernando Palú, pelo apoio, amizade,
confiança, orientação e revisão crítica.
Aos colegas de mestrado e dos laboratórios da Unioeste especialmente Andreia, etapa
analítica da Biocinese e Pesquisa & Desenvolvimento da Prati & Donaduzzi especialmente
Lislaine e Volnei, pelo auxílio e amizade.
Aos professores, colegas e funcionários do Departamento de Engenharia Química.
À minha família, em especial aos meus pais, Moacir e Virginia, avó Elisabeth e tios Alcides e
Natalina pelo amor e educação.
À Francieli, pelo amor, carinho e companheirismo.
À Biocinese Centro de Estudos Biofarmacêuticos Ltda e a indústria farmacêutica Prati &
Donaduzzi, pelo apoio aos estudos e suporte para a execução das análises cromatográficas;
À Unioeste, que possibilitou a execução deste trabalho.
A todos que, mesmo não citados, contribuíram de alguma maneira para a conclusão deste
trabalho.
iii
“Algo só é impossível até que alguém
duvide e prove o contrário”
(Albert Eisntein)
iv
FAVRETO, Wagner Alex Jann. FIBRA DE VIDRO RECOBERTA COM ZNO COMO SUPORTE
PARA ANALISE DE TRIHALOMETANOS POR SPME-HS-CG. 154 P. 2008.
DISSERTAÇÃO (MESTRADO EM ENGENHARIA QUÍMICA)
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ.
RESUMO
No presente trabalho encontram-se descritas a metodologia para obtenção, e para a
modificação da superfície de fibras de vidro de composição Li
2
O - ZrO
2
- BaO - SiO
2
com
óxido de zinco.
As fibras de vidro foram obtidas pelo método de fusão clássico, seguido do
estiramento da massa vítrea fundida, controlando-se o diâmetro através da velocidade de
estiramento. Estas foram recobertas com ZnO, utilizando-se da técnica sol-gel em “dip-
coating” controlado, usando-se os métodos de deposição do gel polimérico inorgânico e do
gel polimérico orgânico, onde o acetato de zinco di-hidratado foi empregado como reagente
precursor do óxido de zinco.
Utilizou-se a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar a
morfologia das fibras sem recobrimento e das fibras recobertas. O recobrimento com óxido
de zinco sobre a superfície das fibras, foi mapeado através das linhas K
á
e L
á
do zinco, por
Microssonda de Energia Dispersiva (EDS), sendo observado uma camada regular de ZnO
sobre a superfície do suporte.
Através dos resultados obtidos por MEV, verificou-se que pela técnica de deposição
do gel polimérico inorgânico as fibras apresentam recobrimento bastante espesso, mas sem
porosidade aparente. Quanto à técnica de deposição do gel polimérico orgânico, obtem-se
fibras com um recobrimento mais homogêneo, espesso e poroso.
Desta forma utilizaram-se as fibras recobertas pelo método do gel polimérico
orgânico, para o desenvolvimento de metodologia analítica para determinações
cromatográficas de trihalometanos (THM’s) em solução aquosa. Utilizou-se da técnica de
extração em “head-space” (HS) por Microextração em Fase Sólida (SPME) (HS-SPME)
conjugada a Cromatografia Gasosa (CG). O estudo foi baseado na seletividade, linearidades,
exatidão, precisão e na recuperação do método analítico usando a fibra de vidro/ZnO. O
efeito da adição de sal, temperatura e tempo de extração, tempo de dessorção e o tempo de
v
incubação na resposta analítica. O bom alcance dinâmico linear, foi observado nos limites da
quantificação do método com coeficientes de correlação maiores que 0,99 observados para
todos os compostos. O método demonstrou-se exato e com a recuperações que variam de
95,00 a 105,00% com escala de linearidades observadas entre 30 ng/mL a 500 ng/mL para o
triclorometano, 20 ng/mL a 250 ng/mL ao diclorobromometano e o dibromoclorometano e 10
ng/mL a 100 ng/mL para o tribromometano. O método apresentou-se robusto, e possui
grande potencial para ser usado em determinações de trihalometanos.
Palavras-Chave: Fibra de Vidro, Óxido de Zinco, Micro Extração em Fase Sólida, HS-
SPME-CG, Trihalometanos.
vi
FAVRETO, Wagner Alex Jann. GLASS FIBER RECOVERED WITH ZNO AS SUPORT TO
TRIHALOMETHANES ANALYSIS BY HS-SPME-GC. 154 P. 2008.
MASTER DISSERTATION IN CHEMICAL ENGINEERING
WEST PARANÁ STATE UNIVERSITY
ABSTRACT
In the present work we describe the methodology to obtain and modify the surface of
glass fibers composed by Li
2
O - ZrO
2
- BaO - SiO
2
with zinc oxide.
The glass fibers were obtained by classical fusion followed by the stretch of the
vitreous fused mass, where the diameter of the fibers was controlled by the stretching
velocity. They were recovered with ZnO by dip-coating and sol-gel processing of deposition,
using both inorganic and organic polymeric gel methods, where the zinc acetate dihydrate
was the zinc oxide precursor.
The superficial morphology of the fiber was verified by scanning electron microscopy
(SEM) and the zinc oxide layer was characterized by mapping of K
á
and L
á
lines of the zinc
by EDX analyses.
The results of the SEM characterization pointed out the deposition of ZnO by
inorganic polymeric gel method results in a thick layer of the oxide without apparent
porosity, while by the organic polymeric gel method results a dip homogeneous and porous
layer of ZnO over the glass fiber surface.
The glass fibers recovered with ZnO by organic polymeric gel were used to develop
an analytical methodology to simultaneous determination of trihalomethanes (THM´s) in
drinking water using headspace-SPME-Gas Chromatography. The study was based on the
selectivity, linearity, accurac y, precision and recovery of the analytical method using the
glass fiber/ZnO. The effect of the salt addition, extraction temperature and extraction,
desorption and incubated time on the analytical response were evaluated too. Good linear
dynamic range was observed from the method quantification limits with correlation
coefficients better than 0.9900 for all compounds. The method was accurate with recoveries
ranging from 95,00 to 105,00%. and the range of linearity observed was 30 ng/mL to 500
ng/mL to trichloromethane, 20 ng/mL to 250 ng/mL to dichlorobromomethane and
vii
dibromochloromethane and 10 ng/mL to 100 ng/mL to tribromethane. The method is also
robust and has great potential to be used in a trihalomethane determination.
Keywords: Glass Fiber, Zinc Oxide, HS-SPME-GC, Trihalomethanes.
viii
LISTA DE FIFURAS
Figura 1: Classificação de técnicas de deposição a partir do seu precursor sólido, líquido ou
gasoso .................................................................................................................................. 9
Figura 2: Esquema ilustrativo do processo de gelatinização para sistemas a) coloidais e b)
poliméricos ......................................................................................................................... 10
Figura 3: Reações básicas envolvidas no processo de PECHINI ........................................ 11
Figura 4: Representação esquemática do processo de obtenção de filmes por “dip-coating”14
Figura 5: Representação esquemática do processo de obtenção de filmes por “spin-coating”14
Figura 6: Procedimento de extração/sorção por HS-SPME ................................................ 16
Figura 7: Procedimento de dessorção térmica por HS-SPME-CG ...................................... 16
Figura 8: Dispositivo SPME com conjunto de dispositivo acoplado ao adaptador tipo seringa
“Holder” comercializado pela Supelco ............................................................................... 17
Figura 9: Modos de extração para SPME .......................................................................... 18
Figura 10: Arranjo experimental típico para SPME ........................................................... 19
Figura 11: Esquema representativo da formação de trihalometanos em águas cloradas ...... 24
Figura 12: Sistema de Imersão/Emersão utilizado para o recobrimento pela técnica de
deposição “dip-coating” ...................................................................................................... 34
Figura 13: Imagens obtidas por elétrons secundários da fibra de vidro antes do processo de
recobrimento, com aumento de 1500 vezes (A) e 10000 vezes (B) ...................................... 52
Figura 14: Imagens obtidas por elétrons secundários da fibra modificada com ZnO pelo
método gel polimérico inorgânico, com aumento de 200 vezes (A) e 10000 vezes (B)......... 52
Figura 15: Espectro de EDS da fibra modificada com ZnO pelo método gel polimérico
inorgânico .......................................................................................................................... 53
Figura 16: Mapeamento de átomos de zinco na fibra correspondente à imagem da Figura 3
(A) ...................................................................................................................................... 53
Figura 17: Imagens por elétrons secundários da fibra modificada com ZnO pelo método dos
precursores poliméricos, com aumento de 270 vezes (A) e 10000 vezes (B) ........................ 54
Figura 18: Imagens por elétrons secundários da fibra modificada com ZnO pelo método dos
precursores poliméricos, com aumento de 1000 vezes (A) e 1500 vezes (B) ........................ 55
Figura 19: Imagens da fibra recoberta com ZnO pelo método do gel polímerico orgânico
com mapeamento pelas linhas L
á
(A) e K
á
(B) .................................................................... 55
ix
Figura 20: Espectro EDS da fibra recoberta com ZnO pelo método gel polimérico orgânico56
Figura 21: Área dos picos cromatográficos dos THM’s em função do tempo de extração .. 59
Figura 22: Cromatogramas de otimização do tempo de extração dos THM’s para o tempo de
corrida entre 12 e 23 minutos (A), 12 e 16,5 minutos (B) e entre 17 e 23 minutos (C) ......... 61
Figura 23: Área dos picos cromatográficos dos THM’s em função do tempo de dessorção . 63
Figura 24: Cromatogramas obtidos para o estudo do tempo ótimo de dessorção, para o tempo
de corrida entre 12 e 23 minutos (A), 12,5 e 17,5 minutos (B) e entre 17,5 e 23 minutos (C)64
Figura 25: Curvas de área do pico cromatográfico para os THM’s em função da força iônica
do meio .............................................................................................................................. 65
Figura 26: Cromatogramas obtidos para o estudo da influência da força iônica do meio na
adsorção dos THM’s, na fibra modificada com ZnO, (A) para o tempo de corrida entre 12 e
22 minutos, (B) entre 12,5 e 16 minutos, (C) entre 17 e 22 minutos..................................... 67
Figura 27: Área dos picos cromatográficos dos THM’s em função do tempo de incubação 68
Figura 28: Cromatogramas dos THM’s no estudo de tempo de incubação, para os tempos de
corrida entre 12 e 25 minutos (A), entre 12,5 e 18 minutos (B) e entre 18 e 23,5 minutos (C)70
Figura 29: Cromatograma obtido para o estudo de especificidade, da água ultra-pura com
diluente (A) e sobreposto com a solução teste (B) .............................................................. 72
Figura 30: Cromatogramas obtidos para o estudo da especificidade, para os tempos de
corrida entre 12,5 e 24 minutos para os analitos (A), e entre 10 e 13,5 minutos para o padrão
interno (B) .......................................................................................................................... 73
Figura 31: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para triclorometano em
primeira determinação ........................................................................................................ 75
Figura 32. Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para diclorobromometano
em primeira determinação .................................................................................................. 75
Figura 33: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para dibromoclorometano
em primeira determinação .................................................................................................. 76
Figura 34: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para tribromometano em
primeira determinação ........................................................................................................ 76
Figura 35.1: Curva de calibração da precisão e exatidão para triclorometano em segunda
determinação ...................................................................................................................... 86
Figura 35.2: Curva de calibração da precisão e exatidão para diclorobromometano em
segunda determinação ........................................................................................................ 86
Figura 35.3: Curva de calibração da precisão e exatidão para dibromoclorometano em
segunda determinação ........................................................................................................ 87
x
Figura 35.4. Curva de calibração da precisão e exatidão para tribromometano em segunda
determinação ...................................................................................................................... 87
Figura 36.1: Curva de calibração da precisão e exatidão para triclorometano em terceira
determinação ...................................................................................................................... 91
Figura 36.2: Curva de calibração da precisão e exatidão para diclorobromometano em
terceira determinação ......................................................................................................... 92
Figura 36.3: Curva de calibração da precisão e exatidão para dibromoclorometano em
terceira determinação ......................................................................................................... 92
Figura 36.4. Curva de calibração da precisão e exatidão para tribromometano em terceira
determinação ...................................................................................................................... 93
xi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Seleção do modo de operação em SPME ............................................................ 18
Tabela 2: Padrões Primários de Referência......................................................................... 30
Tabela 3: Reagentes utilizados por finalidade e origem ...................................................... 31
Tabela 4: Descrição geral da técnica analítica..................................................................... 36
Tabela 5: Coluna cromatográfica........................................................................................ 36
Tabela 6: Preparação das soluções padrões de trihalometanos ............................................ 37
Tabela 7: Preparo das soluções de trabalho do triclorometano para curva de calibração...... 38
Tabela 8: Preparo das soluções de trabalho do triclorometano para controle de qualidade... 38
Tabela 9: Preparo das soluções de trabalho de diclorobromometano e dibromoclorometano
para curva de calibração ...................................................................................................... 39
Tabela 10: Preparo das soluções de trabalho do diclorobromometano e dibromoclorometano
para controle de qualidade................................................................................................... 39
Tabela 11: Preparo das soluções de trabalho do tribromometano para curva de calibração.. 40
Tabela 12: Preparo das soluções de trabalho do tribromometano para controle de qualidade40
Tabela 13: Esquema de dopagem/fortificação simulando a matriz analítica para amostras de
curva de calibração de trihalometanos ................................................................................. 41
Tabela 14: Esquema de dopagem/fortificação simulando a matriz analítica para amostras de
controles de qualidade de trihalometanos ............................................................................ 42
Tabela 15: Preparo da solução padrão para especificidade.................................................. 44
Tabela 16: Preparo da solução padrão para limite de detecção............................................ 46
Tabela 17: Tempo de análise e tempos de retenção dos analitos e padrão interno ............... 58
Tabela 18: Áreas dos picos cromatográficos dos THM’s e padrão interno, para o teste da
especificidade ..................................................................................................................... 71
Tabela 19: Dados gerais da curva de calibração para o estudo da linearidade...................... 74
Tabela 24.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
triclorometano de 30 e 50 ng/mL......................................................................................... 77
Tabela 24.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
triclorometano de 100 e 250 ng/mL..................................................................................... 77
xii
Tabela 24.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
triclorometano de 500 ng/mL .............................................................................................. 77
Tabela 25.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
diclorobromometano de 20 e 40 ng/mL ............................................................................... 78
Tabela 25.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
diclorobromometano de 80 e 125 ng/mL ............................................................................. 78
Tabela 25.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
diclorobromometano de 250 ng/mL..................................................................................... 78
Tabela 26.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
dibromoclorometano de 20 e 40 ng/mL ............................................................................... 79
Tabela 26.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
dibromoclorometano de 80 e 125 ng/mL ............................................................................. 79
Tabela 26.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
dibromoclorometano de 250 ng/mL..................................................................................... 79
Tabela 27.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
tribromometano de 10 e 25 ng/mL....................................................................................... 80
Tabela 27.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
tribromometano de 50 e 75 ng/mL....................................................................................... 80
Tabela 27.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para o
tribromometano de 100 ng/mL ............................................................................................ 80
Tabela 28.1: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de detecção
para triclorometano ............................................................................................................. 81
Tabela 28.2: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de detecção
para diclorobromometano.................................................................................................... 81
Tabela 28.3: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de detecção
para dibromoclorometano.................................................................................................... 81
Tabela 28.4: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de detecção
para tribromometano ........................................................................................................... 82
Tabela 29.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação do
triclorometano..................................................................................................................... 83
Tabela 29.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação do
diclorobrometano ................................................................................................................ 83
Tabela 29.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação do
dibromoclorometano ........................................................................................................... 83
xiii
Tabela 29.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação do
tribrometano........................................................................................................................ 84
Tabela 30: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em segunda
determinação....................................................................................................................... 84
Tabela 31.1: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para triclorometano .......................................................................... 85
Tabela 31.2: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para diclorobromometano ................................................................ 85
Tabela 31.3: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para dibromoclorometano ................................................................ 85
Tabela 31.4: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para tribromometano........................................................................ 85
Tabela 32.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação do
triclorometano..................................................................................................................... 88
Tabela 32.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação do
diclorobromometano ........................................................................................................... 88
Tabela 32.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação do
dibromoclorometano ........................................................................................................... 88
Tabela 32.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação do
tribromometano................................................................................................................... 89
Tabela 33: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em terceira
determinação....................................................................................................................... 90
Tabela 34.1: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em terceira
determinação para triclorometano........................................................................................ 90
Tabela 34.2: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em terceira
determinação para diclorobromometano.............................................................................. 90
Tabela 34.3: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em terceir1
determinação dibromoclorometano...................................................................................... 91
Tabela 34.4: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em terceira
determinação tribromometano ............................................................................................. 91
Tabela 35.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação do
triclorometano..................................................................................................................... 93
Tabela 35.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação do
diclorobromometano ........................................................................................................... 94
xiv
Tabela 35.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação do
dibromoclorometano ........................................................................................................... 94
Tabela 35.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação do
tribromometano................................................................................................................... 94
Tabela 36.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
triclorometano..................................................................................................................... 95
Tabela 36.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
diclorobromometano ........................................................................................................... 95
Tabela 36.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
dibromoclorometano ........................................................................................................... 96
Tabela 36.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
tribromometano................................................................................................................... 96
xv
LISTA DE ABREVIATURAS
ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária
DCBM Diclorobromometano
CCal Curva de calibração
CG Cromatografia gasosa
CQB Controle de qualidade baixo
CQM Controle de qualidade médio
CQA Controle de qualidade alto
CV Coeficiente de variação
DBCM Dibromoclorometano
DESVPAD Desvio padrão
EDS Microssonda de Raio-X Dispersivo
ETA Estação de tratamento de água
FID Detector de ionização de chama
HS-CG “Headspace” – Cromatografia gasosa
LD Limite de detecção
LQ Limite inferior de quantificação
M Molaridade
MEV Microscopia Eletrônica de Varredura
PI Padrão Interno
PP Padrão Primário
r Coeficiente de correlação de Pearson
r
2
Coeficiente de determinação
SPME Microextração em fase sólida
ST Solução de trabalho
TBM Tribromometano
TCM Triclorometano
THM Trihalometano(s)
TTHM Total de trihalometanos
USEPA “U.S. Envinomental Protection Agency”
xvi
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.........................................................................................................................2
2 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................................................6
2.1 Suporte de fibra de vidro ..........................................................................................................6
2.2 Técnicas de deposição - Recobrimento superficial de fibras de vidro ........................................8
2.3 Aplicação e uso da técnica SPME - Micro-Extração em Fase Sólida .......................................14
2.4 Sistema HS-SPME-CG...........................................................................................................19
2.5 Desenvolvimento analítico e validação ...................................................................................20
2.6 Formação de THM’s e seu impacto na saúde pública ..............................................................23
3 OBJETIVOS ...........................................................................................................................28
4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................................30
4.1 MATERIAIS..........................................................................................................................30
4.1.1 Padrões Primários e Secundários .........................................................................................30
4.1.2. Reagentes...........................................................................................................................31
4.1.3. Equipamentos e acessórios .................................................................................................32
4.2. MÉTODOS...........................................................................................................................33
4.2.1. Preparação e fabricação da fibra de vidro, constituído de Li
2
O, ZrO
2
, BaO e SiO
2
...............33
4.2.2. Tratamento de pré-recobrimento da fibra ............................................................................33
4.2.3. Recobrimento da superfície das fibras com ZnO pelos métodos do gel polimérico
inorgânico e orgânico...................................................................................................................34
4.2.4. Descrição geral da técnica analítica ....................................................................................35
4.2.5. Preparação das soluções padrões de trihalometanos ............................................................37
4.2.6. Preparo da solução padrão interno de diclorometano...........................................................37
4.2.7. Preparação das soluções de trabalho de trihalometanos .......................................................37
4.3. Dopagem/fortificação simulando a matriz analítica................................................................41
4.3.1 Tratamento prévio e extração das matrizes analíticas contendo trihalometanos.....................43
4.4. Desenvolvimento do Método Analítico..................................................................................43
4.4.1 Especificidade/Seletividade .................................................................................................44
4.4.2 Linearidade .........................................................................................................................45
xv ii
4.4.3. Limite de Deteção (LD) e Limite Inferior de Quantificação (LQ)........................................45
4.4.4 Precisão e Exatidão/Recuperação.........................................................................................46
4.5. Robustez ...............................................................................................................................47
4.6. Teste de Grubbs ....................................................................................................................47
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................................50
5.1 Fibra de vidro recoberta com ZnO..........................................................................................50
5.1.1 Análise da fibra modificada químicamente recoberta com ZnO por MEV e EDS .................51
5.1.2 Análise da fibra recoberta com ZnO pelo método gel polimérico inorgânico .......................52
5.1.3 Análise da fibra recoberta com ZnO pelo método gel polimérico orgânico ...........................54
5.2 Desenvolvimento do método analítico e otimização................................................................57
5.2.1 Tempo de extração ..............................................................................................................59
5.2.2 Tempo de dessorção ............................................................................................................62
5.2.3 Força Iônica ........................................................................................................................65
5.2.4 Tempo de incubação............................................................................................................68
5.3 Análise quantitativa de THM’s – Desenvolvimento de metodologia analítica..........................71
5.3.2 Especificidade.....................................................................................................................71
5.3.3. Linearidade ........................................................................................................................74
5.3.4 Limite de Deteção (LD) e Limite de Quantificação (LQ) .....................................................81
5.3.5 Precisão e Exatidão .............................................................................................................82
5 CONCLUSÃO.........................................................................................................................98
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................101
7 APENDICE ...........................................................................................................................106
APENDICE 1: Mapa da cidade de Toledo, referente aos pontos de coleta na Vila Pioneiro,
Industrial e Becker de amostras reais, para determinação de trihalometanos................................ 106
APENDICE 2: Cromatogramas dos parâmetros de estudo do tempo de sorção/extração com
nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área....................................................................107
APENDICE 3: Cromatogramas dos parâmetros de estudo do tempo de sorção/extração com
nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área....................................................................108
APENDICE 4: Cromatogramas dos parâmetros de estudo do tempo de dessorção com
nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área....................................................................110
xv iii
APENDICE 5: Cromatogramas dos parâmetros de estudo da força iônica do meio com
nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área....................................................................112
APENDICE 6: Cromatogramas dos parâmetros de estudo do tempo de incubação com
nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área....................................................................115
APENDICE 7: Concentrações e respostas obtidas para os THM’s nos parâmetros de
especificidade, linearidade e precisão e exatidão em primeira determinação ...............................117
APENDICE 8: Cromatogramas dos parâmetros de especificidade, linearidade e precisão e exatidão
em primeira determinação com nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área ...................118
APENDICE 9: Concentrações e respostas obtidas para os THM’s nos parâmetros de precisão e
exatidão em segunda determinação ............................................................................................ 135
APENDICE 10: Cromatogramas dos parâmetros de precisão e exatidão em segunda determinação
com nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área. ...........................................................136
APENDICE 11: Concentrações e respostas obtidas para os THM’s nos parâmetros de precisão e
exatidão em terceira determinação..............................................................................................144
APENDICE 12: Cromatogramas dos parâmetros de precisão e exatidão em terceira determinação
com nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área. ...........................................................145
1
INTRODUÇÃO
2
1 INTRODUÇÃO
O elemento silício não ocorre naturalmente, mas constitui aproximadamente
25,7% da crosta terrestre, sendo o segundo elemento mais abundante depois do
oxigênio. Ele ocorre sob a forma de dióxido, sílica, e numa variedade enorme de
silicatos. Assim o silício ocupa uma posição de destaque no mundo mineral da mesma
maneira como o carbono no mundo biológico (HOUSECROFT, 2001).
