Autores
Carvalho da Silva, N. (PUC RIO) ; Mikhraliieva, A. (PUC RIO) ; German Massone, C. (PUC RIO) ; Zaitsev, V. (PUC RIO)
Resumo
O objetivo do presente trabalho foi estudar adsorventes modificados com processo
de extração em fase sólida (SPE) a fim de se avaliar a adsorção de Hidrocarbonetos
Policíclicos Aromáticos (HPAs) e aprimorar a seletividade para esses poluentes.
Para isso, foi realizada a extração em fase sólida através de cartucho SPE
utilizando os adsorventes dos tipos aminopropilsílica modificada com nanopontos de
carbono (SiO2-NH2/CDs) e etilenodiaminasílica modificada com nanopontos de carbono
(SiO2-EDA/CDs). A amostra analisada foi uma mistura contendo 17 HPAs em meio
orgânico. Pode-se dizer que os resultados foram melhores utilizando o cartucho com
adsorvente SiO2-EDA/CDs, especialmente para os compostos de HPAs com maior peso
molecular (valores maiores que 90%), que são considerados os mais tóxicos.
Palavras chaves
HPAS; adsorventes; cartucho
Introdução
Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) constituem um grupo de
poluentes orgânicos persistentes amplamente distribuídos no meio ambiente e
devido à sua natureza lipofílica, podem contaminar facilmente óleos, mamíferos e
organismos marinhos (MORET; CONTE, 2000). A maioria destes compostos possuem
propriedades cancerígenas e, portanto, devem ser eliminados do meio ambiente.
Atualmente, a remoção e a quantificação de poliaromáticos em substâncias com
composição lipídica predominante, são um desafio para os pesquisadores e vários
adsorventes hidrofóbicos são amplamente utilizados para descontaminar fontes de
água com PAHs. Porém, tais adsorventes infelizmente não possuem resultados
satisfatórios para a purificação de óleos, combustíveis e outras soluções
lipídicas, uma vez que estes não possuem seletividade para PAHs e, portanto, são
saturados por componentes da matriz hidrofóbica (XU et al, 2015). Diante disso,
se faz necessário o uso de adsorventes de natureza hidrofílica com alta afinidade
para os PAHs na recuperação seletiva desses poluentes da matriz hidrofóbica.
Portanto, foram obtidos novos adsorventes utilzando materiais organominerais à
base de SiO2 através de imobilização covalente com nanomateriais de carbono em
suportes inorgânicos para estudo e análise utilizando métodos de cromatografia
gasosa com detector de massa (GC-MS) a fim de se determinar o teor de HPAs.
Material e métodos
Foi preparada uma solução com mistura de HPAs com concentração de 10 ng/mL com
volume de 10 mL e uma mistura de solventes com acetona e hexano com um volume
total de 20 mL. A solução de HPAs utilizada teve em sua composição química:
Naftaleno (Naf), Acenaftileno (Aceft), Acenafteno (Ace), Fluoreno (Flu), Fen
(Fenantreno), Antraceno (Ant), Fluoranteno (Ft), Pireno (Pi), Benzo(a)antraceno
(BaA), Criseno (Cri), Benzo(k)fluor (BkF), Benzo(e)pireno (BePi), Benzo(a)pireno
(BaPi), Indeno-Pireno (I-Pi), Dibenzo(a,h)antraceno (DBahA), Benzo(g,h,i)perileno
(BghiP) e Perileno (Per). A mistura de solventes foi transferida para o cartucho
através de bomba peristáltica com vazão de fluxo 1 mL/min. Logo em seguida,
transferiu-se hexano puro para o cartucho e depois os 10 mL da solução de HPAs.
Foram coletados volume de 10 mL que saiu do cartucho. Para o processo de
dessorção, foram transferidos 5 mL de acetona para o cartucho a fim de retirar
compostos que foram adsorvidos pelo adsorvente. Foram coletados os 5 mL de
acetona em um tubo de ensaio. Os tubos de ensaio foram colocados em chapa
aquecedora em um béquer com água e em presença de gás inerte para total
evaporação. Após evaporação, transferiu-se 1 mL de hexano para cada tubo de
ensaio a fim de tentar recuperar todos os compostos de HPAs adsorvidos pelo
cartucho. Após adicionar hexano nos tubos, os líquidos foram transferidos para os
vials e armazenados em geladeira. Antes da injeção das amostras no cromatógrafo,
foi introduzido um volume de 20 µL de solução amostra com padrão interno com
concentração de 5 µg/mL em cada amostra a ser analisada. As amostras foram
colocadas no agitador vortex por 10 segundos e armazenadas em geladeira para
posterior análise no Cromatógrafo Gasoso Thermo Scientific, Trace 1300 (CG-MS).
Resultado e discussão
Através da extração com o cartucho SPE utilizando como adsorvente SiO2–EDA/CDs,
conseguiu-se avaliar o comportamento do processo de adsorção de 17 compostos de
HPAs em solvente apolar (hexano) e dessa forma estimou-se o grau de adsorção
(R,%), dessorção (Des, %) e recuperação (Rec, %) utilizando acetona como solvente
para eluição. Foi possível verificar os percentuais de adsorção para o
experimento, conforme é apresentado nas equações abaixo:
O percentual de adsorção ou remoção (R%) de HPAs foi calculado de acordo com a
equação 1:
R,%=100*(C_0-C_f)/C_0 , (Eq. 1)
Os percentuais de dessorção e recuperação do experimento para cada composto
analisado no experimento também foram obtidos através das equações 2 e 3,
respectivamente:
Des,%=100* m_des/m_ads (Eq. 2)
Rec,%=100* m_des/m_o (Eq. 3)
Com os resultados, pode-se verificar que o adsorvente SiO2-EDA/CDs mostrou uma
capacidade maior quando comparada ao outro adsorvente (SiO2-NH2/CDs) utilizado no
experimento. Portanto, pode-se dizer que os resultados de adsorção, dessorção e
recuperação foram melhores utilizando o cartucho com adsorvente SiO2-EDA/CDs,
especialmente para os compostos de HPAs com maior peso molecular (valores maiores
que 90%). A acetona também foi considerada um bom solvente, visto que foi
eficiente para eluir os HPAs. Os valores de recuperação foram altos (maiores que
70%), com exceção para os compostos Naf, Aceft, Ace, Flu, Fen, Ant, Ft e Pi.
Na Figura 1 é apresentado o gráfico correspondente aos resultados do experimento para o adsorvente SiO2-EDA/CDs, o mais eficiente no processo.
Conclusões
Foram aplicados métodos cromatográficos para a detecção da concentração dos
analitos depois da extração em fase sólida através da utilização de cartuchos
modificados. Dessa forma, de acordo com os resultados obtidos nos experimentos,
conclui-se que o adsorvente escolhido SiO2 -EDA/CDs possui uma maior seletividade
com solvente hexano em meio apolar para compostos de HPAs com maior massa molar no
processo de adsorção em modo dinâmico.
Agradecimentos
Concessão de bolsa TCT-5 pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado (FAPERJ)
(Processo FAPERJ E-26/204.084/2021); Central Analítica do Departamento de Química
da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio).
Referências
MORET, S.; CONTE, L. S. Journal of Chromatography A, v. 882, n. 1-2, p. 245-253, 2000.
XU, T. et al. Journal of AOAC International, v. 98, n. 2, p. 529-537, 2015.
