https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21522| File | Description | Size | Format | |
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| eduardodeoliveiralima.pdf | 13.5 MB | Adobe PDF | View/Open |
| Type: | Dissertação |
| Title: | Extração de arsênio assistida por ultrassom e determinação por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (HG-AAS): análise de material particulado atmosférico como estudo de caso |
| Author: | Lima, Eduardo de Oliveira |
| First Advisor: | Silva, Júlio César José da |
| Referee Member: | Bortoleto, Gisele Gonçalves |
| Referee Member: | Mendes, Louise Aparecida |
| Resumo: | Este trabalho teve como objetivo desenvolver um método de extração de arsênio em amostras de material particulado atmosférico empregando banho ultrassônico e posterior quantificação por espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos (HG-AAS).Para isso, à princípio foram investigadas as condições operacionais a fim de se obter o melhor desempenho instrumental, em que as figuras de mérito mais adequadas foram obtidas em 40 rpm de velocidade de bomba peristáltica, 100 mL min-1 de vazão de gás de arraste (Ar), 50 s de delay time, 5,0 mol L -1 de HCl e 1,25% (m v -1 ) de NaBH₄, com pré-redução empregando KI e ácido L-ascórbico a 2,0% (m v -1 ). No desenvolvimento do preparo de amostras, utilizou-se poeira urbana como amostra de teste e o método EPA 3050B como referência, obtendo-se uma concentração de arsênio com DPR abaixo de 5,0%, indicando boa precisão do método empregado. Neste método, as recuperações obtidas nos níveis baixo, médio e alto estiveram entre 91 e 101%, respectivamente, e não foi detectado efeito de matriz nas condições avaliadas. Posteriormente, foi analisada a eficiência de HCl, HNO3 e H3PO4 na extração de arsênio combinados com banho ultrassônico por meio de um planejamento de misturas. Com isso, resultados satisfatórios foram obtidos empregando HCl, mistura binária HNO3 -H3PO4 na proporção 3:1 v v -1 e mistura ternária na proporção 1:1:1 v v -1 , com recuperações acima de 90%. Além dos agentes extratores, investigou-se também o efeito do tempo de extração e a concentração de ácido, sendo atingidos resultados satisfatórios com o uso de HCl concentrado à 10 minutos de extração em banho ultrassônico à 60 °C. A fim de aplicar o método desenvolvido, o mesmo foi utilizado para extração de arsênio em cinco amostras de PM2,5 coletadas em Juiz de Fora - MG com amostradores MicroVol-1100, cuja concentração de PM2,5 variaram entre 11,9 e 64,0 µg m-3 . As concentrações de arsênio diárias oscilaram entre 20,7 e 1149 ng m-3 , demonstrando adequada aplicabilidade do método desenvolvido de extração por ultrassom e quantificação por HG-AAS, cujas condições otimizadas e faixa de trabalho entre 0,5 e 5,0 µg L -1 permitiram LD e LQ de 0,12 e 0,35 µg L -1 . Com isso, observou-se a possibilidade de determinação de arsênio em PM2,5 empregando menor tempo, massa e gasto de reagente na extração, além de menor geração de resíduo. Os resultados obtidos também indicaram a necessidade de estudos mais amplos a fim de avaliar o teor de arsênio em PM2,5 em Juiz de Fora - MG, suas fontes e variações em diferentes períodos, uma vez que há escassez de estudos sobre o tema na cidade. |
| Abstract: | This study aimed to develop a method for arsenic extraction from atmospheric particulate matter samples using an ultrasonic bath, followed by quantification by hydride generation atomic absorption spectrometry (HG-AAS). Initially, the operational conditions were investigated to obtain the best instrumental performance, and the most suitable analytical figures of merit were achieved at a peristaltic pump speed of 40 rpm, an Ar carrier gas flow rate of 100 mL min-1 , a delay time of 50 s, 5.0 mol L -1 HCl, and 1.25% (m v -1 ) NaBH₄, with pre-reduction using KI and L-ascorbic acid 2.0% (m v -1 ). During the development of the sample preparation procedure, urban dust was used as a test sample and EPA Method 3050B as a reference, yielding an arsenic concentration with a relative standard deviation (RSD) below 5.0%, indicating good precision of the method employed. In this method, recoveries at the low, medium, and high levels ranged from 91 to 101%, and no matrix effect was detected under the conditions evaluated. Subsequently, the efficiency of HCl, HNO3 , and H3PO4 for arsenic extraction in combination with an ultrasonic bath was evaluated using a mixture design. Satisfactory results were obtained using HCl, a binary HNO3 -H3PO4 mixture at a 3:1 v v -1 ratio, and a ternary mixture at a 1:1:1 v v -1 ratio, with recoveries above 90%. In addition to the extracting agents, the effects of extraction time and acid concentration were also investigated, and satisfactory results were achieved using concentrated HCl for 10 min of extraction in an ultrasonic bath at 60 °C. To apply the developed method, it was used for arsenic extraction in five PM2.5 samples collected in Juiz de Fora, Minas Gerais, Brazil, using MicroVol-1100 samplers, with PM2,5 concentrations ranging from 11.9 to 64.0 µg m-3 . Daily arsenic concentrations ranged from 20.7 to 1149 ng m-3 , demonstrating the adequate applicability of the developed ultrasonic extraction method followed by HG-AAS quantification. Under the optimized conditions, a working range of 0.5 to 5.0 µg L -1 yielded limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) of 0.12 and 0.35 µg L -1 , respectively. Thus, arsenic determination in PM₂.₅ was shown to be feasible using less extraction time, sample mass, and reagent consumption, in addition to generating less waste. The results also indicated the need for broader studies to assess arsenic levels in PM2.5 in Juiz de Fora, Minas Gerais, Brazil, their sources, and variations over different periods, given the scarcity of studies on this topic in the city. |
| Keywords: | Geração química de vapor Preparo de amostras Extração assistida por ultrassom Elementos-traço Poluição atmosférica Chemical vapor generation Sample preparation Ultrasound-assisted extraction Trace elements Atmospheric particulate matter |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
| Access Type: | Acesso Aberto |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21522 |
| Issue Date: | 10-Aug-2026 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Química (Dissertações) |
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