O composto dióxido de silício, SiO
2
, denominado sílica pode ser cristalino (na
forma de quartzo ou terra de diatomácea) ou amorfo (na forma de sílica gel). A sílica
gel é um polímero inorgânico inerte, amorfo, resistente, com alta porosidade com
infinitas aplicações tecnológicas como fabricação de vidros, cerâmicas, isolantes
térmicos, silicones, etc (PRADO, 2005).
A presença de grupos silanóis na superfície da sílica gel permite sua
modificação química para obtenção de novos materiais, onde atualmente, uma das mais
recentes aplicações da mesma é na obtenção de fibras de vidro para o uso na técnica de
micro-extração em fase sólida (SPME acrônimo das iniciais em língua inglesa de “Solid
phase micro-extration”).
Atualmente a técnica analítica por SPME vem se mostrando uma das mais
promissoras, frente às técnicas de extração tradicionalmente utilizadas para concentrar
analitos, como a extração líquido-líquido, extração em fase sólida e outras normalmente
utilizadas como precipitação de proteínas. A principal vantagem da SPME é a
dispensação da utilização de solventes para extração da amostra, não gerando resíduos e
monstrando-se com uma alta sensibilidade e repetibilidade dos resultados com
reduzidos volumes de amostra, aliada a técnicas instrumentais poderosas como a
cromatografia gasosa e líquida (LANÇAS, 2004).
A SPME é baseada no estabelecimento de um equilíbrio entre o analito e fibra
de sílica (fibra de vidro) recoberta com uma fase estacionária, a qual pode ser um
polímero líquido, um sorvente sólido ou uma combinação de ambos (SILVEIRA, 2005).
Uma grande vantagem das fibras químicamente modificadas, é o seu uso para detecção
dos mais variados analitos com alta seletividade, se considerada a potencialidade dos
recobrimentos que podem ser suportados sobre a superfície da sílica.
No entanto, a principal desvantagem é a pequena variedade de fases
estacionárias disponível comercialmente, com recobrimentos basicamente constituídos
de polímeros orgânicos como polidimetil–siloxano (PDMS), Carboxen® (CAR, peneira
de carbono molecular) e Carbowax® (CW, polietileno glicol) ou como misturas de mais
3
de um recobrimento (SILVEIRA, 2005). A utilização deste tipo de recobrimento é
limitada basicamente pelas temperaturas de decomposição destes materiais, além de
tempos de uso menores, decorrentes basicamente desta instabilidade térmica.
Estudos recentes desenvolvidos com recobrimento utilizando óxidos
inorgânicos, solucionam este problema, pois estes possuem alta estabilidade térmica e
conseqüentemente apresentam maior durabilidade frente aos recobrimentos orgânicos.
O grande número de trabalhos usando-se recobrimentos orgânicos em análises de
amostras como vinhos, alimentos, carnes, gases, drogas, poluentes e VOCs (volatile
organic compounds), se comparado com recobrimentos de óxidos inorgânicos, se deve
ao fato que aqueles materiais estão disponíveis comercialmente, enquanto que os óxidos
inorgânicos, estão em fase de desenvolvimento, não estando ainda disponíveis no
mercado.
O presente trabalho apresenta os resultados de uma fibra de vidro modificada
químicamente baseada no sistema Li
2
O-ZrO
2
–BaO-SiO
2
,
que serviu como suporte para
modificação química superficial com o óxido inorgânico ZnO (óxido de zinco) pelos
métodos do gel polimérico inorgânico e do orgânico (método dos precussores
poliméricos), utilizando acetato de zinco como reagente precursor. Amostras dos
materiais obtidos depois da modificação superficial com ZnO foram caracterizadas por
Microscopia Eletrônica de Varredura ( MEV) e Microssonda de Raio-X Dispersivo
(EDS).
As fibras químicamente modificadas foram submetidas a testes analíticos
qualitativos utilizando a técnica de HS-SPME-CG, onde avaliou–se a capacidade
adsorvente do recobrimento, estudando a seletividade e sensibilidade analítica da
mesma, frente aos trihalometanos (THM’s).
Os THM’s são substâncias orgânicas, subprodutos de cloração, originadas
basicamente das reações entre o cloro, utilizado em Estações de Tratamento de Água
(ETA’s) e as substâncias húmicas (ácidos húmicos e fúlvicos) presentes nas águas de
mananciais e rios utilizados para o abastecimento público (MACEDO et al, 1999).
Desta forma, associa-se diretamente à formação dos THM’s ao uso de cloro na água,
onde os quatro mais frequentes THM’s que ocorrem são: clorofórmio,
bromodiclorometano, diclorobromometano e bromofórmio (PARDO, 1996).
É importante salientar que houve uma diminuição de doenças epidemiológicas,
relacionadas a água, como o coléra, que foi até eliminado após a utilização de agentes
clorantes. No entanto, desde o início de sua utilização até os dias atuais, tem-se uma
4
imensa preocupação com possíveis riscos dos produtos de reação do cloro aos seres
humanos. Estudos realizados com morbidade, câncer e mortalidade ligados aos THM’s
não são estatisticamente conclusivos, mas sugerem um elevado risco com exposição a
longo prazo.
Diante disso, observa-se a importância do monitoramento periódico da
concentração de THM’s em água para o abastecimento público e a importância do
desenvolvimento de metodologias analíticas capazes de suprir a seletividade e
sensibilidade exigidas pelas análises.
5
REVISÃO DA LITERATURA
6
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Suporte de fibra de vidro
O elemento silício não ocorre naturalmente, mas constitui cêrca de 25,7% da
crosta terrestre, sendo o segundo elemento mais abundante depois do oxigênio. Em
quase todos seus compostos, o silício tem número de coordenação quatro, praticamente
nunca tem número de coordenação menor e ocasionalmente tem número de
coordenação maior. Ele ocorre sob a forma de dióxido, sílica, e numa variedade enorme
de silicatos, ocupando uma posição de destaque no mundo mineral com diversas
aplicações tecnológicas em eletrônica, obtenção de aço, etc. (HOUSECROFT, 2001 e
JOLLY, 1966)
O dióxido de silício, SiO
2
, é comumente chamado de sílica sendo abundante na
forma de areia, quartzo em sua forma cristalina, enquanto sua forma amorfa e chamada
de sílica gel. A sílica vítrea tem baixo coeficiente de expansão térmica, é resistente ao
choque e muito transparente a luz visível e ultravioleta. Assim, é utilizada na
monofatura de vidrarias transparente de laboratório, em componentes ópticos, tais como
lentes, prismas e cubetas para espectrofotômetros UV-visível. A sílica gel é amorfa e
muito porosa, sendo obtida por desidratação do ácido silícico, podendo conter até 4% de
água. É muito usada como agente secante, catalisador e em cromatografia para
empacotamento de colunas (LEE, 1999).
A presença de grupo silanóis na superfície da sílica-gel, permite sua modificação
química, no sentido de produzir novos materiais com outras aplicações tecnológicas
diversas (PRADO, 2005). Em sua composição são encontrados grupos siloxanos (Si-O-
Si) e grupos silanóis (Si-OH) distribuídos interna e externamente. Quando atividados
por temperatura ou hidrólise, os hidrogênios dos grupos silanóis possuem alta
capacidade reativa com alcóxidos metálicos e halóides, ligando-se covalentemente, por
exemplo, e resistindo à remoção da superfície da sílica gel, mesmo se lavados com
soluções orgânicas ou aquosas (SILVEIRA, 2005).
Geralmente, os vidros comuns têm sua matriz constituída por sílica, utilizada em
grande escala para este fim, pelo baixo custo. No entanto, atribui-se a misturas por ela
utilizadas, ponto de fusão elevado, de aproximadamente 1700° C, encarecendo o
processo de obtenção do vidro. Todavia, se dopada com outros óxidos, fornece ao
material final, propriedades diferenciadas, como por exemplo, a adição de óxidos
alcalinos (Li
2
O) causando uma diminuição na temperatura de fusão para
7
aproximadamente 1000 °C, deixando o vidro com aspecto claro e facilitando sua
obtenção. Ainda assim, pode-se melhorar as propriedades térmicas, mecânicas e a
resistência química pela utilização de óxidos que atuam como agentes nucleantes tais
como: ZrO
2
, Nb
2
O
5
, TiO
2
(CAMPOS, 2002).
Os materiais de vidro constituídos de sílica são altamente sensíveis a choques
térmicos, devido ao baixo coeficiente de expansão térmica. Diante disso, o
desenvolvimento de materiais vítreos e vítro-cerâmicos alternativos tem influenciado na
obtenção de novos tipos de vidros e nas técnicas de produção.
No presente trabalho explora-se em especial, a associação entre os óxidos Li
2
O
-
ZrO
2
– BaO - SiO
2
que conferem ao material final propriedades relativamente
otimizadas, como alta resistência mecânica, abrasiva e a choques térmicos, além de
dureza superficial elevada e a diminuição do coeficiente de expansão térmica. Estas
propriedades são devidas a composição e a mistura dos óxidos onde:
ZrO
2
- fornece ao material resistência mecânica, aumentando sua dureza,
proporcionando ao material uma resistência a choque superior a da cerâmica contendo
mulita e alumina, com dureza Mohs aproximadamente em 7,5, colocando-se entre o
quartzo e o topázio (CAMPOS, 2002).
BaO – diminui a temperatura de cristalização do material, facilitando o processo de
obtenção e o processo de nucleação. Esta propriedade é obtida pela adição de óxidos
alcalinos terrosos, principalmente o óxido de bário, que facilita o processo de nucleação
e diminui a temperatura de cristalização (TAHAN, 1996).
Li
2
O – diminui a temperatura de cristalização do material facilitando o processo de
obtenção do material vítreo (CAMPOS, 2002).
Novos suportes vítreos são estudados e utilizados devido ao baixo custo da
sílica gel, e a variedade de possibilidades de modificação com outros óxidos, na
obtenção de novos materiais. Estes fatores, aliados a possibilidade de modificação
superficial com óxidos, polímeros orgânicos entre outros, vêm atraindo o interesse para
o desenvolvimento de novas técnicas de deposição, a fim de entender os processos
envolvidos durante a formação de um filme modificador e as propriedades finais do
material, além do desenvolvimento de novas técnicas analíticas.
8
2.2 Técnicas de deposição - Recobrimento superficial de fibras de vidro
Os substratos geralmente utilizados para a preparação das fibras são compostos
inorgânicos como sílical gel, alumina e zeólitas, onde a sílica gel é normalmente
utilizada por preencher a maioria dos requisitos exigidos como elevada porosidade. A
sílica gel pode ser modificada por vários óxidos, dentre eles pode-se citar: Sb
2
O
5
,
Nb
2
O
5
, TiO
2
e Al
2
O
3
, sendo que a mobilidade dos óxidos na superfície da sílica, quando
submetidas ao tratamento térmico, depende do metal e da energia de ligação (Si-O-M)
(SILVEIRA, 2005).
Os óxidos dispersos na superfície da fibra de vidro quimicamente modificada
são caracterizados como óxidos metálicos coordenativamente insaturados (sítios ácido
de Lewis) e por sítios ácidos de Bronsted, principalmente, devido aos grupos M-OH,
estes podem absorver muitas espécies moleculares que podem ser imobilizadas por
ligações covalentes ou interações eletrostáticas (DENOFRE, 1991).
Estudos para o desenvolvimento de novos recobrimentos com óxidos metálicos
sobre a superfície de substratos, com características de grande resistência e elevada
porosidade, é uma alternativa analítica para confecção de fibras com fase estacionária
seletiva, para determinados analitos de interesse. Isso dependente das interações
envolvidas no processo de sorção/dessorção para qualquer técnica analítica.
A SPME tornou-se uma técnica atrativa, não somente por causa de sua alta
eficiência em extração, economia de tempo e de solvente, mas sim devido ao seu fácil
acoplamento com técnicas analíticas de separação poderosas como a cromatografia
gasosa e líquida, onde o resultado de uma extração que usa SPME depende das
características químicas e físicas das fibras tais como a natureza da área da matriz, da
porosidade e da superfície (CARASEK, 2005).
A maioria dos recobrimentos metálicos sobre a sílica, SiO
2
/M
x
O
y
, tem sido
preparada utilizando-se reações catalíticas. Mesmo considerando a sílica um material
inerte, os grupos silanóis e siloxanos permitem que várias técnicas, classificadas de
acordo com a fase do meio contendo o precursor, conforme Figura 1, passam ser usadas
para este fim. No entanto, as limitações quanto à disponibilidade e a toxidade de alguns
reagentes precursores são algumas das desvantagens de alguns métodos, principalmente
por deposição de vapores químicos (OLIVEIRA, 2005).
As técnicas de deposição em fase líquida geralmente envolvem a dissolução de
um precursor em um solvente adequado, seguido de sua deposição na superfície do
9
substrato e subseqüente evaporação controlada do solvente e/ou tratamento térmico.
Atualmente a utilização de precursores em fase líquida apresenta um grande número de
vantagens sobre as demais rotas de deposição gasosa por CVD (Deposição de vapor
químico) e PVD (Deposição de vapor físico) e sólida (Deposição de partículas), por
vários motivos como (OLIVEIRA, 2005):
a) grande variedade de precursores disponíveis;
b) estruturas complexas (ou partículas) podem ser obtidas em solução e depositadas
sobre o substrato;
c) os equipamentos necessários para a deposição são mais simples e baratos que os
análogos para a deposição a partir de precursores gasosos;
Fonte: Adaptada de DENOFRE, 1991 e OLIVEIRA, 2005.
Figura 1: Classificação de técnicas de deposição a partir do seu precursor
sólido, líquido ou gasoso
As técnicas de deposição em fase líquida estão baseadas no processo sol–gel,
fornecendo uma variedade de aplicações em diferentes áreas do conhecimento para uma
série de materiais, tais como fibras, vidros e filmes finos em especial, atraíndo a atenção
devido à formação de poros em sua estrutura, os quais podem originar sensores
químicos e membranas seletivas.
O processo sol-gel (PSG) é conhecido pelos químicos a mais de um século, e
em 1939 foi empregado pela primeira vez em escala industrial para aplicação de óxidos
sobre vidros. Na mesma época, Kistler em seu trabalho pioneiro, mostrou que a
estrutura do gel não é destruída quando a secagem é efetuada em condições
supercríticas. No final dos anos 60, Dislich mostrou a viabilidade de preparar vidros
multicomponentes controlando–se a taxa das reações de hidrólise e condensação de
alcóxidos durante a transição sol–gel, onde desde então, seu uso vem sendo empregado
em diversas áreas tecnológicas (HIRATSUKA, 1995).
10
As tecnologias empregadas no PSG basicamente são resumidas em três
métodos:
1) sol-gel coloidal;
2) gel polimérico inorgânico derivado de compostos organometálicos ou metalorgânico;
3) gel polimérico orgânico (precursores poliméricos);
A rota de sol-gel coloidal (1) envolve a dispersão de partículas coloidais com
diâmetros da ordem de 1-100 nm num meio líquido para formar um “sol” e esse fluido
“sol” é convertido num “gel”. A gelação, nesse caso, é controlada por interações
eletrostáticas entre as partículas coloidais no sol. Neste método as interações
interpartículas são interações físicas.
O método do gel polimérico inorgânico (2) baseia-se na dissolução de
compostos organometálicos num solvente apropriado, seguindo-se uma série de reações
químicas de hidrólise, condensação e polimerização para produzir um gel com uma rede
inorgânica contínua. Os géis poliméricos inorgânicos são obtidos, basicamente, de duas
formas: (a) de alcóxidos metálicos estabilizados num meio orgânico livre de água ou (b)
de quelatos metálicos estabilizados mesmo em soluções aquosas, (KAKIHANA, 1996
apud ZANETTI 2001), conforme Figura 2.
Fonte: Adaptado de KAKIHANA, 1996
Figura 2: Esquema ilustrativo do processo de gelatinização para sistemas
a) coloidais e b) poliméricos
O método do gel polimérico orgânico (3) baseia-se na formação de uma rede
polimérica orgânica, que envolve a preparação de uma solução viscosa que é convertida
num gel termoplástico, com a concentração dessa solução. O objetivo é reduzir a
11
mobilidade dos cátions distribuindo-os homogeneamente na cadeia polimérica. Um
exemplo representativo dessa abordagem do método sol-gel é o método PECHINI. Esse
método foi idealizado por PECHINI na década de 60, baseando-se na formação de um
polímero, no qual estão incorporados os cátions metálicos distribuídos
homogeneamente na cadeia polimérica, como mostra o esquema da Figura 3.
Fonte: Adaptado de ZANETTI, 2001
Figura 3: Reações básicas envolvidas no processo de PECHINI
A preparação de óxidos através do processo sol-gel é baseada em reações de
polimerização inorgânicas de alcóxidos de diferentes metais, onde uma solução do
precursor molecular é convertida por uma reação química em um sol ou um gel que ao
secar, resulta em material sólido. Isto permite a produção de materiais de alta pureza a
baixas temperaturas e com diferentes composições, microestruturas entrelaçadas e com
maior homogeneidade química. Além disso, podem ser obtidos filmes ou fibras
diretamente de sóis ou géis utilizando-se das técnicas como “dip-coating”, “spin-
coating” e “spray-drying”, apenas variando a forma de deposição sobre a superfície do
suporte fornecendo materiais com propriedades variadas (NASSAR, 2003).
A técnica “dip-coating”, (Figura 4), produz o crescimento de filmes finos a
partir de precursores, cujo princípio de funcionamento consiste em se mergulhar
perpendicularmente o substrato dentro da solução contendo o precursor e depois retirá-
lo da mesma. O processo de inserção e retirada do substrato na solução deve ser
realizado com velocidade controlada e constante e sem nenhum tipo de vibração ou
interferência externa, de modo a garantir a deposição de um filme homogêneo. O tempo
de permanência do substrato na solução, anteriormente à sua retirada, também é um
12
fator de controle importante. Isto significa que para se obter filmes de qualidade, além
das características do substrato e da solução precursora (solvente, concentração,
viscosidade, tipo de precursor, etc.), é necessária a utilização de um equipamento que
promova a inserção e a retirada do substrato com alta estabilidade, com controle fino da
velocidade e livre de vibrações conforme mostrado na Figura 12 (metodologia
emersão/imersão) (OLIVEIRA, 2005).
