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Type: Tese de Doutorado
Title: Desenvolvimento e validação de métodos analíticos para determinação de micronutrientes e contaminantes em fertilizantes orgânicos
Authors: Leonel da Silva Teixeira
First Advisor: Clesia Cristina Nascentes
First Co-advisor: Claudia Carvalhinho Windmoller
First Referee: Ana Rita de Araújo Nogueira
Second Referee: Antônio Augusto Neves
Third Referee: Leticia Malta Costa
metadata.dc.contributor.referee4: Fernando Barboza Egreja Filho
Abstract: Nesta tese foram desenvolvidos e validados quatro métodos analíticos para determinação de micronutrientes e contaminantes em fertilizantes orgânicos empregando a espectrometria de absorção atômica com chama no modo sequencial - FS FAAS (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb e Zn) e espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos no modo sequencial - FS HG AA (As e Se) como técnicas de determinação. O foco do desenvolvimento foi a etapa de preparo de amostra, visando maior frequência analítica, menor consumo de reagentes e menor geração de resíduos, além é claro, eficiência, veracidade e precisão adequados. Nos métodos desenvolvidos foram empregadas diferentes fontes de energia para a disponibilização do analito: aquecimento convencional por condução em sistema aberto (bloco digestor), radiação micro-ondas em sistema fechado (forno de micro-ondas com cavidade) e ondas ultrassônicas em reator do tipo cup-horn. Nas etapas de otimização foram usadas estratégias univariadas e multivariadas.Após otimização, o procedimento de decomposição assistida por micro-ondas em forno com cavidade consistiu em adicionar 4,50 mL de HNO3 concentrado à 200,0 mg de amostra, seguido da adição de 2,00 mL de H2O2 e 1,5 mL de HCl, nesta ordem. Em seguida, os frascos de PFA foram fechados e submetidos ao programa de aquecimento (10 min até 200 °C e 15 min a 200 °C). As recuperações e a precisão do método foram avaliadas pela análise (n=7) do material de referência certificado de lodo de esgoto (CRM029-50 FLUKA) e variaram de 84 a 98 % e de 2 a 5 %, respectivamente, para os elementos determinados (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb e Zn). O procedimento de extração em bloco digestor para a determinação do teor total de Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb e Zn envolveu a adição de 2,50 mL de água régia a 250,0 mg de amostra, contato por 20 min, submissão a aquecimento a 130 °C por 50 min, adição de 2,00 mL de H2O2, mais aquecimento por 25 min a 130°C. As recuperações dos analitos presentes no CRM029-50 foram superiores a 93 % e os desvios padrão relativos (DPR) dos resultados foram inferiores a 4% para as análises realizadas com sete repetições. A determinação sequencial de As e Se foi realizada a partir dos extratos do procedimento com água régia em bloco digestor. As condições de geração de hidretos otimizadas foram: extrato preparado de forma a conter HCl 7,0 mol L-1, solução redutora: NaBH4 4 % (m v-1) + KI 10 % m v-1 em NaOH 0,5% (m v-1) e solução ácida de HCl 6,0 mol L-1. Os valores de recuperação para o CRM029-50 foram 97 e 111 % para As e Se, respectivamente. Já a precisão, em termos de DPR foi 4 e 5 % para As e Se, respectivamente. O procedimento otimizado de extração assistida por ultrassom em sonoreator do tipo cup-horn consistiu em adicionar 500 µL de mistura ácida (HNO3-HCl-HCl, 5:3:3, v:v:v) a 120,0 mg de amostra. Contato por 20 minutos, adição de 500 µL de água deionizada e sonicação por 10 minutos com amplitude 50%. As recuperações para o CRM029-50 foram 100, 109, 96, 92, 101, 104 e 102% para Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn, respectivamente. Os métodos desenvolvidos apresentaram parâmetros de desempenho adequados à legislação brasileira vigente. Além disso, quando comparado aos métodos reconhecidos pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, apresentaram vantagens como, menor consumo de reagente e maior frequência analítica.
Abstract: In this work, four analytical methods were developed and validated for the determination of contaminants and micro-nutrient in organic fertilizers employing Fast Sequential Flame Atomic Absorption Spectrometry - FS FAAS (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb e Zn) and Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry HG AAS (As e Se). The sample preparation step was the main focus, seeking higher analytical frequency, lower reagent consumption and less waste, moreover with adequate accuracy and precision. Different energy sources were employed to make available the analytes: conventional heating in open system (block digester), microwave radiation in closed system (microwave oven) and ultrasonic energy in reactor cup-horn. Univariate and multivariate strategies were used in the methods optimization. After optimization, the decomposition procedure assisted by microwave consisted of adding 4.50 mL of concentrated HNO3 in 200.0 mg of the sample, followed by addition of 2.00 mL of H2O2 and 1.5 mL of HCl. Then the flasks were closed and subjected to heating program (10 min until 200 °C and 15 min at 200 °C). The recoveries and precision of the method evaluated by analysis (n = 7) of the certified reference material of sewage sludge (CRM029-50 FLUKA) ranged 84-98% and 2-5%, respectively, for the determined elements (Cd , Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb and Zn). The extraction procedure in block digester for determining the total content of analytes involved the addition of 2.50 mL of aqua regia in 250.0 mg sample, 20 min contact, heating at 130 °C for 50 min, addition of 2.00 mL of H2O2 and further heating at 130 °C for 25 min. The recoveries of the analytes present CRM029-50 sample were greater than 93% and relative standard deviation (RSD) were less than 4% for the analyzes conducted with seven replicates. The sequential determination of As and Se by HG-AAS was performed from the extracts of the digestion block procedure. The optimized conditions for hydrides generation were: extract samples in HCl 7.0 mol L-1, solution reductive: NaBH4 4% (v m-1) + KI 10% v m-1 in 0.5% NaOH (v m-1) and acidic solution of HCl 6.0 mol L-1. The recoveries for the CRM029-50 were 97 and 111% for As and Se, respectively. Precision was 4 e 5% for As and Se, respectively. The optimized procedure of extraction assisted by ultrasound consisted of adding 500 L of acid mixture (HNO3-HCl-HCl, 5:3:3, v:v:v) in 120.0 mg of sample, 20 min contact, adding 500 L deionized water and sonication for 10 min with 50% amplitude. The recoveries for the CRM029-50 were 100, 109, 96, 92, 101, 104 and 102% for Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn, respectively. The developed methods presented suitable performance to meet the Brazilian legislation. Moreover, these methods has advantages as lower reagent consumption and higher analytical frequency when they compared to recognized methods by the Brazilian agencies.
Subject: Química analítica
Fertilizantes orgânicos
Preparação de amostra (Química)
Ultrassom
Espectroscopia de absorção atômica
Microondas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9JTUEF
Issue Date: 21-Feb-2014
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