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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
CIÊNCIA E TECNOLOGIA (33144010003P0)
Educação Presencial
Extração líquido-sólido visando a preparação de um material calibrante para aplicação em Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Induzido por Laser
LUCAS RAFAEL DE MOURA DOMINGOS
DISSERTAÇÃO
26/09/2024

A Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Induzido por Laser (LIBS) é uma técnica analítica que possibilita a realização de determinações elementares com reduzido preparo de amostras. Um dos principais desafios para aplicação de LIBS em análises de rotina é a indisponibilidade de padrões para calibração, ou materiais calibrantes. Neste trabalho, desenvolveu-se um material calibrante multielementar por meio da transferência de complexos de metais para um substrato sólido (papel Matte), que foi empregado como padrão para calibração em LIBS. O papel Matte foi imerso em solução extratora contendo: solução multielementar de metais (Al3+, Co2+, Cr3+ , Cu2+, Mn2+ e Zn2+), sal trissódico do ácido 1,8-dihidróxi-2-(4-sulfofenilazol)-3,6- naftalenodisulfônico (SPADNS), brometo de Dodeciltrimetilamônio (DTAB) e solução tampão. Posteriormente, as soluções foram submetidas à banho ultrassônico por 30 minutos para adsorção do par iônico Metal:SPADNS/DTAB no papel Matte. O papel Matte retirado foi levado, após secagem, para análise em LIBS. Para a otimização das condições de extração líquido-sólido, foram utilizadas ferramentas quimiométricas de planejamento de experimentos. A condição-compromisso para a complexação foi fixada em 1,6×10-2 mol L-1 de SPADNS, 3,2 ×10-3 mol L-1 de DTAB e valor de pH 8,00 (tampão fosfato). A condição-compromisso para a extração usando banho ultrassónico foi 37 kHz, potência ultrassônica 100%, 30 minutos de sonicação à 45ºC. Também foram avaliadas as melhores condições para a detecção dos metais por LIBS e a condição-compromisso foi fixada em: energia do laser de 150 mJ, 7 pulsos de laser acumulados, tempo de atraso de 2,5 s e tempo de integração de 13,0 s. Foram obtidas curvas de calibração com R2>0,95, com exceção do Cu 324,755 nm com faixas lineares de 0,50 a 10,0 mg L-1 ou 0,018 a 0,652 mg g-1 para os metais. Os materiais calibrantes preparados foram empregados nas determinações dos metais em Material de Referência Certificado de diferentes tipos de água e de soro sanguíneo. Também foram utilizados na identificação e análise semiquantitativa em amostras de esmalte preto, tinta azul de impressora, batom vermelho e papel de cigarro. Com base em alguns resultados obtidos, concordância com os valores certificados e porcentagem de recuperação o material calibrante mostrou potencial para a calibração por padrão externo em LIBS.

LIBS;Material calibrante;metais;extração líquido-sólido;preparo de amostra
Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is an analytical technique that allows for elemental determinations with minimal sample preparation. One of the main challenges in applying LIBS to routine analyses is the lack of calibration standards or reference materials. In this work, a multielemental calibration material was developed by transferring metal complexes to a solid substrate (Matte paper), which was used as a calibration standard for LIBS. In summary, the Matte paper was immersed in an extraction solution containing: a multielemental metal solution (Al³⁺, Co²⁺, Cr³⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, and Zn²⁺), trisodium salt of 1,8-dihydroxy-2-(4-sulfophenylazo)-3,6- naphthalenedisulfonic acid (SPADNS), Dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB), and buffer solution. Subsequently, the solutions were subjected to ultrasonic bath for 30 minutes to adsorb the Metal:SPADNS/DTAB ionic pair onto the Matte paper. After drying, the Matte paper was analyzed using LIBS. Chemometric tools for experimental design were employed to optimize the liquid-solid extraction conditions. The compromise condition for complexation was set at 1.6 × 10⁻² mol L⁻¹ of SPADNS, 3.2 × 10⁻³ mol L⁻¹ of DTAB, and pH 8.00 (phosphate buffer). The compromise condition for extraction using an ultrasonic bath was 37 kHz, 100% ultrasonic power, 30 minutes of sonication at 45ºC. The best conditions for metal detection by LIBS were also evaluated in a univariate approach, with the compromise condition set at: 150 mJ laser energy, 7 accumulated laser pulses, 2.5 µs delay time, and 13 µs integration time. Calibration curves with R²>0.95, except Cu at 324.755 nm, were obtained with linear ranges from 0.50 to 10.0 mg L⁻¹ or 0,018 to 0,652 mg g-1 for the metals. The prepared calibration materials were used for metal determinations in Certified Reference Material from different types of water and blood serum. They were also used for identification and semiquantitative analysis in samples of black enamel, blue printer ink, red lipstick, and cigarette paper. Based on some obtained results, agreement with certified values, and recovery percentage, the calibration material showed potential for external standard calibration in LIBS.
LIBS;Calibration material;metals;liquid-solid extraction;sample preparation.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
CTQ - LUCAS RAFAEL DE MOURA DOMINGOS.pdf

Contexto

QUÍMICA
PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO
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Banca Examinadora

IVANISE GAUBEUR
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
CASSIANA SEIMI NOMURA Participante Externo
IVANISE GAUBEUR Docente - PERMANENTE
RODRIGO PAPAI DE SOUZA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 6
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Excelência Acadêmica 18

Vínculo

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Sim
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