Fonte: NASSAR, 2003
Figura 4: Representação esquemática do processo
de obtenção de filmes por “dip-coating”
O método de “spin-coating”, Figura 5, resume-se em depositar gotas da solução
inicial do alcóxido sobre um substrato que apresenta um movimento de rotação. A
evaporação dos solventes mais voláteis no momento da deposição permite acelerar os
processos de hidrólise e condensação iniciados com o contato com a umidade do ar
ambiente (NASSAR, 2003).
Fonte: NASSAR, 2003
Figura 5: Representação esquemática do processo
de obtenção de filmes por “spin-coating”
13
Em trabalhos com deposição de precursores de acetato de zinco na utilização da
rota sol-gel para a síntese de deposição de película fina de ZnO, apresentam graves
problemas, um deles é a natureza insolúvel de alcóxidos de zinco na maioria dos álcoois
(KAMALASANAN, 1996).
Entretanto, há alguns relatos da preparação de extratos de acetato de zinco no
álcool etílico absoluto e di-idratado. Porém, observou-se que os sois preparados do
acetato do zinco di-idratado nos álcoois não se coagulam corretamente com a adição de
água, que é essencial para o processamento sol-gel. Kamalasanan e colaboradores
relatam a preparação de películas finas de óxido de zinco da alta qualidade como um
solenóide, preparadas com acetato do zinco em dietilenoglicol, n-propanol e
trietilamina, onde a solução precursora apresentou-se altamente molhável e sensível na
forma de um gel “grosso” na adição de água (KAMALASANAN, 1996).
O método idealizado por PECHINI consiste na formação de um quelato entre
o ácido cítrico e um cátion metálico. Com a adição do etilenoglicol, ocorre uma reação
de esterificação, pela reação do ácido carboxílico e do poliálcool, formando um
poliéster. Nesse processo, o ácido cítrico é o agente quelatante e o etilenoglicol o agente
polimerizante, onde também pode ser utilizado alternativamente como agente
polimerizante a etilenodiamina. O método Pechini é simples e também muito versátil.
Pode ser usado para formação de óxidos mistos, pois possibilita uma homogeneização
muito eficiente da solução, além de ser usado também como método para obtenção de
filmes.
O método de gel polimérico inorgânico (estabilizado em água) e o método de
Pechini são fortes substitutos para os métodos de produção de óxidos por reação sólida
e para o método gel polimérico orgânico estabilizado em meio não aquoso, que
demandam alta energia e a necessidade de fornos de elevada sofisticação ou necessitam
de reagentes precursores secos, que as vezes são de difícil obtenção, devido à alta
reatividade dos haletos metálicos que são usados como precursores para os alcóxidos
metálicos.
A procura de métodos menos agressivos e que demandem cada vez menos
energia para a síntese de filmes e óxidos metálicos, é um dos grandes atrativos destas
técnicas, pois estas, além de necessitarem de reagentes precursores simples, se
comparadas com reagentes utilizados para CVD (Deposição de Vapor Químico) e MOD
(Decomposição de Metalorgânico), requerem pouco cuidado durante a manipulação e a
síntese.
14
2.3 Aplicação e uso da técnica SPME - Micro-Extração em Fase Sólida
A técnica de SPME vem sendo extensamente investigada como uma alternativa
simples, versátil e de baixo custo para a preparação de amostras, para análise por
cromatografia gasosa (VALENTE, 1998) . Esta técnica foi desenvolvida por
Pawlinszyn, onde em sua forma original baseia-se na sorção dos analitos por uma fibra
de sílica modificada quimicamente.
Em uma extração por SPME, as moléculas do analito têm de se deslocar da
matriz e penetrar no recobrimento, vencendo resistências de transferências de massa, até
que se estabeleça um equilíbrio de partição (ou de adsorção, para o caso de
recobrimento sólidos) do analito entre a fibra e o meio que a envolve, baseando-se na
cinética de transferência de massa entre as fases, e na termodinâmica que descreve o
equilíbrio de partição do analito entre elas (VALENTE, 2000).
Propostas da literatura indicam que, em SPME, não ocorre extração exaustiva,
mas sim um processo baseado em equilíbrios simultâneos em sistemas multifásicos
(LANÇAS, 2005). Um sistema trifásico ideal simples é o de uma fibra mergulhada
numa matriz aquosa ou com um “headspace”; sistemas reais são mais complexos pois,
nem o “headspace” nem a matriz são soluções ideais e os analitos podem interagir entre
si, com as paredes do frasco e, eventualmente, com o bastão de sílica fundida da fibra
(VALENTE, 2000) .
Os fundamentos da distribuição de massas na extração podem ser descritos a
partir do que ocorreria num sistema ideal trifásico: antes da extração, n
0
moles do
analito estariam presentes, com uma concentração C
0
, em um volume V
m
da matriz,
quando completada a extração, os n
0
moles se distribuiriam entre as fases, isto é, n
e
m
na
matriz aquosa (
e
equilíbrio), n
e
h
no “headspace” e n
e
f
na fibra. A conservação de
massa no processo é expressa como (VALENTE, 2000) :
A Equação 2 correlaciona as constantes de distribuição fibra-matriz, K
fm
=
C
e
f
/C
e
m
, fibra-“headspace”, K
fh
= C
e
f
/C
e
h
e “headspace”-matriz, K
hm
= C
e
h
/C
e
m
. Esta
equação é obtida da Equação 1 com as substituições dos volumes e concentrações das
fases em equilíbrio, respectivamente para a matriz, o “headspace” e a fibra, V
e
m
(Volume em equilíbrio na matriz) e C
e
m
(Concentração em equilíbrio na matriz) V
e
h
(Volume em equilíbrio no “headspace”) e C
e
h
(Concentração em equilíbrio no
15
“headspace”), V
e
f
(Volume em equilíbrio na fibra) e C
e
f
(Concentração em equilíbrio
na fibra):
Após substituição das constantes de distribuição e da Equação 2 na Equação 1 e
rearranjos algébricos, obtém-se a Equação 3, que fornece a quantidade de analito
extraído no sistema em equilíbrio.
Assim, a Equação 3 correlaciona a quantidade extraída do analito com os
parâmetros fundamentais dos equilíbrios simultâneos e descreve o aspecto
termodinâmico da SPME. Contudo, a Equação 3 não se relaciona com o intervalo de
tempo necessário para atingir o equilíbrio. Este intervalo de tempo, que é fundamental
do ponto de vista experimental, depende das dificuldades de transferência de massa no
sistema. No entanto, estudos realizados por Ai. Jiu demonstraram um modelo
matématico da dinâmica do processo de adsorção, em condições de agitação
experimental, que análises quantitativas por SPME podem ser efetuadas antes de se
atingir o equilíbrio de extração (AI. J, 1997).
Pawliszyn na década de 90, estudou a relação linear entre as quantidades
sorvidas na fase estacionária e a concentração da amostra para três analitos diferentes
tricloroetano, tricloroeteno e percloroetileno, onde este se baseou na partição dos
analitos entre a fase aquosa e orgânica expressa pela constante de distribuição K
(LANÇAS, 2005):
Sendo C
f
a concentração na fibra e C
aq
, a concentração na fase aquosa,
semelhante ao modelo usado em “headspace” para descrever a quantidade do analito
extraída por fenomênos de partição.
Do ponto de vista instrumental, a técnica SPME é relativamente simples, e em
sua forma original, baseia-se na sorção dos analitos por uma fibra de sílica modificada
quimicamente, com posterior dessorção térmica dos analitos conforme Figura 6 e 7
(LANÇAS, 2005).
16
Fonte: Adaptada da SUPELCO Boletim 928, 2001.
Figura 6: Procedimento de extração/sorção por HS-SPME
Fonte: Adaptada da SUPELCO Boletim 928, 2001.
Figura 7: Procedimento de dessorção térmica por HS-SPME-CG
O dispositivo SPME representado na Figura 8, consite em uma fibra de sílica
fundida com diâmetro variável e comprimento total aproximado de 10 cm e exposição
fixa ou variável conforme necessidade analítica. Por adsorção química a superfície da
17
fibra de sílica é recoberta com um sólido adsorvente, onde o conjunto final obtido, fibra
de vidro mais recobrimento, denomina-se fibra de vidro para SPME. Este conjunto
apresenta um elevado custo para o preparo/produção, devido as várias etapas que
envolvem seu preparo e a tecnologia inovadora, em muitos casos, para novos
recobrimentos empregados (SILVEIRA, 2005).
A fibra de vidro para SPME por ser muito frágil, é conectada ao orifício de um
tubo hipodérmico, o qual é protegido por um tubo de aço. Este dispositivo apresenta na
extremidade oposta ao tubo hipodérmico uma rosca, onde se faz a adptação ao “holder”,
permitindo que a fibra possa ser exposta e retraída para dentro do tubo de aço, a fim de
realizar o processo de sorção e proteção da fibra durante as operações que possam
danificá-la.
Fonte: Adaptada da SUPELCO Boletim 928, 2001
Figura 8: Dispositivo SPME com conjunto de dispositivo acoplado ao adaptador tipo
seringa “Holder” comercializado pela Supelco
Na Figura 9 estão representados o modo de extração para SPME por
“headspace”. No entanto, além deste, existem os modos de extração direto e indireto.
Ambos os processos de amostragem podem ser empregados para análises por SPME,
porém, existem algumas condições específicas para o uso de cada uma separadamente,
conforme Tabela 1.
18
Fonte: Adaptada da SUPELCO Boletim 928, 2001 e própria.
Figura 9: Modos de extração para SPME
Tabela 1: Seleção do modo de operação em SPME
Modo Característica do analito Matrizes típicas
Direto Volatilidade média e baixa Amostras gasosas; líquidas
Headspace Volatilidade média e alta Amostras líquidas; sólidas
Indireto Volatilidade baixa Amostras complexas
Fonte: LANÇAS, 2005
No modo de extração direto a fibra é inserida diretamente na amostra líquida ou
gasosa, onde, para acelerar o processo, emprega-se agitação mecânica, a fim de
transportar os analitos do meio da solução para as vizinhanças da fibra (LANÇAS,
2005). No modo de extração por “headspace” a amostra líquida ou sólida é adicionada
em uma cuba de volume variável de 10-40 mL sob agitação e temperatura programadas.
Assim os analitos são transportados da matriz (sólida ou líquida) para a fase gasosa até
atingir o equílibrio entre as fases gasosa e a matriz, então a fibra é inserida, de forma
suspensa na região de confinamento da amostra, onde os analitos atingem a superfície
da fibra ocorrendo o processo de sorção analito/fibra. No modo de extração indireto
utiliza-se uma membrana protetora sobre a fibra, a fim de protegê-la, no caso de análises
de amostras complexas extremamente sujas, como fluídos biológicos (LANÇAS, 2005).
19
O modo de extração direto somente é realizado em amostras extremamentes
limpas. No caso de haver presença de resíduos com elevada massa molecular
(substâncias húmicas, amostras biológicas) ou baixa volatilidade, utiliza-se o modo
“headspace”. Este modo é aplicado para proteger a fibra de possíveis danos provocados
pelos interferentes que comprometem a qualidade das análises. No entanto, para
amostras complexas extremamente sujas em que se tem a presença de vários
interferentes incorporados, é indicado o uso do modo indireto.
2.4 Sistema HS-SPME-CG
O desenvolvimento original da SPME teve por objetivo o preparo de amostras
para análise em CG. Assim, o sistema original consistiu em uma seringa de
cromatografia adaptada para introduzir a fibra no injetor do CG. Pouco tempo depois
dessa etapa inicial de desenvolvimento da técnica, uma versão mais robusta do
dispositivo para acomodar a fibra durante as várias etapas envolvidas na extração e
análise foi desenvolvida e passou a ser comercializada (LANÇAS, 2004).
Um arranjo típico para SPME é ilustrado na Figura 10.
Fonte: Adaptado de LANÇAS, 2004 & Própria.
Figura 10: Arranjo experimental típico para SPME
20
As etapas de A a C correspondem ao processo de sorção, onde ocorre a
transferência dos analitos da amostra original para a fibra. Nas etapas de D a F ocorre o
processo de dessorção térmica, ilustrando a tranferência dos analitos da fibra para a
coluna cromatográfica conforme etapa E, Figura 10.
A etapa A corresponde à introdução do dispositivo contendo a fibra na cuba de
“headspace”, com a solução do analito em equilíbrio com sua fase gasosa. Na etapa B, a
fibra é exposta na fase gasosa pelo tempo escolhido para sorção do analito. Na etapa C,
a fibra é retraída para dentro do dispositivo e, na etapa D o sistema é removido da
amostra e inserido no injetor do CG. Na etapa E, a fibra é exposta no injetor para a
dessorção térmica, transferindo os analitos da fibra para a coluna cromatográfica. Na
etapa F, a fibra é retraída para dentro do dispositivo. Concluíndo a etapa de
transferência, a coluna é aquecida conforme programa de temperatura desejado para
separação.
Para o equipamento de CG tem-se seis especificações básicas, representadas na
Figura 10, que são:
1 – Reservatório de Gás/controle de vazão de gás;
2 – Injetor/Vaporizador da amostra;
3 – Forno para coluna e coluna cromatográfica;
4 – Detector FID ou ECD;
5 – Amplificação de sinal/Eletrônica de tratamento de sinal;
6 – Registro de sinal/Registrador ou computador;
Na cromatografia a gás, o analito gasoso é transportado através da coluna por
uma fase gasosa móvel geralmente He, N
2
ou H
2
, conhecida como gás de arraste, onde o
analito é diretamente adsorvido sobre partículas sólidas da fase estacionária. A maioria
das análises é realizada em colunas capilares estreitas e compridas, feitas de sílica
fundida (SiO
2
) e recobertas com poli-imida (um plástico capaz de resistir a até 350º C)
para suportar e proteger a coluna. Estas colunas apresentam diâmetros internos entre
0,10 a 0,53 mm e comprimentos entre 15 a 100 metros, onde quando comparadas com
colunas empacotadas, as capilares usadas em CG oferecem maior resolução, menor
tempo de análise, maior sensibilidade e menor capacidade de amostra (HARRIS, 2005).
2.5 Desenvolvimento analítico e validação
Em SPME o número de parâmetros experimentais a serem otimizados e
controlados é superior aos de extração por fase sólida e extração líquido-líquido, onde
21
os principais fatores que afetam a eficiência de extração são escolha do revestimento da
fibra, temperatura de extração, tempo de extração, pH, velocidade de agitação, força
iônica do meio e tempo de dessorção (LANÇAS, 2004). Estes fatores devem ser
avaliados durante o desenvolvimento do método, aliado ao parâmetro de robustez, a fim
de verificar as condições ideais de extração e determinar o quanto o método é robusto
frente a pequenas variações experimentais que possam ocorrer durante as análises.
Em métodos cromatográficos, deve-se tomar as precauções necessárias para
garantir a pureza dos picos cromatográficos. A utilização de testes de purez a de pico
(por exemplo, com auxílio de detector de arranjo de fotodiodos ou espectrometria de
massas) é interessante para demonstrar que o pico cromatográfico é atribuído a um só
componente.
O objetivo de uma validação é demonstrar que o método é apropriado para a
finalidade pretendida, ou seja, a determinação qualitativa, semi-quantitativa e/ou
quantitativa do analito de interesse. A validação deve garantir, por meio de estudos
experimentais, que o método atenda às exigências das aplicações analíticas, assegurando
a confiabilidade dos resultados. Para tanto, deve apresentar especificidade, linearidade,
recuperação, precisão, sensibilidade, limite de quantificação e exatidão adequados à
análise (BRASIL, 2003).
A especificidade é avaliada fazendo a comparação da matriz isenta do analito de
interesse com a amostra dopada/fortificada ou não, e com o padrão interno do analito.
Ausência de interferentes no mesmo tempo de retenção que o analito e padrão interno
devem ser garantidos, para assegurar a confiabilidade do método (FERREIRA, 2006).
A linearidade de um método avalia a capacidade do mesmo demonstrar se seus
resultados são diretamente proporcionais a concentração do analito na amostra, dentro
da faixa de concentração de trabalho pretendida. Deve-se determinar experimentalmente
um relação matemática entre o sinal obtido e a concentração do analito, representada
por uma equação linear y = ax + b, comumente conhecida como curva de calibração ou
analítica. A partir dos pontos experimentais estima -se os valores dos coeficientes
angular e linear (a e b) e o coeficiente de correlação (r), utilizando o método de
regressão linear. Este coeficiente permite avaliar a qualidade da curva analítica obtida,
onde valores acima de 0,99 são permitidos para métodos analíticos. No entanto quanto
mais próximo de 1,0 menor será a dispersão dos dados obtidos e melhor a qualidade da
curva analítica obtida (LANÇAS, 2005).
22
O LD é a menor concentração que pode ser detectada pelo método analítico,
porém não pode ser quantificada com a precisão e exatidão desejada. A obtenção do LD
pode ser obtida pelo método visual utilizando uma solução padrão do analito de
interesse até a visualização da menor concentração visível na qual pode-se distinguir o
sinal do ruído. Neste caso, aceita-se o sinal do ruído da amostra branco e o sinal do
analito no mesmo tempo de retenção da amostra branco, admite-se normalmente uma
relação sinal/ruído de 3:1. O mesmo procedimento de relação sinal ruído pode ser usado
em método baseado nos parâmetros da curva de calibração (LANÇAS, 2005).
O LQ representa a menor concentração do analito que pode ser quantificada com
precisão e exatidão aceitáveis, onde os critérios de aceitação variam de acordo com o
nível de concentração exigidas no método e as necessidades do método. Para avaliação
deste parâmetro pode ser estabelecido pelos mesmos métodos do limite de detecção
(método visual, método sinal/ruído e método baseado em curva de calibração). No
entanto a relação sinal ruído admitida para este método é de 1:10 (LANÇAS, 2005).
A precisão avalia a concordância dos resultados obtidos para uma mesma
amostra em ensaios diferentes. Ela é avaliada pelo desvio padrão absoluto (s) e pelo
desvio padrão relativo (RSD) ou coeficiente de variação (CV):
(5)
RSD (%) ou CV (%) = ( s / ) x 100
onde:
x = média aritmética amostral
s = desvio padrão absoluto
n = número de amostras (determinações)
A precisão é considerada em três níveis:
- Repetibilidade: avalia a concordância entre os resultados obtidos sem medidas
repetidas de um mesmo método, efetuadas sob as mesmas condições;
- Intermediária: avalia o efeito de variações para análises em dias (mesmo analista),
analistas diferentes e equipamentos diferentes.
- Reprodutibilidade: avalia a expressão do grau de concordância entre os resultados no
preparo de uma amostra entre laboratórios diferentes (LANÇAS, 2005).
23
O critério de avaliação do parâmetro e variável conforme o objetivo de análise.
No entanto, adotou-se um coeficiente de variação de 5% para os valores de precisão nas
analises, o mesmo valor recomendado para análise de fármacos para a ANVISA.
A exatidão representa o grau de concordância dos resultados individuais obtidos
para uma mesma amostra e um valor aceito como verdadeiro. Os critérios de aceitação
deste parâmetro também estão relacionados com a faixa de concentração de trabalho. A
exatidão de um método é medida através da recuperação (R) (FERREIRA, 2006). A
recuperação é a fortificação da matriz isenta de analito (placebo, amostra branco etc) em
níveis diferentes de concentração do analito em pelo menos três níveis controle de
qualidade baixo (CQB), médio (CQM) e alto (CQA).
A recuperação é avaliada pela relação obtida entre a concentração obtida após a
etapa de extração e a concentração teórica:
(6)
onde:
Cobtida = concentração média do analito na amostra fortificada após a etapa de extração
Cteórica = concentração média do analito na solução padrão da amostra fortificada
Para as análises de precisão e recuperação admite-se intervalos de recuperação
entre 70 e 130% com precisão de 20% em cada determinação (FERREIRA, 2006).
Durante a validação deve-se utilizar padrões primários autorizados pela
legislação vigente. No entanto, na ausência destes padrões será admitido o uso de
padrões de trabalho desde que identidade e o teor sejam devidamente comprovados.
Para a garantia da qualidade analítica dos resultados, todos os equipamentos
utilizados na validação devem estar devidamente calibrados e os analistas devem ser
qualificados e adequadamente treinados. Desta forma o método é considerado validado,
assegurando a confiabilidade dos resultados.
2.6 Formação de THM’s e seu impacto na saúde pública
Desde os primórdios da humanidade até as condições atuais, estudos
fundamentados comprovam cientificamente que a água é um dos mais importantes
recursos naturais e está ligada diretamente a existência da vida. No entanto, o homem
não consome este recurso adequadamente. Historicamente quando o homem deixou de
ser nômade, as comunidades se desenvolveram às margens dos rios onde fixavam suas
24
residências e utilizavam os mananciais para o abastecimento. Posteriormente, com o
crescimento das comunidades e com o advento da revolução industrial, iniciou-se o uso
irracional da água e dos mananciais para disposição de resíduos e dejetos domésticos e
industriais (MARMO, 2005).
