ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Analítica
Autores
Betim, F.S. (UFES) ; Rosa, T.R. (UFES) ; Jesus, H.C. (UFES) ; Barthus, R.C. (UFES)
Resumo
Neste trabalho, foi realizada a determinação de chumbo por GF AAS em lodo proveniente do tratamento de chorume por eletrocoagulação. As temperaturas de pirólise e atomização foram otimizadas através de planejamento fatorial com 11 experimentos. Obteve-se melhor sinal com temperatura de pirólise de 729 ºC e temperatura de atomização de 1550 ºC. O método apresentou seletividade(inclinações das curvas de calibração e de adição de padrão sem diferenças significativas), linearidade (R²>0,99 e gráficos de resíduos sem tendências), exatidão (recuperação média dentro dos limites de aceitação) e limites de detecção e quantificação adequados. As amostras de lodo apresentaram concentrações entre 2,85 e 8,70 mg/Kg.
Palavras chaves
Chumbo; GF AAS; Lodo de chorume
Introdução
O tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU) é um grande problema da atualidade, podendo afetar o ar, o solo e os recursos hídricos ao seu redor, quando não tratados de maneira correta (CECON et al., 2010). Dentre eles, há o chorume, derivado de processos físicos e químicos da decomposição de RSU, composto de matéria orgânica dissolvida, compostos orgânicos xenobióticos, macrocomponentes inorgânicos e metais bastante tóxicos (MORAIS et al., 2006). Após um tratamento por eletrocoagulação, resta-se um lodo rico em matéria orgânica, e diversos nutrientes altamente importantes para a agricultura, o que possibilita seu uso em plantações (MATOS et al., 2008). O chumbo é um metal com vários usos, como encanamentos, soldas, munições e blindagens (ATKINS et al., 2008). A larga utilização deste metal pesado tóxico proporcionou a contaminação de uma grande quantidade de seres humanos, colocando-o como um dos contaminantes mais comuns do meio ambiente (MOREIRA & MOREIRA, 2004). A espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS) tem sido altamente utilizada em diversos tipos de amostras, devido sua acurácia e sensibilidade. Nela, são alcançados limites de detecção da ordem de baixas partes por bilhão (SKOOG et al., 2006). O presente trabalho visa quantificar o teor de chumbo em lodo de chorume proveniente do tratamento por eletrocoagulação, através da técnica GF AAS, visando sua aplicabilidade dentro dos teores máximos permitidos como fertilizante para agricultura.
Material e métodos
Para o presente trabalho, foi utilizado espectrômetro de absorção atômica com forno de grafite AAS 5 EA (Carl Zeiss). Nas análises, o volume de injeção de amostra foi sempre de 20 µL e 5 µL de modificador de matriz (NH4H2PO4 0,2%). Foi utilizada lâmpada de cátodo oco de chumbo, operada a 4 mA, comprimento de onda 283,3 nm e fenda 0,8 nm. O modo área (absorbância integrada) foi utilizado, com tempo de integração de 4 s. Foram feitas 3 leituras das amostras, com um blind antes de cada uma das amostras. Ácido nítrico foi previamente destilado em sistema de sub-ebulição de quartzo. Todas as soluções foram preparadas usando água de osmose reversa. Foi feita uma curva de calibração a partir de soluções padrões de chumbo em HNO3 0,2 mol/L, nas concentrações 0,0; 10; 20; 30; 40; e 50 µg/L. Também foi feita uma curva de adição de padrão, com as mesmas concentrações adicionadas. As temperaturas de pirólise e atomização foram otimizadas utilizando planejamento fatorial com 11 experimentos, sendo dois níveis relativos à menor (-1) e maior (+1) temperaturas e duas variáveis (temperaturas de pirólise e atomização), além de três experimentos no ponto central (temperaturas de pirólise e atomização normalizadas em 0) para o cálculo do erro, e 4 experimentos axiais. As amostras de lodo foram obtidas a partir do tratamento prévio do chorume, utilizando um reator de eletrocoagulação construído no próprio laboratório. Foram pesada amostras de 0,5 g, que foram digeridas em forno micro-ondas com HNO3 concentrado, seguindo a metodologia USEPA 3051a, e completadas para balões de 50 mL. Os valores obtidos foram comparados com a resolução CONAMA 375/06, a qual define critérios e procedimentos para o uso agrícola de lodos de esgoto gerados em estações de tratamento de esgoto sanitário e derivados.
