Nanoestruturas de bismuto suportadas em biochar para determinação de ions chumbo por voltametria de redissolução adsortiva

Abstract

Resumo: Eletrodos de pasta de carbono modificados com biochar e bismuto (EPCM/Bch/Bi) foram desenvolvidos para a determinacao voltametrica de Pb(II) atraves de um procedimento simples, rapido e sensivel. As medidas foram realizadas por voltametria de redissolucao adsortiva por pulso diferencial, onde o procedimento completo era composto por 4 etapas, incluindo pre-concentracao em circuito aberto, reducao eletroquimica do chumbo acumulado na superficie do eletrodo, obtencao dos voltamogramas por redissolucao anodica e renovacao da superficie do eletrodo para a proxima medida. O efeito dos parametros relacionados ao biochar, bismuto, solucao de pre-concentracao, eletrolito suporte, parametros instrumentais e tipos de voltametria foram examinados em detalhes. Em condicoes otimizadas, foi construida um curva analitica para a determinacao de Pb(II) com o EPCM/Bch/Bi, sendo obtida uma resposta linear entre 1,00 x 10-8 a 5,00 x 10-6 mol L-1, com um limite de deteccao de 2,97 x 10-9 mol L-1 e um limite de quantificacao de 9,90 x 10-9 mol L-1 para 5 min de pre-concentracao. Outra curva analitica foi construida para 20 min de pre-concentracao de Pb(II) a superficie do EPCM/Bch/Bi, quando foi obtida resposta linear entre 5,00 x 10-9 a 1,00 x 10-6 mol L-1, com um limite de deteccao de 1,17 x 10- 9 mol L-1 e um limite de quantificacao de 3,91 x 10-9 mol L-1. No estudo de reprodutibilidade, o EPCM/Bch/Bi apresentou um desvio padrao de 3,40% quando comparado com a media obtida por 5 eletrodos diferentes. O efeito de possiveis interferentes na resposta voltametrica do EPCM/Bch/Bi para determinacao de Pb(II) foi avaliada para 18 especies ionicas, onde foi observada uma interferencia menor pelos ions Ag+ (-9,94%) e interferencias maiores para os ions Cu2+ (-45,69%), Fe3+ (- 87,78%) e Sn2+ (-56,47%). O EPCM/Bch/Bi foi aplicado na determinacao do chumbo liberado de tintas presentes em pratos de ceramica utilizados com alimentos. Foi detectada a liberacao de chumbo em todas as amostras avaliadas, sendo que as concentracoes obtidas pelo EPCM/Bch/Bi foram comparadas com a tecnica de ICPOES, e nao foram observadas variacoes maiores que 5% entre os resultados obtidos pelas duas tecnicas. Os resultados obtidos pelo EPCM/Bch/Bi mostraram que o eletrodo proposto tem grande potencial em ser aplicado para a determinacao voltametrica de Pb(II) em amostras reais. Palavras-chave: Eletrodos de Pasta de Carbono, Biochar, Bismuto, Chumbo, Voltametria.

Abstract: Carbon paste electrodes modified with biochar and bismuth (EPCM/Bch/Bi) were developed for the voltammetric determination of Pb(II) using a simple, quick and sensitive procedure. The measurements were performed by differential pulse anodic stripping voltammetry, where the complete procedure has consisted of 4 steps including pre-concentration in open circuit, electrochemical reduction of lead accumulated at the electrode surface, obtaining voltammograms by anodic stripping and the surface renewal of the electrode to the next measure. The effects of parameters related to biochar, bismuth, pre-concentration solution, supporting electrolyte and instrumental parameters were examined in detail. Under the optimal conditions, a analytical curve was constructed for determination of Pb(II) with EPCM/Bch/Bi, being obtained linear response between 1.00 x 10-8 to 5.00 x 10-6 mol L-1, with a limit detection of 2.97 x 10-9 mol L-1 and a limit of quantification of 9.90 x 10-9 mol L-1 for 5 min of pre-concentration . Another analytical curve was constructed for 20 min of pre-concentration of Pb(II) at the surface of the EPCM/Bch/Bi when the linear response was obtained between 5.00 x 10-9 and 1.00 x 10-6 mol L-1, with a detection limit of 1.17 x 10-9 mol L-1 and a limit of quantification of 3.91 x 10-9 mol L-1. In the reproducibility study, the EPCM/Bch/Bi showed a standard deviation of 3.40% when compared with the average obtained for 5 different electrodes. The effect of possible interferences in the voltammetric response of the EPCM/Bch/Bi for determination of Pb(II) was evaluated for 18 ionic species, where a lower interference was observed by Ag+ ions (-9,94%) and greater interference with Cu2+ (-45,69%), Fe3+ (-87,78%) and Sn2+ ions (-56,47%). The EPCM/Bch/Bi was applied to the determination of lead released from inks present in the ceramic dishes used with food. Release lead was detected in all samples evaluated, and the concentrations obtained by the EPCM/Bch/Bi were compared with ICP-OES technique, and not larger than 5% variation between the results obtained by the two techniques were observed. The results obtained by the EPCM/Bch/Bi showed that the proposed electrode has great potential to be applied for the voltammetric determination of Pb(II) in real samples. Keywords: Carbon Paste Electrodes, Biochar, Bismuth, Lead, Voltammetry.