Os resíduos domésticos e industriais lançados ao meio ambiente sem tratamento
adequado causam sérios problemas de contaminação biológica e química. Quando
relacionados diretamente a doenças entéricas de origem bacteriológica com o consumo
de água contaminada com esgoto, o cólera está em destaque, por ser uma doença letal,
se não tratada adequadamente e também pelos surtos de epedemias presenciados,
principalmente nas regiões mais carentes desprovidas de tratamento de esgoto.
A água potável, aquela com qualidade própria para o consumo humano, é obtida
através do processo de desinfecção atendendendo o abastecimento público ou indústrias
de alimentos. Durante o processo de desinfecção da água, denominado cloração, há
possibilidade de formação de substâncias cancerígenas. Tais substâncias são
denominadas subprodutos de cloração, dentre elas destacam os THM, que se originam
das reações entre o cloro (ou íons de bromo e/ou cloro) e as substâncias orgânicas, os
ácidos húmicos e fúlvicos, presentes na água, resultantes da degradação de vegetais
como mostrado na Figura 11 (MACEDO, 1999).
Fonte: Adaptada de MACEDO et al, 1999 & própria
Figura 11: Esquema representativo da formação de trihalometanos em águas cloradas
Os trihalometanos encontrados na água para consumo humano são membros da
família dos compostos organoalogenados, como genericamente são designados os
derivados do metano, onde três dos quatro átomos de hidrogênio são susbtituídos por
átomos de cloro, bromo ou iodo. Combinando estes átomos, são possíveis dez diferentes
compostos, cujas fórmulas estruturais, nomenclaturas e massas molares estão listadas
abaixo:
1) CHCl
3
– Triclorometano ou clorofórmio (119,37 g/mol);
2) CHBrCl
2
– Diclorobromometano (163,82 g/mol);
3) CHClBr
2
– Dibromoclorometano (208,27 g/mol);
25
4) CHBr
3
– Tribromometano e bromofórmio (252,72 g/mol);
5) CHCl
2
I – Dicloroiodometano (210,82 g/mol);
6) CHBrClI – Bromocloroiodometano (255,27 g/mol);
7) CHClI
2
– Di-iodoclorometano (300,27 g/mol);
8) CHIBr
2
– Dibromoiodometano (299,72 g/mol);
9) CHBrI
2
–Di-iodobromometano (346,72 g/mol);
10) CHI
3
– Tri-iodometano ou iodofórmio (393,72 g/mol);
Os trihalometanos presentes na água para consumo humano são
predominantemente os compostos 1 e 2, mas prevalecendo o clorofórmio. Em relação
aos compostos 3 e 4, ocorrem em frequência normal. No entanto, a partir do composto 5
raramente são detectados pelas análises, e não são monitorados, possivelmente pelas
dificuldades analíticas para sua análise e quantificação. Assim, compostos que
contribuem significativamente para o total de trihalometanos (TTHM’s) presente na
água são os compostos 1, 2, 3 e 4.
As primeiras relações de estudo entre o câncer e as substâncias oriundas do
processo de desinfecção das águas para abastecimento público por cloração, foram
publicados pela primeira vez na década de 70 por R.H. Harris. A partir dos seus
resultados, que indicavam uma possível relação positiva, outros pesquisadores passaram
a estudar o assunto como Rook, na Holanda e Bellar, Litchtemberg & Krones, nos
Estados Unidos (MEYER, 1994). Apenas a partir de 1974 os resultados começaram a
aparecer, onde estudos concluídos pela USEPA - “U.S. Envinomental Protection
Agency” demonstravam pela primeira vez uma correlação positiva entre águas de
abastecimento público e o câncer encontrando THM em todas as 113 Estação de
Tratamento de Água (ETA) que utilizavam derivados clorados nos processos de
desinfecção (MACEDO et al, 1999).
Diante dos resultados obtidos limites foram estabelecidos para concentração
máxima de THM em água para abastecimento público, onde em 1979, a USEPA
estabeleceu 100 ng.mL
-1
para o Total de Trihalometanos (TTHM). No Brasil, somente a
partir de 1990 pela Portaria nº 36, de 19 de janeiro de 1990, do Ministério da Saúde
estabeleceu o mesmo valor aplicado pela USEPA em 1979, no entanto, o valor máximo
permitido poderá ser revisto em função dos estudos toxicológicos em andamento
(BRASIL, 1990).
26
Tal limite foi imposto devido ao possível efeito de uma exposição crônica a
longo prazo por toda uma vida a baixas concentrações de THM’s, levando-se em conta
a possibilidade potencial da substância gerar danos a saúde. De concreto, sabe-se que
até agora, não foi encontrado nenhum efeito tóxico a curto prazo a baixas concentrações
de THM’s existentes em pequenas concentrações no ar, alimentos e na água.
27
OBJETIVOS
28
3 OBJETIVOS
- Preparar fibras de vidro de composição apropriada, dos óxidos SiO
2
, BaO, ZrO
2
, Li
2
O
recobertos com ZnO;
- Caracterizar o recobrimento superficial da fibra por microscopia eletrônica de
varredura;
- Utilizar a fibra de vidro modificada com ZnO para o desenvolvimento de metodologia
analítica, para analíse de trihalometanos em águas, conjugando a HS-SPME com a
cromatografia gasosa;
29
MATERIAIS E MÉTODOS
30
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 MATERIAIS
4.1.1 Padrões Primários e Secundários
Os padrões primários de referência utilizados são de alta pureza e qualidade,
portanto, oferecem resultados confiáveis. Possuem procedência identificável, bem como
a origem, número do lote e pureza, descritos no certificado de análise. Estas
informações encontram-se descritas na Tabela 2.
Tabela 2: Padrões Primários de Referência
Padrão Finalidade Origem Lote Pureza Concentração Validade
Triclorometano
(TCM)
Analito 1
(A1)
TEDIA
Grau HPLC
605058R 99,9% 1,47 g/mL 05/08/2011
Bromodiclorometano
(DCBM)
Analito 2
(A2)
ULTRA
SCIENTIFIC
CD-0641 95,0% 5000 µg/mL 04/2011
Dibromoclorometano
(DBCM)
Analito 3
(A3)
ULTRA
SCIENTIFIC
CD-0963 95,0% 5000 µg/mL 05/2011
Tribromometano
(TBM)
Analito 4
(A4)
ULTRA
SCIENTIFIC
CE-0067 95,0% 5000 µg/mL 02/2012
Diclorometano
(DCM)
Padrão
Interno
(PI)
CARLO
ERBA - Grau
HPLC
6N114206N 99,95% 1325 g/mL 12/2012
31
4.1.2. Reagentes
Os reagentes utilizados, bem como suas respectivas aplicações e procedências,
encontram-se descriminados na Tabela 3.
Tabela 3: Reagentes utilizados por finalidade e origem
Reagente Finalidade Origem
Ácido sulfúrico
Processo de ativação da fibra
pré-recobrimento
F. MAIA
Acetato de zinco di-hidratado
Reagente precursor para
recobrimento da fibra
ECIBRA®
Ácido cítrico
Processo de formação do
precursor do ZnO pelo método
de Pechini
NUCLEAR
Água ultra pura Matriz analítica
Laboratório da Etapa
Analítica da Biocinese
Carbonato de bário Fabricação da Fibra
VETEC
Cloreto de Sódio
Ajuste iônico
da matriz analítica
SYNTH
Dietilenoglicol
Processo de formação do
precursor do ZnO pelo método
de Pechini
VETEC
Dióxido desilício Fabricação da Fibra
ALDRICH
Gás hélio
Gás de arraste do
cromatógrafo gasoso
Oxigás
Hidróxido de amônio
Solução ajuste de pH da solução
precursora de recobrimento
NUCLEAR
Hidróxido de sódio
Processo de ativação da fibra
pré-recobrimento
F. MAIA
Óxido de dicloreto de zircônio
octaidratado
Fabricação da fibra
ALDRICH
Óxido de lítio Fabricação da fibra
VETEC
Peróxido de hidrogênio
Processo de ativação da fibra
pré-recobrimento
NUCLEAR
32
4.1.3. Equipamentos e acessórios
x Agitador de Tubos Vórtex AP 56, P hoenix
®
x Almofariz de Ágata e Pistilo, Chiarotti
®
x Balança Semi-Micro Analítica XS205DU, Mettler Toledo
®
x Balão Volumétrico de 10 mL, 50 mL, 100 mL e 1000 mL, classe A Blau Brand
®
x Becker 50 mL, 100 mL e 500, VIDROLABOR
®
x Banho Maria, Tecnal
®
x Cadinho de Platina
x Capela de Exaustão
x Coluna OV-17 (30 m x 0,25 mm 0,25uF), OHIO VALLEY
®
.
x Cuba “headspace”, Varian
®
x Forno Elétrico EDG3P-S, EDG Equipamentos
®
x MEV Zeiss, Modelo EV0 50 equipado com acessório de mapeamento EDX IXRF
Systens, modelo Digital Processing
x Piluleiro de Vidro 30 mL (Frasco Âmbar)
x Pipetas Automáticas 200, 1000 e 5000 µL, Eppendorf
®
x Ponteiras descartáveis de 200, 1000 e 5000 µL, Eppendorf
®
x Proveta Volumétrica de 500 mL e 1000 mL, Blau Brand
®
x Tubo de Ensaio
x Tubo Falcon de 15 mL e 50mL, TRP
®
x Refrigerador, Electrolux
®
x Relógio Temporizador RF TR 119, Oregon Scientific
®
x Cromatógrafo Gasoso 3900, Varian
®
¾ Detector FID;
¾ Injetor automático em modo normal ou “headspace” sistema “COMBI PAL”;
¾ Forno para coluna;
¾ Software Galaxie Workstation versão 1.9.3.2.
x Sistema Ultra Purificador de Água, Gehaka
®
33
4.2. MÉTODOS
4.2.1. Preparação e fabricação da fibra de vidro, constituído de Li
2
O, ZrO
2
, BaO e
SiO
2
Pesou-se quantidade apropriada de Li
2
O, ZrOCl
2
.8H
2
O, BaCO
3
e SiO
2
para uma
composição aproximada em massa de 13,20% de Li
2
O, 3,76% de ZrO
2
, 12,68% de BaO
e 54,38% de SiO
2
que foram trituradas manualmente em um almofariz de ágata.
Transferiu-se a mistura para um cadinho de platina e aqueceu-se em um forno elétrico,
sob uma taxa de aquecimento de 25º C.min
-1
até 800º C, permancendo neste patamar de
temperatura por 30 minutos. Em seguida, elevou-se a temperatura para 1100º C,
mantendo-se a taxa de aquecimento anterior para fundição dos reagentes. Após
permanecer por 60 minutos a esta temperatura, retirou-se o cadinho de platina do forno
e procedeu-se o estiramento manual das fibras, com auxílio de uma barra de metal
pontiaguda. Após a fabricação da fibra, o cadinho foi colocado no forno a temperatura
de 1100º C, e depois de 20 minutos, outro processo de estiramento foi realizado, sendo
este procedimento consecutivamente executado. As fibras produzidas foram de
aproximandamente 30 cm de comprimento e de diâmetros variados.
4.2.2. Tratamento de pré-recobrimento da fibra
Imergiu-se as fibras em uma “solução piranha”, preparada na proporção em
3:1(v/v) de H
2
SO
4
concentrado:H
2
O
2
30%, respectivamente, em um tubo de ensaio de
15 mL. As fibras permaneceram nesta solução por 40 min em banho-maria a uma
temperatura de 50º C. Em seguida lavou-se as fibras com água ultra pura em
abundância. Depois hidrofilizou-se as fibras em uma solução 3:1 (v/v) de NaOH 3M:
H
2
O
2
30%, imergindo-as nesta solução, em um tubo de ensaio de 15 mL, onde
permaneceram por 40 min em banho maria a uma temperatura de 50º C. Em seguida,
foram lavadas com água ultra-pura em abundância, e colocadas em um tubo de ensaio
contendo água ultra-pura sendo mantidas em banho-maria por 40 min a uma
temperatura de 50º C, para retirada da solução hidrofilizadora. Após este processo, as
fibras foram lavadas individualmente com água ultra-pura em abundância e colocadas
para secar entre toalhas de papel por 12 horas a temperatura ambiente. Em seguida
foram secas por 60 min a 150º C em um forno elétrico, de onde foram retiradas e
guardadas individualmente.
34
4.2.3. Recobrimento da superfície das fibras com ZnO pelos métodos do gel
polimérico inorgânico e orgânico
4.2.3.1. Preparo da solução precursora para o método gel polimérico inorgânico
Preparou-se 50 mL de uma solução do precursor (CH
3
COO)
2
Zn.2H
2
O a uma
concentração de 0,25 mol/L, e neutralizou-a com NH
4
OH concentrado para pH 7.
4.2.3.2. Preparo da solução precursora para o método gel polimérico orgânico
Preparou-se 50 mL de uma solução do precursor (CH
3
COO)
2
Zn.2H
2
O a uma
concentração de 0,25 mol/L, juntamente com ácido citríco, utilizando como diluente o
dietilenoglicol e mantendo-se uma razão de 1:1 em mols de ácido cítrico e íons Zn
2+
.
4.2.3.3. Recobrimento da superfície das fibras com ZnO
As fibras foram tratadas, em dois conjuntos, com a solução precursora, pelos
métodos do gel polimérico orgânico e inorgânico separadamente, a fim de se avaliar
qual método forneceria o recobrimento mais eficiente.
Assim, trataram-se as fibras através de imersões perpendiculares a velocidade
constante, permanecendo imersas nas respectivas soluções precursoras de interesse, por
1 minuto. Então foram emersas, também com velocidade constante, com o auxílio de
um sistema de imersão/emersão conforme representado na Figura 12. Depois de cada
imersão e emersão, as fibras foram levadas para o forno elétrico, onde foram tratadas
termicamente por 20 min a 300º C. Repetiu-se este ciclo por 10 vezes para o conjunto
de 3 fibras. Ao término dos ciclos de recobrimento, tratou-se as fibras termicamente por
12 horas a 300º C sendo guardadas em dessecador.
Fonte: Adaptada de OLIVEIRA, 2005
Figura 12: Sistema de Imersão/Emersão utilizado para o recobrimento
pela técnica de deposição “dip-coating”
35
4.2.3.4. Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microssonda de raio-X
dispersiva (EDS)
Para observar a camada de óxido de zinco depositada sobre a superfície das
fibras, realizaram-se análises de MEV e EDS.
As amostras de fibras foram colocadas em um suporte metálico e recobertas com
uma fina camada de ouro e/ou carbono em um metalizador BAL-TEC modelo SCD050.
A identificação de zinco, através das linhas K
á
e L
á
nos recobrimentos das fibras, foi
feita pelo programa de mapeamento superficial “Color Map”, sendo as micrografias
obtidas por elétrons secundários em um microscópio eletrônico de varredura Zeiss,
modelo EV0 50 equipado com acessório de mapeamento EDX IXRF Systens, modelo
Digital Processing.
4.2.4. Descrição geral da técnica analítica
A descrição geral da técnica analítica usada para as análises cromatográficas
com detector de ionização de chama, encontram-se resumidas na Tabela 4. Usou-se
diclorometano como padrão interno, e o modo de operação “headspace” conjugado a
micro extração em fase sólida (HS-SPME).
A faixa de trabalho para os quatro analitos estudados, triclorometano (TCM),
diclorobromometano (DCBM), dibromoclorometano (DBCM) e bromometano (TBM)
variou-se em função do analito, ficando entre 10 e 500 ng/mL, no geral. Os limites de
faixa de linearidade individuais encontran-se na Tabela 4, bem como os respectivos
limites de detecção (LD) e limites inferiores de quantificação (LQ). Os respectivos
controles de qualidade baixo (CQB) médio (CQM) e alto (CQA) também encontram-se
discriminados, para cada um dos analitos, na Tabela 4.
As análises cromatográficas foram feitas em um cromatógrafo a gás HS-CG
Varian®, com detector FID. Usou-se o hélio ultra-puro como gás de arraste, na vazão
de 2 mL/min. A temperatura do injetor foi de 250º C e a do detector de 280º C. As
condições de aquecimento da coluna foram: temperatura inicial de 40º C com taxa de
aquecimento de 10º C/min até 130º C, permanecendo por 7 minutos, aquecendo até 200º
C à taxa de aquecimento de 10º C/min permanecendo por 10 minutos.
A temperatura de encubamento no “headspace” foi de 60º C pelo tempo de 60
minutos. O tempo de extração/sorção foi de 15 minutos e dessorção de 10 minutos.
Usou-se uma coluna cromatográfica de sílica fundida, de procedência Ohio
valley, cujas especificações encontram-se na Tabela 5.
36
Tabela 4: Descrição geral da técnica analítica
Características Descrição
Faixa de Trabalho
LD LIQ Faixa de Linearidade
- TCM
15 ng/mL 30 ng/mL 30 a 500 ng/mL
- DCBM e DBCM
10 ng/mL 20 ng/mL 20 a 250 ng/mL
- TBM
5 ng/mL 10 ng/mL 10 a 100 ng/mL
Controles de Qualidade
CQB CQM CQA
- TCM
90 ng/mL 200 ng/mL 400 ng/mL
- DCBM e DBCM
60 ng/mL 100 ng/mL 200 ng/mL
- TBM
30 ng/mL 45 ng/mL 90 ng/mL
Técnica Analítica
Cromatografia Gasosa
Modo de Operação
“Head Space”
Padrão Interno
Diclorometano
Tipo de Extração
SPME
Equação da reta
y = ax + b
Ponderação
1/x
Tabela 5: Coluna cromatográfica
Características Descrição
Fabricante
RESTEK
Modelo
RTX
®
-624
Fase Estacionária
6% Cianopropilfenil - 94% Dimetilpolisiloxano
Comprimento da Coluna (m)
30
d
i
(mm)
0,53
d
jF
(Pm)
0,30
Número de série
881399
Origem/Procedência
EUA
37
4.2.5. Preparação das soluções padrões de trihalometanos
Prepararam-se as soluções padrões (SP’s) de cada THM com volumes
adequados dos padrões primários (PP’s), para resultarem nas respectivas soluções de
TCM com concentração de 2000 µg/mL e DCBM, DBCM e TBM com concentração de
1000 µg/mL. O diluente utilizado foi o metanol, e os dados de preparação das SP’s
encontram-se na Tabela 6.
Tabela 6: Preparação das soluções padrões de trihalometanos
I.D. Amostras
Volume de PP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume total /
(mL)
THM /
(µg/mL)
SP_TCM
20,4 da PP_TCM 14979,6 15,0 2000,0
SP_DCBM
1000 da PP_DCBM 4000 5,0 1000,0
SP_DBCM
1000 da PP_DBCM 4000 5,0 1000,0
SP_TBM
1000 da PP_TBM 4000 5,0 1000,0
4.2.6. Preparo da solução padrão interno de diclorometano
Preparou-se a solução padrão interno de diclorometano (SPI), na concentração
de 2000 µg/mL. Pipetou-se 37,8 µL de diclorometano, grau HPLC, em um balão
volumétrico de 25 mL e completou-se o seu volume com metanol. Homogeinizou-se a
solução.
A partir da solução de 2000 µg/mL, preparou-se a solução padrão interno (SPI-
1) na concentração de 50000 ng/mL por diluição sucessiva, para uso como padrão
interno na dosagem das amostras analíticas. Preparou-se esta solução pipetando-se 1250
µL da solução anterior SPI, adicionando-a a um balão volumétrico de 50 mL, e
completando-se o seu volume com metanol. Homogeinizou-se a solução.
4.2.7. Preparação das soluções de trabalho de trihalometanos
A partir da solução padrão de cada THM, foram realizadas diluições sucessivas
com metanol, obtendo-se as soluções de trabalho com concentrações variadas, em
ng/mL descritas nas Tabelas de 07 a 12.
Todas as soluções padrões e soluções de trabalho, foram transferidas, uma a
uma, para frascos âmbar, separadamente e devidamente identificadas. As soluções
foram armazenadas em geladeira na temperatura entre 4 e 8 °C e ao abrigo da luz,
embaladas em papel alumínio, por se tratar de analitos termossensíveis e fotossensíveis.
