Desenvolvimento de um método empregando HPLC-HG-AFS para especiação de arsênio em arroz e uso de hidróxido duplo lamelar incorporado com nitroprussiato para adsorção de arsênio
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Carlos Roberto Bellato
Leandro Rodrigues de Lemos
Clésia Cristina Nascentes
Mariana Ramos de Almeida
Leandro Rodrigues de Lemos
Clésia Cristina Nascentes
Mariana Ramos de Almeida
Resumo
A contaminação por arsênio em alimentos e na água potável tem despertado preocupação mundial devido aos efeitos tóxicos dessa substância ao organismo humano. No capítulo 2 este trabalho desenvolveu um método para determinação e especiação das formas inorgânicas e orgânicas de arsênio mais comumente presente em amostras de arroz: arsenato As(V), arsenito As(III), ácido monometilarsônico (MMA) e ácido dimetilarsínico (DMA), utilizando a técnica Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Acoplada a Espectrometria de Fluorescência Atômica com Geração de Hidretos (HPLC-HG-AFS). A melhor resolução cromatográfica foi obtida em pH 6,2, fase móvel com concentração 20 mmol L-1 e fluxo 0,57 mL min-1, HCl 5,55 % v/v e NaBH4 0,90 % m/v. A veracidade do método foi confirmada por meio dos baixos valores obtidos de erro relativo quando aplicado em um material de referência certificado (NIST 1568b): As inorgânico total 6,63%, DMA 3,44%, MMA 0% e As total 0,53%. Em testes de recuperação o método proposto mostrou-se promissor como mostram as faixas de recuperação obtidas para as amostras de arroz A (100,8%) e H (102,1%). No capítulo 3 este trabalho apresentou um procedimento inédito para remoção das espécies As (III), As (V) e DMA de águas usando hidróxido duplo lamelar incorporado com nitroprussiato (HDL-NP). O material se mostrou seletivo para as espécies de arsênio em função do pH. Foi observado que em pH 2,00 todo o As (V) é adsorvido e parte do DMA (25%). Em pH 6,02 e 12,00 somente As (III) e As (V) são adsorvidos sendo maior o potencial para adsorção do As (V). Diante disso, foi feito o estudo das isotermas de adsorção para o As (V) no qual o modelo de Langmuir forneceu melhor ajuste em pH 2,00 e 6,02 (R² = 0,9996 e 0.9501) e o valor máximo da capacidade de adsorção (qmáx 77,63 e 18,84 mg g-1) foi próximo do valor experimental (76,9 e 18,0 mg g-1), respectivamente. Em pH 12,00 o modelo de Freundlich forneceu melhor ajuste (R² = 0,9912). Em relação à cinética observa-se que o processo de adsorção é favorável pois o tempo para remoção do As (V) usando HDL-NP é baixo (menor que 30 mintos).
Abstract
Arsenic contamination in food and potable water is of worldwide concern, due to the toxic effects of the substance in humans. Chapter 2 of this work describes the development of a method using high performance liquid chromatography coupled with hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HPLC-HG-AFS) for the determination and speciation of the inorganic and organic forms of arsenic most commonly found in rice samples: arsenate (As(V)), arsenite (As(III)), monomethylarsonic acid (MMA), and dimethylarsinic acid (DMA). The best chromatographic resolution was obtained at pH 6.2, using a mobile phase concentration of 20 mmol L-1 and flow rate of 0.57 mL min-1, 5.55% v/v HCl, and 0.90% m/v NaBH4. The accuracy of the method was confirmed by the low relative error values obtained in analysis of a certified reference material (NIST 1568b): 6.63% total inorganic As, 3.44% DMA, 0% MMA, and 0.53% total As. The proposed method presented satisfactory recoveries of 100.8% and 102.1% for rice samples A and H, respectively. Chapter 3 describes a novel procedure for the removal of As(III), As(V), and DMA from water using a lamellar double hydroxide combined with nitroprusside (DLH-NP). The material was found to be selective for arsenic species, as a function of pH. At pH 2.00, all the As(V) was adsorbed, together with part of the DMA (25%). At pH 6.02 and pH 12.00, only As(III) and As(V) were adsorbed, with greater potential for the adsorption of As(V). For the adsorption of As(V) on LDH-NP at pH 2.00 and 6.02, the Langmuir model provided the best fit to the experimental data R² = 0.9996 and 0.9501, respectively. The maximum adsorption capacity (qmax) (77.63 and 18.84 mg g-1) are in agreement with the value obtained experimentally (76.9 and 18.0 mg g-1), respectively. At pH 12.00, the Freundlich model provided the best fits, with R² values of 0.9912. The kinetics of the process showed that the adsorption was favorable as the time for removing As (V) using LDH-NP is low (less than 30 minutes).
Assunto
Química analítica, Resíduos de arsênio, Arroz, Arsênio, Especiação química, Adsorção, Cromatografia líquida de alta eficiência, Espectrometria de Fluorescência
Palavras-chave
Arsênio, Arroz, Especiação, Adsorção, Arsenic, Rice, Speciation, Adsorption