Resultado e discussão
Após o planejamento experimental, foi obtido um modelo com a seguinte equação para o Pb: y = 0,2420 + 0,00333P + 0,01172A – 0,00343P2 – 0,00491A2 – 0,0043PA
Foram, então, aplicados dois testes F, um para testar se a equação de regressão é estatisticamente significativa e outro para avaliar se o modelo está ou não bem ajustado às observações. O modelo mostrou-se adequado. Foi então obtida a superfície de resposta, apresentada na figura 1. O valor de r² obtido foi de 0,9692. As temperaturas ótimas de trabalho obtidas foram 729 ºC (pirólise) e 1550 ºC (atomização).
As curvas de calibração e adição de padrão, juntamente com os gráficos de resíduos, estão representadas na figura 2.
Nota-se que para o Pb, as curvas de calibração e adição de padrão possuem praticamente a mesma inclinação (diferença de 0,5%), sendo assim seletivo. Pode-se observar que os valores de R² foram satisfatórios, uma vez que foram maiores que 0,99; além disso, os gráficos de resíduos não apresentam tendências, confirmando assim a linearidade do método e a boa reprodução da análise.
O estudo de exatidão foi realizado por ensaios de recuperação. As concentrações de padrão adicionado foram de 20; 30; e 40 µg/L. Os valores obtidos foram entre 95 e 98%, estando dentro dos valores aceitos para exatidão segundo a AOAC.
Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) obtidos foram: LD = 0,919 µg/L; LQ = 3,06 µg/L.
Foram então realizadas as análises de Pb no lodo. Foram analisadas 4 amostras, denominadas: 50 A, 150 A, 250 A, e Misto (uma mistura das outras 3, na proporção 1:5:8). Foram obtidas as seguintes concentrações: 2,85 mg/Kg (50 A); 3,10 mg/Kg (150 A); 8,70 mg/Kg (250 A); 6,53 mg/Kg (Misto). Todas as concentrações estão de acordo com o limite permitido pela Resolução CONAMA 375/2006 (300 mg/Kg).
Superfície de resposta obtida para o Pb.
Curvas de calibração e de adição de padrão para Pb, juntamente com gráficos de resíduos.
Conclusões
A técnica GF AAS demonstrou-se bastante eficiente na quantificação de chumbo, apresentando baixo limite de detecção e quantificação, bem como seletividade, linearidade e exatidão adequados. O Planejamento Experimental mostrou-se uma importante ferramenta para a otimização de parâmetros, mostrando possíveis interações entre os mesmos, e diminuindo o número de experimentos realizados. As concentrações de chumbo na amostras de lodo estão dentro do permitido pela legislação vigente para sua utilização na agricultura.
Agradecimentos
LQA/UFES, LPT/UFES, DQUI/UFES, PIBIC/UFES e CAPES.
Referências
ATKINS, P. W. et al. Química Inorgânica. 4. ed. Porto Alegre, RS: Bookman, 2008. 847 p.
CECON, P.R. et al. Disponibilidade de sódio em solo com capim tifton e aplicação de percolado de resíduo sólido. Campina grande: Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 2010. v. 14, n.10, 1094-1100.
MATOS, A. T. ; CARVALHO, A. L. DE ; AZEVEDO, I. C. D. D. Viabilidade do aproveitamento agrícola de percolados de resíduos sólidos urbanos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 12, 2008, 430-440.
MORAIS, J. L.; PERALTA-ZAMORA, P.G.; SIRTORI, C. Tratamento de chorume de aterro sanitário por fotocatálise heterogênea integrada a processo biológico convencional. Curitiba: Química Nova 29 (1), 2006, 20-23.
MOREIRA, F. R.; MOREIRA, J. C. A cinética do chumbo no organismo humano e sua importância para a saúde. Ciência & Saúde Coletiva, 9, 167-181, 2004.
SKOOG, D. A. et al. Fundamentos de Química Analítica. Tradução de Marco Grassi. 8ª. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2006.
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