38
Tabela 7: Preparo das soluções de trabalho do triclorometano para curva de calibração
I.D. Amostras
Volume de SP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume
total / (mL)
TCM /
(ng/mL)
ST 1_TCM
250 µL da SP_TCM 9750 10,0 50000,0
ST 2_TCM
5000 µL da ST 1_TCM 5000 10,0 25000,0
ST 3_TCM
4000 µL da ST 2_TCM 6000 10,0 10000,0
ST 4_TCM
5000 µL da ST 3_TCM 5000 10,0 5000,0
ST 5_TCM
3000 µL da ST 4_TCM 7000 10,0 3000,0
Tabela 8: Preparo das soluções de trabalho do triclorometano para controle de
qualidade
I.D. Amostras
Volume de SP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume
total / (mL)
TCM /
(ng/mL)
STCQA_TCM
200 da SP_TCM 9800 10,0 40000,0
STCQM_TCM
5000 da STCQA_TCM 5000 10,0 20000,0
STCQB_TCM
4500 da STCQM_TCM 5500 10,0 9000,0
39
Tabela 9: Preparo das soluções de trabalho de diclorobromometano e
dibromoclorometano para curva de calibração
I.D. Amostras
Volume de SP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume
total / (mL)
DCBM e DBCM
/ (ng/mL)
ST 1_DCBM e
DBCM
250 da PP_DCBM
250 da PP_DBCM
9500 10,0 25000,0
ST 2_DCBM e
DBCM
5000 da ST 1_
DCBM e DBCM
5000 10,0 12500,0
ST 3_DCBM e
DBCM
6400 da ST 2_
DCBM e DBCM
3600 10,0 8000,0
ST 4_DCBM e
DBCM
5000 da ST 3_
DCBM e DBCM
5000 10,0 4000,0
ST 5_DCBM e
DBCM
5000 da ST 4_
DCBM e DBCM
5000 10,0 2000,0
Tabela 10: Preparo das soluções de trabalho do diclorobromometano e
dibromoclorometano para controle de qualidade
I.D. Amostras
Volume de SP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume
total / (mL)
DCBM e
DBCM /
(ng/mL)
STCQA_DCBM e
DBCM
1000 da PP_DCBM
1000 da PP_DBCM
7000 10,0 20000,0
STCQM_DCBM e
DBCM
5000 da STCQA_
DCBM e DBCM
5000 10,0 10000,0
STCQB_DCBM e
DBCM
6000 da STCQM_
DCBM e DBCM
4000 10,0 6000,0
40
Tabela 11: Preparo das soluções de trabalho do tribromometano para curva de
calibração
I.D. Amostras
Volume de SP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume
total / (mL)
TBM /
(ng/mL)
ST 1_TBM
100 PP_TBM 1000 10,0 10000,0
ST 2_TBM 7500 da ST 1_TBM 2500 10,0 7500,0
ST 3_TBM 6000 da ST 2_ TBM 3000 10,0 5000,0
ST 4_TBM 5000 da ST 3_TBM 5000 10,0 2500,0
ST 5_TBM 4000 da ST 4_TBM 6000 10,0 1000,0
Tabela 12: Preparo das soluções de trabalho do tribromometano para controle de
qualidade
I.D. Amostras
Volume de SP /
(µL)
Volume de
Metanol / (µL)
Volume
total / (mL)
TBM /
(ng/mL)
STCQA_ TBM
80 PP_TBM 9920 10,0 9000,0
STCQM_ TBM
5000 STCQA_TBM 5000 10,0 4500,0
STCQB_ TBM
6000 da STCQM_TBM 3000 9,0 3000,0
41
4.3. Dopagem/fortificação simulando a matriz analítica
Separou-se, com o auxílio de pipetas automáticas, volume determinado de água
ultra-pura (amostra branco) em tubos falcon, onde realizou-se a adição da solução de
trabalho correspondente (conforme Tabelas 13 e 14). Agitou-se por 1 minuto cada
amostra em vórtex na velocidade 7. Preparou-se uma amostra de cada concentração.
Procedeu-se ao método de preparação de amostra conforme item 4.3.1.
Tabela 13: Esquema de dopagem/fortificação simulando a matriz analítica para
amostras de curva de calibração de trihalometanos
I.D. Amostras
Volume de SP/ST
/ (µL)
Volume de
Água Pura
Ultra / (mL)
Volume total
da amostra
/ (mL)
Concentração
THM
(ng/mL)
Branco 300 SD 1 9,7 10,0 0
Zero 300 SD 1 9,7 10,0 0
CCal 20 ng/mL_TCM
CCal 15 ng/mL_DCBM eDBCM
CCal 10 ng/mL_TBM
100 ST 5_TCM
100 ST 5_DCBM e DBCM
100 ST 5_TBM
9,7 10,0
20
15
10
CCal 50 ng/mL_TCM
CCal 30 ng/mL_DCBM e DBCM
CCal 25 ng/mL_TBM
100 ST 4_TCM
100 ST 4_DCBM e DBCM
100 ST 4_TBM
9,7 10,0
50
30
25
CCal 100 ng/mL_TCM
CCal 50 ng/mL_DCBM e DBCM
CCal 50 ng/mL_TBM
100 ST 3_TCM
100 ST 3_DCBM e DBCM
100 ST 3_TBM
9,7 10,0
100
50
50
CCal 250 ng/mL_TCM
CCal 100 ng/mL_DCBM e DBCM
CCal 100 ng/mL_TBM
100 ST 2_TCM
100 ST 2_DCBM e DBCM
100 ST 2_TBM
9,7 10,0
250
100
100
CCal 500 ng/mL_TCM
CCal 250 ng/mL_DCBM e DBCM
CCal 200 ng/mL_TBM
100 ST 1_TCM
100 ST 1_DCBM e DBCM
100 ST 1_TBM
9,7 10,0
500
250
200
42
Tabela 14: Esquema de dopagem/fortificação simulando a matriz analítica para
amostras de controles de qualidade de trihalometanos
I.D. Amostras
Volume de SP/ST
/ (µL)
Volume de
Água Pura
Ultra / (mL)
Volume total
da amostra
/ (mL)
Concentração
THM
(ng/mL)
CQB_TCM
CQB_DCBM e DBCM
CQB_TBM
100 STCQB_TCM
100 STCQB_DCBM e DBCM
100 STCQB_TBM
9,7 10,0
60
45
30
CQM_TCM
CQM_DCBM e DBCM
CQM_TBM
100 STCQM_TCM
100 STCQM_DCBM e DBCM
100 STCQM_TBM
9,7 10,0
200
100
90
CQA_TCM
CQA_DCBM e DBCM
CQA_TBM
100 STCQA_TCM
100 STCQA_DCBM e DBCM
90 STCQA_TBM +
10 Metanol
9,7 10,0
400
200
180
43
4.3.1 Tratamento prévio e extração das matrizes analíticas contendo
trihalometanos
Transferiu-se 1,5 gramas de NaCl em um balão volumétrico de 10 mL e
adicionou-se o volume da matriz analítica até completar o volume do balão.
Homogeinizou-se a amostra com movimentos circulares verticais. Retirou-se desta
solução, 100 µL de amostra e descartou-se em recipiente adequado, e em seguida
adicionou-se 100 µL de SPI 1 (Diclorometano 50000 ng/mL) com pipeta automática de
200 µL (exceto para amostra branco, onde adicionou-se 100 µL de metanol). Agitou-se
a amostra em agitador de tubos vórtex por 1 minuto na velocidade 7. Transferiu-se todo
volume do balão quantitativamente para cuba de “headspace” previamente identificada
e transferiu-se a cuba para o “rack” do auto-injetor do sistema de HS-CG, de acordo
com seqüência previamente determinada. Procedeu-se a extração da amostra
determinada após 60 minutos de encubamento por 15 minutos, com posterior dessorção
térmica no injetor do cromatógrafo gasoso por 10 minutos, com abertura em modo
“splitless”.
4.4. Desenvolvimento do Método Analítico
O desenvolvimento analítico, tal como uma validação, foi feito avaliando a
seletividade do método, a linearidade, dentro da faixa de trabalho, bem como a exatidão,
precisão e robustez. Estes são os parâmetros comumente avaliados em uma validação
(LANÇAS, 2005 & BRASIL, 2003).
Analisou-se os analitos TCM, DCBM, DBCM, TBM por micro extração em fase
sólida, pelo modo de extração “headspace” conjugada a cromatografia gasosa (SPME-
HS-CG), usando-se o diclorometano como padrão interno.
Realizou-se o cálculo de concentração das amostras pelo “Software Excel” através
do uso de planilhas eletrônicas, calculando a resposta* em função da curva de
calibração. Usou-se o método de regressão linear, aplicando-se a ponderação 1/x,
gerando uma Equação de reta (y = ax+b), onde y corresponde à resposta* e x
corresponde à concentração experimental de THM; b corresponde à intersecção da reta
no eixo y e a corresponde à inclinação da reta.
*A resposta é obtida automaticamente pela razão das áreas entre o analito e padrão
interno.
Resposta = (área do analito /área do padrão interno)
44
4.4.1 Especificidade/Seletividade
Avaliou-se a especifificdade, comparando a solução SP_THM_Especificidade
com quatro amostras “branco” de água, sendo uma de água ultra-pura e três amostras de
água de torneira, coletadas em pontos diferentes da cidade de Toledo (Vila Pioneira,
Vila Bécker e Vila Industrial) conforme mapa no APENDICE01, isentos de
trihalometanos e padrão interno, através de tratamento prévio por destilação simples das
amostras antes do tratamento. Analisou-se estas amostras também, sem destilação.
Afim, de avaliar a presença ou não de trihalometanos na rede pública de abastecimento
de água.
Obs: Amostras Coletadas em Toledo sem destilação: três amostras de 1L em bairros distintos,
sendo todas de torneiras alimentadas diretamente da rede de distribuição, nestas amostras foram
adicionados 1 g de tiossulfato de sódio, para inibir, durante o transporte e estocagem, o efeito
oxidante do cloro sobre o material orgânico; a segunda amostra foi deixada “tal-qual” até a
análise.
O critério de aceitação adotado admite-se interferentes com mesmo tempo de
retenção (TR) e resposta correspondente a no máximo 10% da área do pico do limite
inferior de quantificação do padrão e 5% da área do pico do padrão interno.
Assim, para a determinação da especificidade, utilizou-se uma solução de
especificidade SP_THM_Especificidade, com concentração próxima ao limite inferior
de quantificação para comparação com amostra branco. Para preparação da solução
procedeu-se conforme Tabela 15. Após a preparação agitou-se a amostra por 1 minuto
em vortex na velocidade 7. Tratou-se previamente a amostra conforme item 4.3.1 e,
após a dopagem, a amostra foi colocada na cuba do “headspace”.
Tabela 15: Preparo da solução padrão para especificidade
I.D. Amostra Volume de ST / (µL)
Volume de SPI /
(µL)
Volume de
Água Ultra-
Pura / (µL)
Volume Total
amostra / (mL)
SP_THM_
Especificidade
100 ST 5_TCM
100 ST 5_DCBM e DBCM
100 ST 5_TBM
100 µL SPI 1 9600 10,0
45
4.4.2 Linearidade
Avaliou-se o parâmetro utilizando-se amostras de água com os padrões de
THM’s, em cinco concentrações diferentes em ng/mL feitas em triplicata. Estabeleceu-
se correlação linear entre a concentração, considerada variável independente (x) e a
resposta*, considerada variável dependente (y), aplicando a ponderação de 1/X. Os
parâmetros de correlação foram estimados através do método dos mínimos quadrados
resultando na equação da reta y = ax + b.
*Resposta = (área do analito/área do padrão interno)
Os critérios de aceitação do parâmetro da linearidade são:
- O coeficiente de variação entre as determinações e o desvio em relação à
concentração nominal for menor ou igual à 5% para todos os pontos.
- O coeficiente de correlação linear for igual ou superior a 0,99.
Realizou-se o preparo das amostras de linearidade, separando-se com o auxílio
de pipetas automáticas, volume determinado de água ultra-pura (amostra branco) em
tubos, onde foi feita a adição da solução de trabalho correspondente, conforme Tabela
13. Agitou-se por 1 minuto cada amostra em vórtex na velocidade 7. Prepararam-se 03
amostras de cada concentração. Trataram-se previamente as amostras conforme descrito
no item 4.3.1.
4.4.3. Limite de Deteção (LD) e Limite Inferior de Quantificação (LQ)
Analisou-se o LD por meio de soluções de concentrações conhecidas e
decrescentes dos analitos, em triplicata, até o menor nível detectável concomitantemente
com a linearidade admitindo-se uma relação sinal/ruído de 3:1 baseando-se nos
parâmetros da curva de calibração. Bem como, o LQ foi também analisado com três
determinações da concentração, realizadas concomitantemente na linearidade do
método, conforme item 4.3.3, e com tratamento de dados baseado em curva de
calibração
Os critérios de aceitação adotados para o LD preconizam que o mesmo deve ser
quantificavel, no entanto, não necessita obter precisão e exatidão dentro dos limites
estabelecidos. Referente ao LQ a menor concentração do analito capaz de ser
quantificável deve apresentar precisão e exatidão de ±5%, ou seja, o coeficiente de
variação deverá ser no máximo 5% e a exatidão deverá estar na faixa de 95 e 105%.
Ainda, a resposta do LQ (área do pico do cromatograma) deve ser no mínimo dez vezes
superior a qualquer interferência da amostra branco, no tempo de retenção do analito.
46
Analisou-se este parâmetro concomitantemente com a linearidade conforme item
4.4.2., adicionando as amostras de LD em triplicata preparadas conforme Tabela 16. Da
mesma forma avaliou-se o LQ em triplicata concomitantemente com a linearidade
conforme item 4.4.2.
Tabela 16: Preparo da solução padrão para limite de detecção
I.D. Amostras
Volume de SP/ST
/ (µL)
Volume de Água
Ultra Pura
/ (mL)
Volume total
da amostra
/ (mL)
Concentração
THM
(ng/mL)
LD_TCM
LD_DCBM e DBCM
LD_TBM
30 ST 5_TCM
30 ST 5_DCBM e DBCM
30 ST 5_TBM
210 de Metanol
9,7 10,0
9
6
3
4.4.4 Precisão e Exatidão/Recuperação
Analisou-se a precisão e exatidão/recuperação por meio de soluções de
concentrações conhecidas e decrescentes dos analitos, em triplicata, para amostra de
controle de qualidade baixo (3 vezes o valor do LQ), médio (Média entre LQ e LSQ) e
alto (75 a 90% do valor do LSQ), comparando com uma curva de calibração recém
preparados. O
Preparou-se as amostras, separando-se com o auxílio de pipetas automáticas,
volume determinado de água ultrapura (amostra branco) em tubos falcon, onde foi feita
a adição da solução de trabalho correspondente conforme Tabela 13 e 14. Agitou-se por
1 minuto cada amostra em vórtex na velocidade 7. Preparou-se 01 amostra de cada
concentração para curva de calibração e três amostras de cada controle de qualidade
baixo, médio e alto.
Tratou-se previamente as amostras conforme item 4.3.1. Avaliou -se os valores
de controle de qualidade baixo, médio e alto em triplicata, em três dias diferentes
comparados com uma curva de calibração récem preparada para avaliação da precisão e
exatidão interdias. Avaliou-se a média dos controles de qualidade baixo, médio e alto
das precisões e exatidões interdias, obtendo a precisão e exatidão intradias, o qual
também serve de base para avaliação da recuperação do método.
O critério de aceitação do parâmetro e variável conforme o objetivo de análise.
No entanto, adotou-se um coeficiente de variação de 5% para os valores de precisão nas
47
analises, o mesmo valor recomendado para análise de fármacos para a ANVISA, com
exatidão e recuperação entre 95 e 105%.
4.5. Robustez
A robustez de um método analítico é a medida de sua capacidade em resistir a
pequenas e deliberadas variações dos parâmetros analíticos. Indica sua confiança
durante o uso normal. Constatando-se a susceptibilidade do método à variações nas
condições analíticas, estas devem ser controladas e precauções devem ser incluídas no
procedimento. Os principais parâmetros que podem resultar em variação na resposta do
método para cromatografia gasosa são diferentes lotes ou fabricantes de colunas,
temperatura da coluna e velocidade do gás de arraste (BRASIL, 2003).
A avaliação da robustez por SPME exige a avaliação de alguns fatores que
afetam a eficiência de extração e resposta cromatográfica que são escolha do
revestimento da fibra, temperatura de extração, tempo de extração, pH, velocidade de
agitação, força iônica do meio e tempo de dessorção devendo ser avaliados durante o
desenvolvimento do método.
Assim, avaliou-se a robustez quanto das condições ideais de análises, de maneira
que obteve-se a melhor sensibilidade e reprodutibilidade analítica, conforme parâmetros
de desenvolvimento analítico no item 5.2.
4.6. Teste de Grubbs
O teste de Grubbs é uma ferramenta estatística, que tem por objetivo detectar
valores “outliers” obtidos durante as avaliações dos parâmetros analiticos. Realiza-se o
teste de Grubbs para um nível de significância á=0,05. Este teste tem a finalidade de
verificar se os valores extremos (maior e/ou menor) são “outliers” (LEITE, 2002). No
teste de Grubbs utiliza-se o seguinte cálculo estatístico:
s
xx
G
i
Calc
,
onde:
i
x é uma observação da amostra
n21
x..., , x,x ;
x é a média amostral;
s é o desvio padrão amostral.
Esta estatística testa a hipótese:
48
¯
®
)outlier"(" ediscrepant observação uma é não x:H
)outlier"(" ediscrepant observação uma é x:H
i1
i0
Se
TabCalc
GG ! , rejeita-se a hipótese H
0
, ou seja, considera-se um valor
discrepante e o mesmo é excluído dos cálculos, caso contrário mantém-se o valor nos
cálculos. Para um número de 3 amostras, aplicado no desenvolvimento analítico o G
tab
e
de 1,15 (LEITE, 2002).
49
RESULTADOS E DISCUSSÃO
50
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Fibra de vidro recoberta com ZnO
A fibra de vidro produzida e utilizada, já encontra-se devidamente caracterizada
e descrita na literatura (CAMPOS, 1999).
O recobrimento com ZnO foi feito por dois métodos distintos: o dos precursores
poliméricos (gel polímerico orgânico) e o do gel polimérico inorgânico. Em ambos os
métodos usou-se do mesmo reagente precursor na mesma concentração: o acetato de
zinco di-hidratado. As fibras vítreas previamente tratadas com a solução piranha, foram
submetidas à tratamentos idênticos para seus recobrimentos com ZnO pelos dois
métodos de deposição.
Para o recobrimento da fibra de vidro pela técnica de deposição líquida do gel
polímerico orgânico (precursores polímericos), por “dip-coating”, utilizando como
reagente precursor acetato de zinco di-idratado e usando como diluente o
dietilenoglicol. Este sistema evolui-se na forma sol-gel, quando adicionado na mesma
proporção dos íons Zn
2+
e H
+
, utilizando ácido cítrico, como o método idealizado por
PECHINI. Assim, a formação de citrato de zinco, incidente, que com a adição do
dietilenoglicol, forma-se um polímero quelato conforme a seguinte estrutura:
Este é o precursor do ZnO, que forma na superfície da fibra depois dos
sucessivos ciclos de imersão/emersão e secagem/calcinação, de acordo com a reação:
Para o método do gel polimérico inorgânico, usou-se também do acetato de
zinco dihidratado, porém, em solução aquosa, neutralizada a pH próximo a 7, com
hidróxido de amônio. Nestas condições, há possibilidade de formação de mais de uma
espécie em solução, por exemplo:
51
ZnO + nNH
3
+ x H
2
O
Zn (OOCCH
3
)
2
.2H
2
O
(aq)
+ NH
4
OH
(aq)
Zn(OH)
2(aq)
[Zn(NH
3
)
2
](OH)
2(aq)
[Zn(NH
3
)(H
2
O)](OH)
2(aq)
[Zn(H
2
O)
2
](OH)
2(aq)
Além da espécie acetato combinada à amônia ou água na esfera de coordenação
do metal, e/ou atuando como contra íon às formas complexas do zinco. Assim, depois
das sucessivas etapas, o tratamento térmico também vai decompor e/ou liberar tanto a
parte orgânica, quanto a amônia e a água, resultando em óxido de zinco na superfície do
suporte.
5.1.1 Análise da fibra modificada químicamente recoberta com ZnO por MEV e
EDS
Para observar a camada de óxido de zinco depositada sobre a superfície das
fibras, realizaram-se análises de MEV e EDS.
5.1.1.2 Análise da fibra de vidro antes do recobrimento
A Figura 13 apresenta a imagem obtida, por elétrons secundários, da fibra de
vidro antes da modificação superficial. Observa-se uma superfície aparentemente
regular, e sem porosidade aparente, mesmo com a máxima ampliação utilizada Figura
13B. Este comportamento é típico de amostras vítreas e pode ser favorável ao
recobrimento por adsorção química, com a possibilidade de conduzir à um recobrimento
homogêneo com área de contato uniforme. Percebe-se ainda que o tratamento com a
solução “piranha” não causa grandes mudanças aparentes na superfície da fibra, quando
comparado com a fibra de vidro antes do tratamento com a solução “piranha”
(SILVEIRA, 2005). Análise de EDS da fibra antes do recobrimento realizada por
Silveira e colaboradores, mostram apenas a presença dos picos correspondentes ao
silício, zircônio e bário, além do oxigênio, que compõem a fibra (SILVEIRA, 2005).
