Estudo eletroquímico e eletroanalítico do urânio em eletrodo modificado com dihexadecil hidrogenofosfato e carbon black

Abstract

A exploração do minério e o processamento do urânio (U) podem contribuir para o aumento da exposição humana a esse elemento devido à contaminação de alimentos e água. Neste estudo foi avaliada a potencialidade de eletrodo quimicamente modificado com dihexadecil hidrogenofosfato (DHP) e carbon black (CB) no desenvolvimento de método para quantificação de U assim como avaliar o comportamento eletroquímico no analito no filme. Dentre os materiais condutores avaliados para modificação do eletrodo (CB, nanotubos de carbono funcionalizados e grafite), o filme contendo CB disperso em DHP foi o que promoveu menor resistência a transferência de carga, com consequente aumento da taxa de transferência de elétrons. Adicionalmente, a presença do grupamento fosfato no DHP permitiu melhor interação do U com eletrodo. Desta forma, utilizando o DHP-CB/GCE obteve-se maior resposta de corrente para o pico de redução do U e essa modificação apresentou excelente estabilidade frente ao processo redox do U. Com relação às duas técnicas de pulso avaliadas para quantificação do U, a voltametria de onda quadrada apresentou melhor sensibilidade quando comparada com a voltametria de pulso diferencial. As condições experimentais ideais do método foram: volume de 6 µL de dispersão imobilizado no eletrodo, tampão acetato 0,15 mol L-1 pH 5,6 como eletrólito, frequência de 15 Hz, amplitude de 100 mV e potencial de deposição de 0,1 V. Foram avaliadas faixas de concentração de 50 a 250 µg L-1 de U (com 120 s de deposição) e de 5 a 25 µg L-1 (com 300 s de deposição) sendo que ambas foram lineares (R = 0,99) e apresentando limites de detecção de 13,53 e 0,09 µg L-1, respectivamente. O método foi exato e preciso, apresentando valores de recuperação entre 93 a 98% e DPR de 3 a 6%, na faixa de maior concentração avaliada.

Ore mining and uranium (U) processing may contribute to increased human exposure to this element due to contamination of food and water. In this study the potential of a chemically modified electrode with dihexadecyl hydrogen phosphate (DHP) and carbon black (CB) was evaluated in the development of a method for quantification of U as well as to evaluate the electrochemical behavior the analyte in the film. Among the conductive materials evaluated for electrode modification (CB, functionalized carbon nanotubes and graphite), the film containing CB dispersed in DHP was the one that promoted less resistance to charge transfer, with consequent increase in the electron transfer rate. In addition, the presence of the phosphate group in the DHP allowed a better interaction of the U with the electrode. Thus, using the DHP-CB/GCE, a higher current response was obtained for the U reduction peak and this modification showed excellent stability against the U redox process. In relation to the two pulse techniques evaluated for U quantification, square wave voltammetry presented better sensitivity when compared to differential pulse voltammetry. The ideal experimental conditions for the development of the method were: 6 µL of electrode immobilized dispersion, acetate buffer 0.15 mol L-1 pH 5.6 as electrolyte, frequency of 15 Hz, amplitude of 100 mV and deposition potential of 0.1 V. Concentration ranges of 50 to 250 µg L-1 of U (with 120 s of deposition) and 5 to 25 µg of L-1 (with 300 s of deposition) were evaluated, both of which were linear (R = 0.99) and presenting detection limits of 13.53 and 0.09 µg L-1, respectively. The method was accurate and precise, presenting recovery values ranging from 93 to 98% and RSD from 3 to 6%, in the highest concentration range.