Desenvolvimento de Eletrodo Quimicamente Modificado para Determinação de Paraquate

Abstract

Este trabalho aborda o desenvolvimento e aplicação de um eletrodo quimicamente modificado para determinação voltamétrica de paraquate. Para o desenvolvimento do eletrodo quimicamente modificado foram avaliados diferentes polímeros (alginato, celulose, pectina, amido e quitosana), diferentes condutores (carbon black, nanotubos de carbono funcionalizados e grafite), agentes reticulantes (gluteraldeído 1%, epicloridrina 1% e cloreto de cálcio 1%). Ainda,o efeito do pH (2 a 8), do tipo de eletrólito (tampão fosfato, tampão Britton-Robinson e tampão acetato) e da concentração do eletrólito (0,05; 0,1; 0,2 e 0,3 mol L-1) na resposta voltamétrica do paraquate. Também foram avaliados parâmetros instrumentais inerentes à Voltametria de Pulso Diferencial, tais como, potencial step (-0,001 à -0,01 V), modulação da amplitude (0,01 à 0,12 V), modulação do tempo (0,008 à 0,03 s), potencial de deposição (de -0,25 a -0,40 V) e parâmetros instrumentais da Voltametria de Onda Quadrada, tais como, modulação da amplitude (0,01 à 0,1 V), frequência (de 10 a 150 Hz) e tempo de deposição (0 a 30 s). As melhores respostas voltamétricas foram obtidas utilizando-se o eletrodo modificado com carbon black e alginato reticulado com gluteraldeído por Voltametria de Onda Quadrada, em meio de tampão fosfato pH 6 (0,1 mol L-1), com potencial step -0,01 V, modulação da amplitude 0,06 V e frequência 100 Hz. Sob estas condições, os limites de detecção e quantificação instrumentais calculados foram de 6,2 e 18,7 μg L-1, respectivamente. O método desenvolvido foi aplicado para a determinação de paraquate em amostras de interesse ambiental e alimentício, e o paraquate não foi detectado em nenhuma das amostras analisadas. Através de ensaios de fortificação, obteve-se uma faixa de recuperação de 88 a 114% para as amostras de água do Canal São Gonçalo, de 104 a 115% para as amostras de água mineral, de 102 a 114% para as amostras de refrigerante de limão, de 80 a 117% para as amostras de suco de fruta artificial, de 96 a 118% para as amostras de cerveja pilsen, de 95 a 113% para as amostras de cerveja pilsen sem álcool e de 90 a 113% para as amostras de cerveja malzbier. Os limites de quantificação calculados foram de 0,19 a 0,26 mg L-1, 0,14 a 0,16 mg L-1, 0,35 a 0,38 mg L-1, 0,12 a 0,25 mg L-1, 0,17a 0,20 mg L-1, 0,21 a 0,26 mg L-1 e 0,20 a 0,21 mg L-1, para as amostras de água do Canal São Gonçalo, água mineral, refrigerante de limão, suco de fruta artificial, cerveja pilsen, cerveja pilsen sem álcool e cerveja malzbier, respectivamente. Cabe destacar que o uso do eletrodo desenvolvido neste trabalho se apresenta como uma estratégia simples, eficiente, de baixo custo, além de eco-friendly para a determinação voltamétrica de paraquate em amostras de interesse ambiental e alimentício.

This work deals with the development and application of chemically modified electrodes for paraquat voltammetric determination. For such development, the influence of different polymers (alginate, cellulose, pectin, starch and chitosan), conductors (carbon black, functionalized carbon nanotubes and graphite), cross-linking agents (1% gluteraldehyde, 1% epichlorhydrin and calcium chloride), pH (2 to 8), electrolyte (phosphate buffer, Britton-Robinson buffer and acetate buffer) and electrolyte concentration (0.05, 0.1, 0.2 and 0.3 mol L-1) in the paraquat voltammetric response were evaluated. Were also evaluated instrumental parameters inherent to Differential Pulse Voltammetry, such as, potential step (-0.001 to -0.01 V), modulation amplitude (0.01 to 0.12 V), modulation time (0.008 to 0.03 s), deposition potential (-0.25 to -0.40 V) and instrumental parameters of Square Wave Voltammetry, such as, modulation amplitude (0.01 to 0.1 V), frequency (from 10 to 150 Hz) and deposition time (0 to 30 s). The best voltammetric responses were obtained using a modified carbon black electrode and alginate cross-linked with glutaraldehyde by Square Wave Voltammetry in phosphate buffer pH 6 (0.1 mol L-1), with potential step of -0.01 V, modulation amplitude of 0.06 V and frequency of 100 Hz. Under these conditions, the calculated detection and quantification limits were 6.2 µg L-1 and 18.7 µg L-1, respectively. The developed method was applied for the determination of paraquat in samples of environmental and food interest and the analyte was not quantified in the samples analyzed. Through fortification tests, a recovery range of 88 to 114% was obtained for water samples from the Canal São Gonçalo, from 104 to 115% for mineral water samples, from 102 to 114% for samples of lemon refrigerant, from 80 to 117% to as samples of artificial fruit juice, from 96 to 118% to as lager beer samples, from 95 to 113% to non-alcohol lager beer samples and from 90 to 113% to as malzbier beer samples. The quantification limits calculated were from 0.19 to 0.26 mg L-1, 0.14 18 to 0.16 mg L-1, 0.35 to 0.38 mg L-1, 0.12 to 0.25 mg L-1, 0.17 to 0.20 mg L-1, 0.21 to 0.26 mg L-1 and 0.20 to 0.21 mg L-1, as samples of Canal São Gonçalo water mineral, lemon soda, artificial fruit juice, lager beer, non-alcohol lager beer and malzbier beer, respectively. It should be noted that the use of the electrode developed in this work is presented as a simple, efficient, low cost, and eco-friendly strategy for voltammetric determination of paraquat in samples of environmental and food interest.