52
Figura 13: Imagens obtidas por elétrons secundários da fibra de vidro
antes do processo de recobrimento, com aumento de 1500 vezes (A) e 10000 vezes (B)
5.1.2 Análise da fibra recoberta com ZnO pelo método gel polimérico inorgânico
A Figura 14 apresenta a imagem obtida, por elétrons secundários, da fibra
modificada com ZnO pelo método gel polimérico inorgânico. Observa-se um
recobrimento homogêneo da superfície, comprovado pelo espectro EDS, Figura 15, e
pelo mapeamento de zinco, Figura 16. No entanto, observa-se que há a formação de
placas irregulares sem porosidade aparente, mesmo com a máxima ampliação utilizada,
mostrada na Figura 14B. Este comportamento pode ser prejudicial à adsorção, uma vez
que provavelmente, deve conduzir à um recobrimento com baixa área superficial
específica, resultando em baixa capacidade adsorvente.
Figura 14: Imagens obtidas por elétrons secundários da fibra modificada com ZnO pelo
método gel polímérico inorgânico, com aumento de 200 vezes (A) e 10000 vezes (B)
O espectro de raio-x dispersivo (EDS) da fibra modificada com ZnO pelo
método do gel polimérico inorgânico, encontra-se na Figura 15. Notam-se os picos do
oxigênio, do silício e do zircônio, provenientes da matriz vítrea. Estes apresentam os
53
valores típicos de energia, como identificado na respectiva figura. O pico de mais baixa
energia é devido ao carbono, proveniente do recobrimento de “metalização” necessário
para a análise. A presença do zinco é confirmada pelos picos em 1,0 keV, linha L
á
e em
8,65 keV, linha K
á
.
Figura 15: Espectro de EDS da fibra modificada com ZnO pelo
método gel polimérico inorgânico
O mapeamento de zinco, através da linha K
á
do metal, da fibra recoberta com
ZnO pelo método gel polímerico inorgânico, Figura 16, mostra distribuição homogênea
do recobrimento, sem áreas não recobertas. As regiões mais escuras, observadas na
imagem, devem-se ao relevo da superfície, sendo estas mais baixas que aquelas com
maior densidade de pontos brilhantes.
Figura 16: Mapeamento de átomos de zinco na fibra correspondente
à imagem da Figura 3 (A)
54
5.1.3 Análise da fibra recoberta com ZnO pelo método gel polimérico orgânico
A análise por MEV das fibras modificadas com ZnO pelo método gel polímerico
orgânico é mostrada na Figuras 17, 18 e 20. Este método também chamado dos
precursores poliméricos, faz-se uso de um reagente organizador do sistema gerador do
óxido, assemelhando a um sistema micelar, que pode originar um sólido mais
organizado podendo, teoricamente, ter melhores propriedades adsorventes se,
comparado com os métodos tradicionais.
A Figura 17A indica um recobrimento superficial bastante espesso e
homogêneo, além de mostrar relativa porosidade. Uma imagem ampliada desse mesmo
material é mostrada na Figura 17B, onde percebe-se a formação um aglomerado de
partículas de ZnO de dimensões da ordem de nanômetros. As regiões com aparentes
rachaduras notadas na Figura 17A, não implicam em deficiências no recobrimento, uma
vez que ampliações destas, mostraram que as mesmas ocorrem apenas nas camadas
mais externas do recobrimento. Isso pode ser confirmado pelo mapeamento de zinco
mostrado nas Figura 18 e 19.
Figura 17: Imagens por elétrons secundários da fibra modificada com ZnO pelo método dos
precursores poliméricos, com aumento de 270 vezes (A) e 10000 vezes (B)
55
Figura 18: Imagens por elétrons secundários da fibra modificada com ZnO pelo método dos
precursores poliméricos, com aumento de 1000 vezes (A) e 1500 vezes (B)
Figura 19: Imagens da fibra recoberta com ZnO pelo método do gel polímerico
orgânico com mapeamento pelas linhas L
á
(A) e K
á
(B)
56
No espectro EDS da fibra modificada pelo método do gel polimérico orgânico
Figura 20, observam-se, como anteriormente os picos do silício e do oxigênio. O pico
do zircônio aqui não e evidente, por estar sobreposto pelo pico do ouro em 2,2 keV.
Como, neste caso, a metalização foi feita com ouro, o sinal deste metal é bastante
intenso em 2,2 keV e acima de 9 keV. O ferro id entificado na figura, deve-se ao porta-
amostras, assim como o do alumínio, no caso anterior. O sinal do zinco é bastante
inequívoco em 1,1 keV e 8,6 keV, linhas L
á
e K
á
respectivamente.
Figura 20: Espectro EDS da fibra recoberta com ZnO
pelo método gel polimérico orgânico
57
5.2 Desenvolvimento do método analítico e otimização
Devido o método analítico não compreender uma validação total, e sim apenas o
desenvolvimento analítico, para avaliar as condições de seletividade, sensibilidade,
linearidade e reprodutibilidade, optou-se por avaliar a robutez do método durante as
condições de otimização, visando ganho de sensibilidade. No entanto, é polimérico
inorgânico, devido as características do mesmo apresentadas por MEV. A falta de
porosidade aparente no recobrimento foi o fator decisivo para a não utilização deste
material. Trabalhou-se então com a fibra modificada com ZnO pelo método do gel
polimérico orgânico. Quanto a otimização das condições de pH e estudo sobre a força
iônica do meio, é importante observar tais fatores envolvidos, pois estes parâmetros, em
alguns casos, apresentam forte influência na sensibilidade da extração (LANÇAS,
2004).
Para os analitos em questão, com propriedades fracamente ácidas, uma melhora
na extração é obtida ajustando-se o valor do pH para duas unidades abaixo do pK da
espécie em estudo. Como trabalhou-se com quatro analitos com valores de pK distintos,
dificulta-se uma otimização de método por pH, favorecendo o desenvolvimento por
ajuste através da força iônica do meio, comumente aplicado em analitos polares
(LANÇAS, 2004). Outro fator que favorece o uso da força iônica, é que usa-se apenas a
adição de sal (NaCl), fornecendo propriedades químicas à solução, que não danificam a
fibra ou o “holder”, podendo ser usado tanto por modo direto, como “headspace”.
Ajustes drásticos de pH do meio podem danificar a fibra, tanto por modo direto, quanto
por “headspace”, através de vapores ácidos (KOSANI et al, 2007). Portanto, optou-se
por trabalhar com otimização pelo estudo da força iônica do meio.
Quanto ao tempo de incubação, trabalhou-se esta opção, a fim de otimizar o
tempo no qual tivesse a maior extração dos analitos. Estudos preliminares indicam que a
temperatura de extração ideal para os analitos ocorre entre 50 e 65º C, pois todos os
analitos possuem o ponto de ebulição próximo a está temperatura (CHO et al, 2003).
Temperaturas acima desta faixa comprometeriam o equilíbrio do sistema, pois teríamos
uma pressão de vapor alta no sistema de “headspace”, havendo competição pela fase
gasosa entre as moléculas de água, da matriz e os analitos, diminuindo a eficiência de
extração. Portanto, optou-se por trabalhar com condições fixas de velocidade de
agitação e temperatura de extração em 60º C, avaliando o tempo de incubação das
amostras nestas condições.
Assim, desenvolveu-se o método analítico por SPME, otimizando as condições
de tempo de extração/sorção, tempo de dessorção, influência da força iônica e tempo de
58
incubação. O tempo total de cada análise cromatográfica, bem como os respectivos tempos de
retenção de cada analito e do padrão interno encontram-se na Tabela 17.
Tabela 17: Tempo de análise e tempos de retenção dos analitos e padrão interno
Analito Tempo de retenção aproximado
TCM
11,7 min
DCBM
16,8 min
DBCM
20,1 min
TBM
23,2 min
DCM (padrão interno)
13,8 min
Tempo total de análise
28 minutos
Conforme a Tabela 17 a ordem de tempo de retenção observada está de acordo
com o esperado, uma vez que segue a ordem de massas molares dos THM’s em estudo.
Esta ordem, de massa, implica também em ordem de tamanho das moléculas, que por
sua vez resultam numa maior interação com a coluna de sílica fundida, de caráter
apolar. Assim, os maiores tempos de retenção são observados para os analitos mais
pesados.
59
5.2.1 Tempo de extração
Avaliou-se a quantidade de analito extraído em SPME pelo tempo de exposição
da fibra à amostra. O processo de partição otimizado com maior quantidade extraída
ocorreu em 15 minutos, como pode-se observar Figura 21, indicando que o equilíbrio
trifásico foi atingindo próximo a este tempo.
Otimizou-se o tempo de contato com a fibra, pois ela nos fornece a obtenção de
uma maior sensibilidade analítica.
As condições experimentais para SPME utilizadas para este estudo foram tempo
de extração entre 5, 10, 15 e 20 minutos; tempo de dessorção de 10 minutos; tempo de
incubação de 30 minutos; temperatura de extração de 60º C; velocidade de agitação e
rotação: 5 segundos agitação 300 rpm / 5 segundos repouso, concentração individual de
cada THM de 200 ng/mL e demais condições cromatográficas conforme item 4.2.4.
Concentração dos THM’s usada foi de 200 ng/mL para cada analito.
Na Figura 21, fica evidente a saturação da fibra com os analitos, depois de 15
minutos de contato. A queda relativa a cada um dos analitos para o tempo de 20
minutos, pode ser devido a competição com a água, pelos sítios de adsorção do suporte.
5 10 15 20
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Tempo / (min)
Área / u.a.
TCM
DCBM
DBCM
TBM
Figura 21: Área dos picos cromatográficos dos THM’s em função
do tempo de extração
60
Na Figura 22, tem-se os cromatogramas obtidos para os tempos de extração 5,
10, 15 e 20 minutos. No cromatograma da Figura 22A, tem-se todos os picos dos
analitos sobrepostos. No cromatograma da Figura 22B, tem-se em detalhes, os analitos
TCM e DCBM no tempo de corrida entre 12 e 16,5 minutos, e na Figura 22C os analitos
DBCM e TBM no tempo de corrida entre 17,5 e 23 minutos. Em ambos, podemos
observar uma boa resolução dos picos, com pequena variação de tempo de retenção
entre injeções, comumente observada em análises por cromatografia gasosa.
Observa-se também, que a intensidade dos picos e proporcional ao tempo de
extração da amostra até 15 minutos, e com presença de picos interferentes nos tempos
de retenção de 16,3 e 22,4 proximos aos analitos DCBM e TBM, mas com resolução
adequada entre eles demonstrando boa resolução e separação cromatográfica. Os
cromatogramas referentes ao estudo do tempo de extração, encontram-se no
APENDICE 3.
61
Figura 22: Cromatogramas de otimização do tempo de extração dos THM’s para o
tempo de corrida entre 12 e 23 minutos (A), 12 e 16,5 minutos (B) e entre 17 e 23
minutos (C)
62
5.2.2 Tempo de dessorção
Avaliou-se a quantidade de analito dessorvida pelo tempo de exposição da fibra
no injetor do equipamento, sob alta temperatura, a 280º C, o que é chamado comumente
de dessorção térmica. A alta temperatura garante-se de que os analitos se dessorvem
totalmente da fibra. Usou-se modo “splitless” para introdução da mistura dessorvida
para o contato com a coluna cromatográfica.
Observou-se que a melhor resposta de tempo de dessorção, aquela com maior
área, foi obtida para o conjunto de analitos em 10 minutos, como pode-se observar pelos
dados graficados na Figura 23, conforme Tabela de tempo de dessorção no APENDICE
2.
As condições experimentais para o estudo do tempo de dessorção foram tempo
de extração de 15 minutos; tempo de dessorção avaliado em 2,5; 5,0; 7,5 e 10,0
minutos; tempo de incubação de 30 minutos; temperatura de extração de 60º C;
velocidade de agitação e rotação de 5 segundos agitação 300 rpm / 5 segundos repouso,
concentração individual de cada THM de 200 ng/mL e demais condições e demais
condições cromatográficas conforme item 4.2.4. Não usou-se da adição de NaCl.
Neste parâmetro, avalia-se a força respectiva de interação entre os analitos e a
superfície da fibra com ZnO. Observa-se que o TCM tem maior interação pelo suporte,
seguido pelo DCBM, DBCM e por fim do TBM. Essa ordem é inversa a observada para
a interação com a superfície de sílica fundida da coluna cromatográfica.
A superfície do ZnO cristalino apresenta polaridades diferenciadas em função do
índice de Miller da respectiva face. Assim, a face (0001) apresenta-se com relativa
polaridade, adsorvendo espécies mais polares, preferencialmente, como álcoois. Esta é a
face mais reativa. A face (1010) é não polar e tem atividade adsorvente e catalítica
intermediária. Estudos ainda apontam que as faces (4041) e (5051) apresentam um
papel importante na quimiosorção (HENRICH et al, 1994). Então, espera-se que este
material, mesmo sendo amorfo apresente afinidades adsorventes diferenciadas,
interagindo com adsorventes de diferentes polaridades, com diferentes intensidades
As melhores interações, de acordo com a teoria de acidez e basicidade de
Pearson, ocorrem entre espécies semelhantes. Assim, o TCM sendo a espécie mais dura,
deve interagir melhor com sítios ácidos mais duros, como a face (0001). Espécies
menos duras, devem também interagir melhor com sítios menos ácidos. A interação
mais estável, entretanto, deve ser a que ocorre entre o TCM e os sítios ácidos
superficiais do ZnO, uma vez que que é a espécie que necessita de tempo superior para
que seja melhor dessorvida da superfície.
63
Na Figura 24, tem-se os cromatogramas obtidos para os tempos de extração de 5,
10, 15 e 20 minutos. Observa-se no cromatograma da Figura 24A todos os picos dos
analitos sobrepostos. No cromatograma da Figura 24B temos uma aproximação para os
analitos TCM e DCBM no tempo de corrida entre 12,5 e 17,5 minutos. Na Figura 24C
temos os cromatogramas do DBCM e TBM no tempo de corrida entre 18 e 23 minutos,
onde, em ambos, podemos observar uma boa resolução dos picos com pequena variação
de tempo de retenção entre injeções. Assim como nas analises de tempo de extração,
observa-se também, que a intensidade dos picos e proporcional ao tempo de dessorção,
e com presença de picos interferentes nos tempos de retenção de 16,3 e 22,4 proximos
aos analitos DCBM e TBM, mas com resolução adequada entre eles, demonstrando boa
resolução e separação cromatográfica Os cromatogramas referentes ao estudo de tempo
de dessorção, encontram-se no APENDICE 4.
2,5 5,0 7,5 10,0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Área / u.a.
Tempo / (min)
TCM
DCBM
DBCM
TBM
Figura 23: Áreas dos picos cromatográficos dos THM’s em função
do tempo de dessorção
64
Figura 24: Cromatogramas obtidos para o estudo do tempo ótimo de dessorção, para o
tempo de corrida entre 12 e 23 minutos (A), 12,5 e 17,5 minutos (B)
e entre 17,5 e 23 minutos (C)
65
5.2.3 Força Iônica
Avaliou-se a quantidade de analito extraída em função da força iônica do meio.
Assim, adicionou-se sal a matriz analítica e observou-se significativa melhora no
processo de extração. Este método tem-se mostrado útil, particularmente para analitos
polares.
Em geral, o aumento da força iônica provoca redução na solubilidade do analito
na matriz, facilitando sua extração pelo adsorvente. Concentrações de NaCl% (m/v)
desde 1% até 30% têm sido empregada na análise de amostras aquosas (LANÇAS,
2004). Desta forma optou-se por otimizar o método, dentro desta faixa entre 5% e 20%.
Observou-se que a melhor resposta de área obtida para o conjunto de analitos
ocorreu para a concentração de 15% de NaCl na amostra aquosa, como pode-se verificar
na Figura 25 graficada conforme Tabela de força iônica no APENDICE 2.
As condições experimentais para SPME utilizadas foram tempo de extração de
15 minutos; tempo de dessorção de 10 minutos; força iônica avaliada entre 0, 5, 10, 15 e
20% de NaCl (m/v), tempo de incubação de 30 minutos, temperatura de extração de 60º
C, velocidade de agitação e rotação de 5 segundos agitação 300 rpm / 5 segundos
repouso, concentração individual de cada THM de 40 ng/mL e demais condições
cromatográficas conforme item 4.2.4;
0 5 10 15 20
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
Área / u.a.
Concentração de NaCl % (m/v)
TCM
DCBM
DBCM
TBM
Figura 25: Curvas de área do pico cromatográfico para os THM’s
em função da força iônica do meio
66
Obs: multiplicou-se a resposta cromatográfica por 5 deste parâmetro devido a amostra
estar diluída em 1:5 em relação aos demais parâmetros otimizados.
Na Figura 26, têm-se os cromatogramas obtidos para o estudo da influência da
força iônica do meio. Observa-se no cromatograma da Figura 26A todos os picos dos
analitos. No cromatograma da Figura 26B, temos uma aproximação para os analitos
TCM e DCBM entre o tempo de corrida de 12,5 e 16 minutos, e no cromatograma da
Figura 26C para o DBCM e TBM nos tempos de corrida entre 17 e 22 minutos.
Observa-se que a intensidade dos picos cromatográficos e proporcional a força
iônica aplicada até a concentração de 15% (m/v). No entanto, não se observa a presença
de picos interferentes nos tempos de retenção de 16,3 e 22,4 próximos aos analitos
DCBM e TBM, como observados no estudo de tempo de extração e dessorção. Assim,
conclui-se que com a adição de NaCl nas amostras, elimina-se de certa maneira a
presença de compostos endógenos presentes na matriz analítica, devido a saturação
iônica. Quanto a qualidade cromatográfica, os picos mostraram-se excelente resolução
entre eles demonstrando e separação cromatográfica Os cromatogramas referentes ao
estudo da força iônica do meio, encontram-se no APENDICE 5.
67
Figura 26: Cromatogramas obtidos para o estudo da influência da força iônica do meio
na adsorção dos THM’s, na fibra modificada com ZnO, (A) para o tempo de corrida
entre 12 e 22 minutos, (B) entre 12,5 e 16 minutos, (C) entre 17 e 22 minutos
68
5.2.4 Tempo de incubação
Avaliou-se a quantidade de analito extraída em função do tempo de incubação
da amostra, com temperatura de extração e velocidade de agitação constantes.
O tempo de incubação está relacionado diretamente na otimização para obtenção
do tempo de estabelecimento do equilíbrio do analito entre a fase aquosa e gasosa no
“headspace”. De forma geral, trabalhando-se próximo a este tempo obtem-se melhor
resposta de área do pico cromatográfico.
No estudo realizado, apesar de pouca variação, observou-se que o tempo de
incubação adequado ocorre próximo a 60 minutos na amostra aquosa, como pode-se
observar pelos dados graficados como mostrado na Figura 27, conforme dados da tabela
de tempo de incubação no APENDICE 2.
As condições experimentais utilizadas foram tempo de extração de 15 minutos;
tempo de dessorção de 10 minutos; força iônica de NaCl 15% (m/v); tempo de
incubação avaliado entre 15, 30, 45 e 60 minutos; temperatura de extração de 60º C;
velocidade de agitação e rotação de 5 segundos agitação 300 rpm / 5 segundos repouso,
concentração individual de cada THM de 200 ng/mL e demais condições
cromatográficas conforme item 4.2.4.
15 30 45 60
0
5000
10000
15000
20000
25000
Área / u.a.
Tempo / (min)
TCM
DCBM
DBCM
TBM
Figura 27: Área dos picos cromatográficos dos THM’s em função
do tempo de incubação
69
Na Figura 28, têm-se os cromatogramas obtidos para estudo do tempo de
incubação. O cromatograma da Figura 28A corresponde a todos os picos dos analitos
estudados. No cromatograma da Figura 28B, temos os analitos TCM e DCBM,
correspondendo entre o tempo de corrida de 12,5 e 18 minutos. Na Figura 28C, os
cromatogramas correspondem aos analitos DBCM e TBM nos tempos de corrida entre
18 e 23,5 minutos.
Quanto a avaliação cromatográfica, observa-se que a intensidade dos picos
cromatográficos e proporcional ao tempo de incubação. Não se observa a presença de
picos interferentes como obtido no estudo de força iônica, aplicado neste parâmetro.
Quanto a qualidade cromatográfica, os picos mostraram-se com excelente resolução e
separação cromatográfica adequada. Os cromatogramas referentes ao estudo do tempo
de imcubação, encontram-se no APENDICE 6.
70
Figura 28: Cromatogramas dos THM’s no estudo de tempo de incubação, para os
tempos de corrida entre 12 e 25 minutos (A), entre 12,5 e 18 minutos (B)
e entre 18 e 23,5 minutos (C)
71
5.3 Análise quantitativa de THM’s – Desenvolvimento de metodologia analítica
Os analitos TCM, DCBM, DBCM, TBM foram analisados por micro extração em
fase sólida, pelo modo de extração “headspace” conjugada a cromatografia gasosa
(SPME-HS-CG), usando-se o diclorometano como padrão interno.
5.3.2 Especificidade
Avaliou-se a interferência de matriz e compostos presentes, analisando-se quatro
amostras de água, sendo uma de água ultrapura e três amostras de água coletados em
pontos diferentes da cidade de Toledo (Vila Pioneira, Vila Bécker e Vila Industrial) ,
isentos de THM’s e padrão interno, através de tratamento prévio por destilação das
amostras antes da injeção, para garantir o processo.
