Desenvolvimento de eletrodo quimicamente modificado à base de quitosana para a determinação voltamétrica de Pb

Abstract

Foi avaliado nesta dissertação a viabilidade da utilização de quitosana comercial assim como da quitosana comercial reticulada com glutaraldeído (QTS-GA), com epicloridrina (QTS-EPC) e com tripolifosfato de sódio (QTS-TPP) na confecção de eletrodos quimicamente modificados aplicados à determinação voltamétrica de Pb por Voltametria de Redissolução Anódica com Onda Quadrada. As caracterizações dos materiais foram realizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X e de Espectroscopia na região do Infravermelho por Transformada de Fourier e Voltametria cíclica. Para as determinações voltamétricas foram avaliados condutores (grafite e negro de fumo), modificadores (QTS, QTS-GA, QTS-EPC e QTS-TPP), proporção de modificador (5 a 15% m/m) e de aglutinante (óleo mineral) (15, 20 e 25% m/m), efeitos da concentração do eletrólito (0,01 a 0,25 mol L-1), potencial de deposição (-0,6 a -1,3 V), amplitude (0,01 a 0,15 V), frequência (10 a 90 Hz) assim como efeito dos interferentes. As melhores respostas voltamétricas foram obtidas com grafite (70% m/m), QTS-TPP (5% m/m) e 25% m/m de aglutinante em ácido nítrico 0,15 mol L-1, em um potencial de deposição de -1,1 V, 80 Hz de frequência e 0,09 V de amplitude. Com a avaliação da cinética reacional do eletrodo de pasta de grafite modificado com quitosana reticulada com tripolifosfato de sódio (EPG-QTS-TPP) pode-se concluir que o processo é controlado por adsorção e que há a transferência de 2 elétrons. As caracterizações espectroscópicas confirmaram a reticulação da quitosana pelos reticulantes utilizados sendo que a caracterização morfológica da QTS-TPP se destacou por apresentar uma superfície uniforme. Sendo assim, o EPG-QTS-TPP foi aplicado na análise de Pb em amostras de água mineral e como método comparativo utilizou-se a Espectrometria de Absorção Atômica de Alta Resolução com Fonte Contínua com forno de grafite, onde pode-se concluir que ambos os métodos são exatos (recuperações de 70 a 116%), precisos (RSD menores que 20%), lineares nas faixas de concentração avaliadas (coeficiente de correlação de 0,99) e com limites de quantificação de 2,44 e 2,65 µg L-1 para os métodos voltamétrico e espectrométrico, respectivamente.

The use of commercial chitosan as well as commercial chitosan crosslinked with glutaraldehyde (CTS-GA), epichlorohydrin (CTS-ECH) and sodium tripolyphosphate (CTS-TPP) in the manufacture of chemically modified electrodes applied to the Pb voltammetric determination by Square Wave Anodic Stripping Voltammetry was evaluated in this dissertation. The materials characterizations were performed by Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Cyclic Voltammetry. For the voltammetric determinations, the conductors (graphite and carbon black), modifiers (CTS, CTS-GA, CTS-ECH and CTS-TPP), modifier ratio (5 to 15% w/w), and binder (mineral oil) (15, 20 and 25% w/w), electrolyte concentration effects (0,01 to 0,25 mol L-1), deposition potential (-0,6 to -1,3 V), amplitude (0,01 to 0,15 V), frequency (10 to 90 Hz) as well as interferences were evaluated. The best voltammetric responses were obtained with graphite (70% w/w), CTS-TPP (5% w/w) e 25% w/w the binder in nitric acid 0,15 mol L-1, in a deposition potential of -1,1 V, 80 Hz of frequency and 0,09 V of amplitude. With the kinetics reaction evaluation of graphite paste electrode modified with chitosan crosslinked with sodium tripolyphosphate, it is possible to conclude that the process is controlled by adsorption and that there is the transfer of 2 electrons. The spectroscopic characterization showed that all the crosslinks procedures were effective and that the morphological characterization of CTS-TPP was outstanding because it presented a uniform surface. Thus, the electrode was applied in the Pb determination in mineral water samples and as comparative method the High Resolution Continuum Source Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry was used, from that we could assert that both methods are accurate (recoveries from 70 to 116%), precise (relative standard deviations less than 20%), linear in the evaluated concentration ranges (correlation coefficient of 0.99), and with quantification limits of 2.44 and 2.65 µg L-1 for the voltammetric and spectrometric methods, respectively.