Os resultados foram comparados com aqueles obtidos na análise de uma
solução, chamada de ST_Especifidade, contendo os analitos na concentração do limite
inferior de quantificação de cada espécie THM e o padrão interno, conforme
fortificação aplicada as amostras. Os analitos foram identificados de forma inequívoca,
pelos diferentes tempos de retenção, garantindo-se que o pico cromatográfico é
exclusivo do composto de interesse.
Foram avaliadas as áreas do analito e do padrão interno separadamente. A
presença de picos interferentes no tempo de retenção do analito é de 0,00%, sendo
inferior a 20% da resposta do LQ e no tempo de retenção do padrão interno é nula.
Portanto, o método demonstrou-se específico para os analitos e padrão interno em
questão. Os dados das áreas dos picos cromatográficos dos THM’s e padrão interno,
para o teste da especificidade, encontram-se na Tabela 18.
Tabela 18: Áreas dos picos cromatográficos dos THM’s e padrão interno, para o teste
da especificidade.
Amostras
Área do pico
cromatógrafico / u.a.
%
TCM
1347,4 100,00
DCBM
1003,0 100,00
DBCM
666,3 100,00
TBM
600,2 100,00
PI
34141,8 100,00
Nos cromatogramas obtidos para o estudo de especificidade, observam-se dados
concisos sem a presença de intereferentes. Além disso, este teste mostrou a ausência
tanto do analito estudado, quanto do padrão interno nas amostras de águas reais. Na
Figura 29A, temos o cromatograma do “branco” apenas com a presença do pico do
diluente utilizado. Na sobreposição dos cromatogramas da água ultrapura da solução
72
teste para o estudo de especificidade, mostrada na Figura 29B, nota-se não haver
interferentes no mesmo tempo de retenção para os analitos estudados, da mesma forma
que para as amostras reais. Os dados, e os cromatogramas referentes ao estudo da
especificidade, encontram-se nos APENDICES 7 e 8.
Figura 29: Cromatograma obtido para o estudo de especificidade, da água ultra-pura
com diluente (A) e sobreposto com a solução teste (B).
Na sobreposição dos cromatogramas da água ultrapura da solução teste para o
estudo de especificidade, mostrada na Figura 29B, nota-se não haver interferentes no
73
mesmo tempo de retenção para os analitos estudados. Também, nas amostras reais, não
observou-se a presença dos THM’s. Na Figura 30, estão em detalhes, os tempos de
corrida entre 12,5 e 24 minutos Figura 30A, e entre 10 e 13,2 minutos Figura 30B, onde
fica mais evidente a ausência de picos interferentes nos mesmos tempos de retenção dos
analitos e padrão interno.
Figura 30: Cromatogramas obtidos para o estudo da especificidade, para os tempos de
corrida entre 12,5 e 24 minutos para os analitos (A), e entre 10 e 13,5 minutos para o
padrão interno (B)
74
5.3.3. Linearidade
A linearidade do método foi avaliada na faixa de 30-500 ng/mL para TCM, 20-
250 ng/mL para DCBM e DBCM e 10-100 ng/mL para TBM, utilizando cinco níveis de
concentração e analisando cada nível de concentração em triplicata. Os valores dos
coeficientes de correlação, inclinação da reta e o intercepto da reta apresentaram
resultados individuais satisfatórios encontrados na determinação da linearidade do
método dispostos na Tabela 19. As Figuras 31, 32, 33 e 34 mostram as curvas analíticas
da concentração obtida versus a resposta cromatográfica. Os dados, e os cromatogramas
referentes ao estudo da linearidade, encontram-se no APENDICE 7 e 8.
Todos os critérios de aceitação para a lineraidade foram atingidos, obtendo-se
coeficientes de correlação linear iguais a 0,99 ou superior para todos os compostos
analisados. Ainda, os dados demostraram resultados diretamente proporcionais a
concentração do analito na amostra dentro da faixa de concentração de trabalho
pretendida, mostrando-se linear para os compostos analisados.
Tabela 19: Dados gerais da curva de calibração para o estudo da linearidade
Analito
a
(coeficiente angular)
B
(coeficiente linear)
R
2
(coeficiente de
correlação linear)
TCM 0,001116 0,006472 0,998650
DCBM 0,001134 0,003196 0,999406
DBCM 0,000661 0,002619 0,999162
TBM 0,000817 0,006725 0,998221
75
0 100 200 300 400 500
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a = 0,001116
b = 0,006472
R = 0,999325
R
2
= 0,998650
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de TCM / ng.mL
-1
Figura 31: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
triclorometano em primeira determinação
0 50 100 150 200 250
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,001134
b: 0,003196
R: 0,999703
R
2
: 0,999406
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de DCBM / ng.mL
-1
Figura 32. Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
diclorobromometano em primeira determinação
76
0 50 100 150 200 250
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,000661
b: 0,002619
R: 0,999581
R
2
: 0,999162
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de DBCM / ng.mL
-1
Figura 33: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
dibromoclorometano em primeira determinação
0 20 40 60 80 100
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,000661
b: 0,002619
R: 0,999581
R
2
: 0,999162
Curva plotada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de TBM / ng.mL
-1
Figura 34: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
tribromometano em primeira determinação
77
Os valores de coeficiente de variação entre as determinações e o desvio em
relação à concentração nominal, para cinco concentrações diferentes em três
determinações individuais, apresentaram resultados dentro dos limites estabelecidos
conforme dados das Tabelas 24.1, 24.2, 24.3, 25.1, 25.2, 25.3, 26.1, 26.2, 26.3, e 27.1,
27.2, 27.3 respectivamente, para cada trihalometano avaliado.
Tabela 24.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o triclorometano de 30 e 50 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
30,00 31,21 4,03 0,0413 50,00 50,51 1,02 0,0629
2
30,00 31,45 4,82 0,0416 50,00 49,45 -1,09 0,0617
3
30,00 29,67 -1,09 0,0396 50,00 49,21 -1,58 0,0614
Média
30,0 30,78 - - 50,00 49,72 - -
Desvio Padrão
0,00 0,96 - - 0,00 0,69 - -
CV (%)
0,00 3,13 - - 0,00 1,39 - -
Exatidão (%)
100,00 102,59 - - 100,00 99,45 - -
Tabela 24.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o triclorometano de 100 e 250 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
100,00 102,37 2,37 0,1208 250,00 239,99 -4,00 0,2744
2
100,00 96,83 -3,17 0,1146 250,00 240,93 -3,63 0,2754
3
100,00 101,19 1,19 0,1194 250,00 238,50 -4,60 0,2727
Média
100,00 100,13 - - 250,00 239,81 - -
Desvio Padrão
0,00 2,92 - - 0,00 1,23 - -
CV (%)
0,00 2,91 - - 0,00 0,51 - -
Exatidão (%)
100,00 100,13 - - 100,00 95,92 - -
Tabela 24.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o triclorometano de 500 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios % Resposta
1
500,00 504,92 0,98
0,5701
2
500,00 517,39 3,48
0,5841
3
500,00 506,38 1,28
0,5718
Média
500,00 509,56 -
-
Desvio Padrão
0,00 6,82 -
-
CV (%)
0,00 1,34 -
-
Exatidão (%)
100,00 101,91 -
-
78
Tabela 25.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o diclorobromometano de 20 e 40 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
20,00 19,27 -3,65 0,0251 40,00 40,73 1,83 0,0494
2
20,00 19,83 -0,87 0,0257 40,00 39,25 -1,87 0,0477
3
20,00 20,09 0,46 0,0260 40,00 39,84 -0,40 0,0484
Média
20,00 19,73 - - 40,00 39,94 - -
Desvio Padrão
0,00 0,42 - - 0,00 0,75 - -
CV (%)
0,00 2,12 - - 0,00 1,87 - -
Exatidão (%)
100,00 98,65 - - 100,00 99,85 - -
Tabela 25.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o diclorobromometano de 80 e 125 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
80,00 83,43 4,29 0,0978 125,00 121,76 -2,59 0,1413
2
80,00 79,33 -0,83 0,0932 125,00 127,50 2,00 0,1478
3
80,00 82,16 2,70 0,0964 125,00 125,52 0,42 0,1455
Média
80,00 81,64 - - 125,00 124,93 - -
Desvio Padrão
0,00 2,10 - - 0,00 2,91 - -
CV (%)
0,00 2,57 - - 0,00 2,33 - -
Exatidão (%)
100,00 102,05 - - 100,00 99,94 - -
Tabela 25.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o diclorobromometano de 250 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios % Resposta
1
250,00 249,82 -0,07 0,2865
2
250,00 250,49 0,20 0,2873
3
250,00 245,97 -1,61 0,2822
Média
250,00 248,76 - -
Desvio Padrão
0,00 2,44 - -
CV (%)
0,00 0,98 - -
Exatidão (%)
100,00 99,50 - -
79
Tabela 26.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o dibromoclorometano de 20 e 40 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
20,00 19,16 -4,19 0,0153 40,00 40,56 1,40 0,0294
2
20,00 20,45 2,26 0,0161 40,00 40,21 0,52 0,0292
3
20,00 20,17 0,85 0,0160 40,00 40,45 1,12 0,0294
Média
20,00 19,93 - - 40,00 40,41 - -
Desvio Padrão
0,00 0,68 - - 0,00 0,18 - -
CV (%)
0,00 3,41 - - 0,00 0,45 - -
Exatidão (%)
100,00 99,64 - - 100,00 101,02 - -
Tabela 26.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o dibromoclorometano de 80 e 125 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
80,00 80,58 0,73 0,0559 125,00 125,56 0,45 0,0856
2
80,00 81,33 1,66 0,0564 125,00 123,37 -1,30 0,0842
3
80,00 78,53 -1,83 0,0545 125,00 121,21 -3,03 0,0827
Média
80,00 80,15 - - 125,00 123,38 - -
Desvio Padrão
0,00 1,45 - - 0,00 2,17 - -
CV (%)
0,00 1,80 - - 0,00 1,76 - -
Exatidão (%)
100,00 100,18 - - 100,00 98,70 - -
Tabela 26.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o dibromoclorometano de 250 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios % Resposta
1
250,00 243,63 -2,55 0,1637
2
250,00 252,23 0,89 0,1694
3
250,00 257,56 3,02 0,1729
Média
250,00 251,14 - -
Desvio Padrão
0,00 7,03 - -
CV (%)
0,00 2,80 - -
Exatidão (%)
100,00 100,46 - -
80
Tabela 27.1: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o tribromometano de 10 e 25 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
10,00 9,88 -1,17 0,0148 25,00 25,06 0,25 0,0272
2
10,00 9,61 -3,95 0,0146 25,00 26,34 5,34* 0,0282
3
10,00 9,98 -0,22 0,0149 25,00 25,70 2,80 0,0277
Média
10,00 9,82 - - 25,00 25,70 - -
Desvio Padrão
0,00 0,19 - - 0,00 0,64 - -
CV (%)
0,00 1,97 - - 0,00 2,48 - -
Exatidão (%)
100,00 98,22 - - 100,00 102,80 - -
* Amostra Suspeita: Aplicado o teste de Grubbs, onde o G
Calc
(1,00) é menor que o valor do G
Tab
(1,15) de modo que
aceitou-se o valor suspeito.
Tabela 27.2: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o tribromometano de 50 e 75 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios
%
Resposta
1
50,00 49,33 -1,33 0,0470 75,00 76,81 2,42 0,0695
2
50,00 49,73 -0,53 0,0474 75,00 75,31 0,42 0,0683
3
50,00 49,65 -0,71 0,0473 75,00 72,27 -3,63 0,0658
Média
50,00 49,57 - - 75,00 74,80 - -
Desvio Padrão
0,00 0,21 - - 0,00 2,31 - -
CV (%)
0,00 0,42 - - 0,00 3,09 - -
Exatidão (%)
100,00 99,14 - - 100,00 99,73 - -
Tabela 27.3: Concentrações para estudo de linearidade na resposta cromatográfica para
o tribromometano de 100 ng/mL
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experim. /
(ng/mL)
Desvios % Resposta
1
100,00 96,10 -3,90 0,0853
2
100,00 99,32 -0,68 0,0879
3
100,00 104,90 4,90 0,0925
Média
100,00 100,11 - -
Desvio Padrão
0,00 4,45 - -
CV (%)
0,00 4,44 - -
Exatidão (%)
100,00 100,11 - -
81
5.3.4 Limite de Deteção (LD) e Limite de Quantificação (LQ)
Analisou-se o LD por meio de soluções de concentrações conhecidas e
decrescentes dos analitos, em triplicata, até o menor nível detectável concomitantemente
com a linearidade admitindo-se uma relação sinal/ruído de 3:1 baseando-se nos
parâmetros da curva de calibração.
Os valores dos limites de detecção obtidos para os THM’s estão dispostos nas
Tabelas 28.1, 28.2, 28.3 e 28.4 baseados nos parâmetros da curva de calibração obtida
para o estudo da linearidade. Os resultados apresentaram-se de acordo com os critérios
estabelecidos, detectando o menor nível na razão disposta obtendo concentrações dos
analitos com coeficiente de variação superior a 5,57% e exatidão fora da faixa de 95 e
105%.
Tabela 28.1: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de
detecção para o triclorometano
Amostras
Teórica /
(ng/mL)
Experiment. / (ng/mL) Desvios % Resposta
1
9,00 11,05 22,76 0,0188
2
9,00 4,85 -46,12 0,0119
3
9,00 7,73 -14,16 0,0151
Média
9,00 7,87 - -
Desvio Padrão
0,00 3,10 - -
CV (%)
0,00 39,40 - -
Exatidão (%)
100,00 87,49 - -
Tabela 28.2: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de
detecção para o diclorobromometano
Amostras Teórica / (ng/mL) Experiment. / (ng/mL) Desvios % Resposta
1
6,00 5,99 -0,12 0,0100
2
6,00 7,67 27,91 0,0119
3
6,00 7,86 31,06 0,0121
Média
6,00 7,18 - -
Desvio Padrão
0,00 1,03 - -
CV (%)
0,00 14,35 - -
Exatidão (%)
100,00 119,62 - -
Tabela 28.3: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de
detecção para o dibromoclorometano
Amostras Teórica / (ng/mL) Experiment. / (ng/mL) Desvios % Resposta
1
6,00 11,65 93,36 0,0103
2
6,00 13,52 125,76 0,0116
3
6,00 10,78 78,82 0,0097
Média
6,00 11,96 - -
Desvio Padrão
0,00 1,44 - -
CV (%)
0,00 12,06 - -
Exatidão (%)
100,00 199,31 - -
82
Tabela 28.4: Concentrações trabalhadas e calculadas para o estudo do limite de
detecção para o tribromometano
Amostras Teórica / (ng/mL) Experiment. / (ng/mL) Desvios % Resposta
1
3,00 2,35 -21,75 0,0086
2
3,00 2,72 -9,43 0,0089
3
3,00 4,78 59,21 0,0106
Média
3,00 3,28 - -
Desvio Padrão
0,00 1,31 - -
CV (%)
0,00 39,90 - -
Exatidão (%)
100,00 109,34 - -
O valor do coeficiente de variação encontrado foi inferior há 5,00% com exatidão
de 95 e 105% para todos os THM’s analisados, conforme Tabelas 24.1, 25.1, 26.1 e
27.1. Esses dados demonstram sensibilidade significativa do método com precisão e
exatidão dentro dos limites preconizados. Os dados, e os cromatogramas referentes ao
estudo do limite de detecção e limite inferior de quantificação, encontram-se nos
APENDICES 7 e 8.
5.3.5 Precisão e Exatidão
Avaliou-se a precisão e exatidão em dias diferentes (3 dias) para verificar a
reprodutibilidade do método entre dias. Utilizou-se os resultados médios das precisões e
exatidões para montagem da precisão e exatidão intradias, verificando a
reprodutibilidade e comparando as concentrações médias obtidas com as teóricas para
obtenção da recuperação do método analítico.
5.3.5.1 Precisão e Exatidão em primeira determinação (interdias 1)
A curva de calibração utilizada para avaliação da precisão e exatidão, obteve
coeficiente de variação entre as determinações e o desvio em relação à concentração
nominal menor ou igual à 5% para todos os pontos. Obteve-se coeficiente de
correlação linear igual ou superior a 0,99, onde o valor do coeficiente de correlação,
inclinação da reta e o intercepto da reta apresentam resultados individuais encontrados
na Tabela 23, no item 5.3.3, obtida através das curvas de calibração da linearidade.
Avaliou-se a precisão e exatidão em primeira determinação, analisando três
determinações de cada controle de qualidade. Os valores do coeficiente de variação para
cada nível de concentração foram inferiores ao limite aceito de 5% e a exatidão
83
correspondente, na faixa de 95 e 105% do valor nominal, cumprindo assim os
parâmetros preconizados conforme observado nas Tabelas 29.1, 29.2, 29.3 e 29.4. Os
dados, e os cromatogramas referentes ao estudo da precisão e exatidão em primeira
determinação, encontram-se nos APENDICES 7 e 8.
Tabela 29.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação
do triclorometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
90,00 86,17 -4,26 200,00 194,18 -2,91 400,00 420,36 5,09*
2
90,00 86,24 -4,18 200,00 198,11 -0,95 400,00 391,39 -2,15
3
90,00 87,24 -3,07 200,00 192,09 -3,95 400,00 396,45 -0,89
Média
90,00 86,55 - 200,00 194,79 - 400,00 402,73 -
Desvio Padrão
0,00 0,60 - 0,00 3,05 - 0,00 15,47 -
CV (%)
0,00 0,69 - 0,00 1,57 - 0,00 3,84 -
Exatidão (%)
100,00 96,16 - 100,00 97,40 - 100,00 100,68 -
* Amostra Suspeita: Aplicado o teste de Grubbs, onde o G
Calc
(1,14) é menor que o valor do G
Tab
(1,15) de modo que
aceitou-se o valor suspeito.
Tabela 29.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação
do diclorobrometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
60,00 60,92 1,54 100,00 98,31 -1,69 200,00 207,19 3,59
2
60,00 58,60 -2,33 100,00 101,10 1,10 200,00 191,29 -4,36
3
60,00 60,26 0,44 100,00 103,08 3,08 200,00 193,73 -3,13
Média
60,00 59,93 - 100,00 100,83 - 200,00 197,40 -
Desvio Padrão
0,00 1,20 - 0,00 2,40 - 0,00 8,56 -
CV (%)
0,00 2,00 - 0,00 2,38 - 0,00 4,34 -
Exatidão (%)
100,00 99,88 - 100,00 100,83 - 100,00 98,70 -
Tabela 29.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação
do dibromoclorometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
60,00 61,54 2,57 100,00 99,55 -0,45 200,00 207,92 3,96
2
60,00 59,15 -1,41 100,00 103,14 3,14 200,00 190,11 -4,94
3
60,00 61,61 2,68 100,00 98,11 -1,89 200,00 208,50 4,25
Média
60,00 60,77 - 100,00 100,27 - 200,00 202,18 -
Desvio Padrão
0,00 1,40 - 0,00 2,59 - 0,00 10,45 -
CV (%)
0,00 2,30 - 0,00 2,58 - 0,00 5,17 -
Exatidão (%)
100,00 101,28 - 100,00 100,27 - 100,00 101,09 -
84
Tabela 29.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão em primeira determinação
do tribrometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
31,29 4,30 31,29 45,00 42,71 -5,08* 90,00 93,42 3,80
2
29,50 -1,65 29,50 45,00 47,10 4,66 90,00 89,28 -0,80
3
28,68 -4,40 28,68 45,00 44,95 -0,12 90,00 93,52 3,91
Média
29,82 - 29,82 45,00 44,92 - 90,00 92,07 -
Desvio Padrão
1,33 - 1,33 0,00 2,19 - 0,00 2,42 -
CV (%)
4,47 - 4,47 0,00 4,88 - 0,00 2,63 -
Exatidão (%)
99,42 - 99,42 0,00 99,82 - 0,00 102,30 -
* Amostra Suspeita: Aplicado o teste de Grubbs, onde o G
Calc
(1,01) é menor que o valor do G
Tab
(1,15) de modo que
aceitou-se o valor suspeito.
5.3.5.2 Precisão e Exatidão em segunda determinação (interdias 2)
Da curva de calibração utilizada para avaliação da precisão e exatidão em
segunda determinação, obteve coeficiente de variação entre as determinações e o desvio
em relação à concentração nominal menor ou igual à 5% para todos os pontos aceitos
conforme Tabelas 31.1, 31.2, 31.3, 31.4. Obteve-se coeficiente de correlação linear
igual ou superior a 0,99, onde o valor do coeficiente de correlação, inclinação da reta e
o intercepto da reta apresentam resultados individuais dispostos na Tabela 30, e Figuras
35.1, 35.2, 35.3 e 35.4. Os dados, e os cromatogramas referentes ao estudo da precisão
e exatidão em segunda determinação, encontram-se no APENDICES 9 e 10.
Tabela 30: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em segunda
determinação
Analito
a
(coeficiente angular)
B
(coeficiente linear)
R
2
(coeficiente de
correlação linear)
TCM 0,001087 0,013904 0,998519
DCBM 0,001133 0,003282 0,999093
DBCM 0,000660 0,001441 0,999148
TBM 0,000876 0,001459 0,996974
85
Tabela 31.1: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para triclorometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
30,00 28,69 -4,38 0,0451
50,00 49,03 -1,94 0,0672
100,00 98,26 -1,74 0,1208
250,00 239,54 -4,18 0,2744
500,00 511,50 2,30 0,5701
Tabela 31.2: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para diclorobromometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
20,00 19,63 -1,83 0,0255
40,00 49,87 24,67* 0,0598
80,00 83,46 4,33 0,0978
125,00 121,84 -2,53 0,1413
250,00 250,06 0,02 0,2865
*Ponto excluído (amostra com desvio superior a 5% em relação à concentração nominal) e não utilizado nos cálculos.
Tabela 31.3: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para dibromoclorometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
20,00 19,33 -3,36 0,0142
40,00 53,38 33,45* 0,0367
80,00 82,47 3,08 0,0559
125,00 127,50 2,00 0,0856
250,00 245,71 -1,72 0,1637
*Ponto excluído (amostra com desvio superior a 5% em relação à concentração nominal) e não utilizado nos cálculos.
Tabela 31.4: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para tribromometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
Zero - -
10,00 9,68 -3,22 0,0099
25,00 34,70 38,78* 0,0319
50,00 52,02 4,03 0,0470
75,00 77,65 3,54 0,0695
100,00 95,65 -4,35 0,0853
*Ponto excluído (amostra com desvio superior a 5% em relação à concentração nominal) e não utilizado nos cálculos.
86
0 100 200 300 400 500
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,001087
b: 0,013904
R: 0,999259
R
2
: 0,998519
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de TCM / ng.mL
-1
Figura 35.1: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
triclorometano em segunda determinação
0 50 100 150 200 250
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,001133
b: 0,003282
R: 0,999546
R
2
: 0,999093
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de DCBM / ng.mL
-1
Figura 35.2: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
diclorobromometano em segunda determinação
87
0 50 100 150 200 250
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,000660
b: 0,001441
R: 0,999574
R
2
: 0,999148
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de DBCM / ng.mL
-1
Figura 35.3: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
dibromoclorometano em segunda determinação
0 20 40 60 80 100
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,000876
b: 0,001459
R: 0,998486
R
2
: 0,996974
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de TBM / ng.mL
-1
Figura 35.4. Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
tribromometano em segunda determinação
88
Avaliou-se a precisão e exatidão em segunda determinação, analisando três
determinações de cada controle de qualidade. Os valores de coeficiente de variação para
cada nível de concentração também foram inferiores ao limite aceito de 5% e a exatidão
correspondente, na faixa de 95-105% do valor nominal, cumprindo assim os parâmetros
preconizados conforme observado nas Tabelas 32.1, 32.2, 32.3 e 32.4.
Tabela 32.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação
do triclorometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
90,00 88,33 -1,85 200,00 204,42 2,21 400,00 391,08 -2,23
2
90,00 90,92 1,02 200,00 200,06 0,03 400,00 380,53 -4,87
3
90,00 85,53 -4,97 200,00 194,90 -2,55 400,00 400,15 0,04
Média
90,00 88,26 - 200,00 199,80 - 400,00 390,59 -
Desvio Padrão
0,00 2,70 - 0,00 4,76 - 0,00 9,82 -
CV (%)
0,00 3,05 - 0,00 2,38 - 0,00 2,51 -
Exatidão (%)
100,00 98,07 - 100,00 99,90 - 100,00 97,65 -
Tabela 32.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação
do diclorobromometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
90,00 88,33 -1,85 200,00 204,42 2,21 400,00 391,08 -2,23
2
90,00 90,92 1,02 200,00 200,06 0,03 400,00 380,53 -4,87
3
90,00 85,53 -4,97 200,00 194,90 -2,55 400,00 400,15 0,04
Média
90,00 88,26 - 200,00 199,80 - 400,00 390,59 -
Desvio Padrão
0,00 2,70 - 0,00 4,76 - 0,00 9,82 -
CV (%)
0,00 3,05 - 0,00 2,38 - 0,00 2,51 -
Exatidão (%)
100,00 98,07 - 100,00 99,90 - 100,00 97,65 -
Tabela 32.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação
do dibromoclorometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
60,00 57,88 -3,54 100,00 96,55 -3,45 200,00 209,96 60,00
2
60,00 61,01 1,68 100,00 99,24 -0,76 200,00 192,13 60,00
3
60,00 58,84 -1,93 100,00 96,28 -3,72 200,00 205,21 60,00
Média
60,00 59,24 - 100,00 97,36 - 200,00 202,43 60,00
Desvio Padrão
0,00 1,60 - 0,00 1,63 - 0,00 9,23 0,00
CV (%)
0,00 2,71 - 0,00 1,68 - 0,00 4,56 0,00
Exatidão (%)
100,00 98,74 - 100,00 97,36 - 100,00 101,22 0,00
89
Tabela 32.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão em segunda determinação
do tribromometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
30,00 31,43 4,78 45,00 45,84 1,86 90,00 93,15 3,50
2
30,00 29,70 -1,01 45,00 45,55 1,22 90,00 85,70 -4,77
3
30,00 29,26 -2,46 45,00 45,11 0,24 90,00 93,24 3,60
Média
30,00 30,13 - 45,00 45,50 - 90,00 90,70 -
Desvio Padrão
0,00 1,15 - 0,00 0,37 - 0,00 4,33 -
CV (%)
0,00 3,82 - 0,00 0,81 - 0,00 4,77 -
Exatidão (%)
100,00 100,44 - 100,00 101,11 - 100,00 100,78 -
90
5.3.5.3 Precisão e Exatidão em terceira determinação (interdias 3)
Obteve-se coeficiente de correlação linear igual ou superior a 0,99, onde o valor
do coeficiente de correlação, inclinação da reta e o intercepto da reta apresentam
resultados individuais dispostos na Tabela 33 e Figuras 36.1, 36.2, 36,3 e 36,4. Os
dados, e os cromatogramas referentes ao estudo da precisão e exatidão em terceira
determinação, encontram-se nos APENDICES 11 e 12.
Da curva de calibração utilizada para avaliação da precisão e exatidão em
terceira determinação, obteve coeficiente de variação entre as determinações e o desvio
em relação à concentração nominal menor ou igual à 5% para todos os pontos aceitos
conforme Tabelas 34.1, 34.2, 34.3 e 34.4.
Tabela 33: Dados gerais da curva de calibração da precisão e exatidão em terceira
determinação
Analito
a
(coeficiente angular)
b
(coeficiente linear)
R
2
(coeficiente de
correlação linear)
TCM 0,001148 0,000640 0,998843
DCBM 0,001124 0,003298 0,999253
DBCM 0,000690 0,002428 0,999911
TBM 0,000888 0,006290 0,999693
Tabela 34.1: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para triclorometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
30,00 30,51 1,71 0,0357
50,00 51,64 3,28 0,0599
100,00 96,38 -3,62 0,1113
250,00 241,70 -3,32 0,2782
500,00 509,77 1,95 0,5861
Tabela 34.2: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para diclorobromometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
20,00
20,00 19,89 0,0257
40,00
40,00 38,79 0,0469
80,00
80,00 83,14 0,0967
125,00
125,00 125,92 0,1448
250,00
250,00 247,26 0,2811
91
Tabela 34.3: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para dibromoclorometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
20,00 19,72 -1,42 0,0160
40,00 40,28 0,69 0,0302
80,00 80,38 0,48 0,0579
125,00 126,00 0,80 0,0894
250,00 248,62 -0,55 0,1740
Tabela 34.4: Dados das concentrações obtidas na curva de calibração da precisão em
segunda determinação para tribromometano
Nominal / (ng/mL) Experimental
/ (ng/mL)
Desvios (%) Resposta
Branco - -
-
Zero - -
-
10,00 9,87 -1,26 0,0151
25,00 25,64 2,57 0,0291
50,00 49,45 -1,10 0,0502
75,00 74,24 -1,01 0,0722
100,00 100,79 0,79 0,0957
0 100 200 300 400 500
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,001148
b: 0,000640
R: 0,999421
R
2
: 0,998843
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de TCM / ng.mL
-1
Figura 36.1: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
triclorometano em terceira determinação
92
0 50 100 150 200 250
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,001124
b: 0,003298
R: 0,999627
R
2
: 0,999253
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de DCBM / ng.mL
-1
Figura 36.2: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
diclorobromometano em terceira determinação
0 50 100 150 200 250
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,000690
b: 0,002428
R: 0,999956
R
2
: 0,999911
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de DBCM / ng.mL
-1
Figura 36.3: Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
dibromoclorometano em terceira determinação
93
0 20 40 60 80 100
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Ponderação: 1/X
Equação da reta: y = ax + b
a: 0,000888
b: 0,006290
R: 0,999846
R
2
: 0,999693
Curva graficada
Ajuste linear da curva
Resposta
Concentração de TBM / ng.mL
-1
Figura 36.4. Curva de calibração da linearidade, precisão e exatidão para
tribromometano em terceira determinação
Avaliou-se a precisão e exatidão em terceira determinação, analisando três
determinações de cada controle de qualidade. Os valores de coeficiente de variação para
cada nível de concentração foram inferiores ao limite aceito de 5% e a exatidão
correspondente, na faixa de 95 e 105% do valor nominal, cumprindo assim os
parâmetros preconizados conforme observado nas Tabelas 35.1, 35.2, 35.3 e 35.4.
Tabela 35.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação
do triclorometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
90,00 86,45 -3,94 200,00 192,58 -3,71 400,00 380,41 -4,90
2
90,00 87,16 -3,15 200,00 193,06 -3,47 400,00 385,98 -3,50
3
90,00 89,25 -0,84 200,00 195,95 -2,02 400,00 399,96 -0,01
Média
90,00 87,62 - 200,00 193,87 - 400,00 388,78 -
Desvio Padrão
0,00 1,45 - 0,00 1,82 - 0,00 10,07 -
CV (%)
0,00 1,66 - 0,00 0,94 - 0,00 2,59 -
Exatidão (%)
100,00 97,36 - 100,00 96,93 - 100,00 97,20 -
94
Tabela 35.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação
do diclorobromometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
60,00 60,24 0,40 100,00 101,30 1,30 200,00 208,06 4,03
2
60,00 60,10 0,17 100,00 99,50 -0,50 200,00 197,13 -1,44
3
60,00 61,10 1,84 100,00 103,65 3,65 200,00 194,54 -2,73
Média
60,00 60,48 - 100,00 101,48 - 200,00 199,91 -
Desvio Padrão
0,00 0,54 - 0,00 2,08 - 0,00 7,18 -
CV (%)
0,00 0,90 - 0,00 2,05 - 0,00 3,59 -
Exatidão (%)
100,00 100,81 - 100,00 101,48 - 100,00 99,96 -
Tabela 35.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação
do dibromoclorometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Desvio
%
1
60,00 61,31 2,18 100,00 97,04 -2,96 200,00 190,02 -4,99
2
60,00 57,17 -4,72 100,00 103,73 3,73 200,00 190,73 -4,63
3
60,00 58,03 -3,29 100,00 96,64 -3,36 200,00 202,05 1,03
Média
60,00 58,84 - 100,00 99,13 - 200,00 194,27 -
Desvio Padrão
0,00 2,19 - 0,00 3,98 - 0,00 6,75 -
CV (%)
0,00 3,71 - 0,00 4,02 - 0,00 3,48 -
Exatidão (%)
100,00 98,06 - 100,00 99,13 - 100,00 97,13 -
Tabela 35.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão em terceira determinação
do tribromometano
CQB CQM
CQA
Amostras
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
Teórica
/(ng/mL)
Experimental
/ (ng/mL)
Desvio
%
1
30,00 28,78 -4,07 45,00 45,17 0,38 90,00 87,27 -3,04
2
30,00 30,68 2,26 45,00 46,63 3,61 90,00 86,70 -3,67
3
30,00 29,90 -0,33 45,00 43,76 -2,76 90,00 90,03 0,04
Média
30,00 29,79 - 45,00 45,18 - 90,00 88,00 -
Desvio Padrão
0,00 0,95 - 0,00 1,43 - 0,00 1,78 -
CV (%)
0,00 3,20 - 0,00 3,17 - 0,00 2,03 -
Exatidão (%)
100,00 99,29 - 100,00 100,41 - 100,00 97,78 -
95
5.3.5.3 Precisão e Exatidão Intradias/Recuperação
Avaliou-se a precisão e exatidão intradias através da média das concentrações
obtidas durante os três dias de análise da precisão e exatidão inter dias.
Quanto a precisão e exatidão do método, os valores de coeficiente de variação
para cada nível de concentração foram inferiores ao limite aceito de 5% e a exatidão
correspondente, na faixa de 95-105% do valor nominal, cumprindo assim os parâmetros
preconizados conforme observado nas Tabelas 36.1, 36.2, 36.3 e 36.4.
Para a recuperação método, avaliou-se conforme exatidão obtida na precisão e
exatidão intra-dias. Obteu-se valores de exatidão para cada nível de concentração
correspondente na faixa de 95-105% do valor nominal, dentro do limite preconizado de
70 a 130% conforme observado nas Tabelas 36.1, 36.2, 36.3 e 36.4.
Tabela 36.1: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
triclorometano
CQB CQM CQA
Dias
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
1
90,00 86,55 200,00 194,79 400,00 402,73
2
90,00 88,26 200,00 199,80 400,00 390,59
3
90,00 87,62 200,00 193,87 400,00 388,78
Média
90,00 87,48 200,00 196,15 400,00 394,03
Desvio Padrão
0,00 0,87 0,00 3,19 0,00 7,59
CV (%)
0,00 0,99 0,00 1,63 0,00 1,93
Exatidão (%)
100,00 97,20 100,00 98,08 100,00 98,51
Tabela 36.2: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
diclorobromometano
CQB CQM CQA
Dias
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
1
60,00 59,93 100,00 100,83 200,00 197,40
2
60,00 58,86 100,00 98,80 200,00 192,20
3
60,00 60,48 100,00 101,48 200,00 199,91
Média
60,00 59,76 100,00 100,37 200,00 196,50
Desvio Padrão
0,00 0,83 0,00 1,40 0,00 3,93
CV (%)
0,00 1,38 0,00 1,39 0,00 2,00
Exatidão (%)
100,00 99,59 100,00 100,37 100,00 98,25
96
Tabela 36.3: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
dibromoclorometano
CQB CQM CQA
Dias
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
1
60,00 60,77 100,00 100,27 200,00 202,18
2
60,00 59,24 100,00 97,36 200,00 202,43
3
60,00 58,84 100,00 99,13 200,00 194,27
Média
60,00 59,62 100,00 98,92 200,00 199,63
Desvio Padrão
0,00 1,02 0,00 1,47 0,00 4,64
CV (%)
0,00 1,71 0,00 1,48 0,00 2,33
Exatidão (%)
100,00 99,36 100,00 98,92 100,00 99,81
Tabela 36.4: Controles de qualidade da precisão e exatidão intra-dias/recuperação do
tribromometano
CQB CQM CQA
Dias
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
Teórica /
(ng/mL)
Experimental /
(ng/mL)
1
30,00 29,82 45,00 44,92 90,00 92,07
2
30,00 30,13 45,00 45,50 90,00 90,70
3
30,00 29,79 45,00 45,18 90,00 88,00
Média
30,00 29,91 45,00 45,20 90,00 90,26
Desvio Padrão
0,00 0,19 0,00 0,29 0,00 2,07
CV (%)
0,00 0,63 0,00 0,64 0,00 2,30
Exatidão (%)
100,00 99,71 100,00 100,45 100,00 100,29
97
CONCLUSÃO
98
5 CONCLUSÃO
- Obtiveram-se fibras de vidro baseadas no sistema Li
2
O-ZrO
2
–BaO-SiO
2
a partir dos
precursores no estado sólido, por meio de fusão clássica dos mesmos e do estiramento
da massa vítrea fundida. Estas fibras foram modificadas superficialmente com ZnO,
sendo caracterizados por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raio-x
dispersiva;
- O recobrimento com ZnO foi feito por dois métodos distintos: o do gel polimérico
inorgânico a partir do acetato de zinco dihidratado em solução aquosa, e o do gel
polimérico orgânico a partir do acetato de zinco dihidratado em solução orgânica de
dietilenoglicol. Ambos os métodos utilizaram a rota sol-gel em “dip-coating”
controlado.
- O recobrimento pelo método do gel polimérico inorgânico feito com solução aquosa
de acetato de zinco, neutralizada parcialmente com NH
4
OH aquoso, resultou em placas
irregulares do óxido na superfície das fibras vítreas, sem porosidade aparente;
- O recobrimento pelo método do gel polimérico orgânico, usando a mistura de acetato
de zinco com ácido cítrico e dietilenoglicol, resultou num filme relativamente
homogêneo e poroso na superfície das fibras vítreas;
- Estudos cromatográficos foram feitos com os analitos triclorometano,
diclorobromometano, dibromoclorometano e tribromometano, usando-se a fibra de
vidro modificada com ZnO pelo método do gel polimérico orgânico. Onde avaliaran-se
os parâmetros de especificidade, recuperação, linearidade, precisão, exatidão, limite de
quantificação, limite de detecção durante o desenvolvimento analítico por SPME-HS-
CG;
- Os valores dos coeficientes de correlação linear obtidos em todas as análises
apresentaram valores superiores a 0,99, indicando a linearidade do método. Observou-se
também, que o método apresentou-se preciso e exato, pois os valores de coeficiente de
variação não ultrapassaram 5% e a exatidão ficou entre de 95 a 105% do valor nominal.
A recuperação também ficou entre 95 a 105%, quando comparados os valores obtidos e
99
os valores nominais, sendo aceitos variações entre 70 e 130%. Os limites inferiores de
quantificação encontrados foram de 30, 20, 20 e 10 ng/mL, e os limites de detecção de
9, 6, 6 e 3 ng/mL para o triclorometano, diclorobromometano, dibromoclorometano e
tribromometano respectivamente;
- Apesar de a robustez não ter sido avaliada diretamente, o método mostrou-se robusto
frente aos parâmetros desenvolvidos e otimizados, uma vez que as análises foram
realizadas em momentos diferentes, em triplicata, não sendo observadas variações
significativas entre elas.
100
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
101
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Doutorado, Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos.
105
APENDICE
106
7 APENDICE
APENDICE 1: Mapa da cidade de Toledo, referente aos pontos de coleta na Vila
Pioneiro, Industrial e Becker de amostras reais, para determinação de trihalometanos.
107
APENDICE 2: Cromatogramas dos parâmetros de estudo do tempo de sorção/extração
com nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área.
Tabela: Área dos picos cromatográficos dos THM’s frente a diferentes tempos de extração
Área dos picos / u.a.
Tempo/minutos
TCM
DCBM DBCM TBM
5
4434,1 2098,2 885,2 468,9
10
11462,4 5373,5 2339,4 1117,9
15
14786,5 6782,0 2944,1 1426,1
20
14548,5 5398,4 2323,9 1242,9
Tabela: Áreas dos picos cromatográficos dos THM’s obtidos em diferentes tempos de
dessorção
Área dos picos / u.a.
Tempo/minutos
TCM
DCBM DBCM TBM
2,5
4844,6 2077,8 1175,8 502,2
5,0
5958,0 2348,1 958,1 456,4
7,5
8464,2 3134,9 1471,7 629,9
10,0
13637,7 4768,2 2134,5 794,0
Tabela: Área dos picos cromatográficos dos THM’s em diferentes forças iônica do meio.
Área dos picos / u.a.
Concentração de
NaCl (m/v) / %
TCM
DCBM DBCM TBM
0
14849,5 8567,5 4726,5 2399,0
5
12518,0 7981,0 4434.0 2501,5
10
18501,0 11372,0 6527,5 3254,0
15
20316,5 13877,0 8350,0 4310,0
20
18334,0 12588,5 7946,5 4222,5
Obs: multiplicou-se a resposta cromatográfica por 5 deste parâmetro devido a amostra
estar diluída em 1:5 em relação aos demais parâmetros otimizados.
Tabela: Área dos picos cromatográficos observados em diferentes tempos de incubação.
Área dos picos / u.a.
Tempo/minutos
TCM
DCBM DBCM TBM
15
22480,9 10170,6 5732,2 3005,6
30
18972,2 8950,8 5045,8 2557,0
45
21660,9 10321,0 6044,1 3032,2
60
22836,4 10660,6 6639,0 3285,5
108
APENDICE 3: Cromatogramas dos parâmetros de estudo do tempo de sorção/extração
com nomenclatura da amostra, tempo de retenção e área.
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