Utilização de polipirrol como fase extratora com controle eletroquímico para a detecção de atrazina, cafeína e progesterona

Abstract

Resumo: No presente trabalho, o polipirrol (PPy) foi eletroquimicamente sintetizado sobre malha de aço com controle de carga, para um melhor monitoramento da quantidade de material depositado. Diferentes morfologias foram obtidas através da mudança do eletrólito, globular e nanotubular. A síntese do PPy globular foi realizada com três cargas (100, 200 e 500 mC cm-2) e na presença de dodecilbenzenosulfonato de sódio (SDBS), dodecilsulfato de sódio (SDS) e cloreto de potássio (KCl). Por sua vez, a síntese do PPy nanotubular (PPyNTs) foi conduzida utilizando alaranjado de metila (MO) como template. Os eletrodos modificados foram utilizados como fases sorventes nas técnicas de extração em fase sólida (SPE) e extração em fase sólida eletroquimicamente controlada (EC-SPE) de três contaminantes de preocupação emergente (atrazina, cafeína e progesterona) em amostras aquosas por métodos simples, rápidos e de baixo custo. Além disso, os filmes foram caracterizados morfologicamente por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), que provaram a obtenção das morfologias características, e as espectroscopias de Infravermelho e Raman foram empregadas para a caracterização estrutural e comparação entre as duas diferentes morfologias encontradas. O comportamento eletroquímico foi estudado por voltametria cíclica, que evidenciou os processos de oxidação e redução característicos do polímero. A capacidade de sorção dos filmes de PPy e PPyNTs foi avaliada por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) com boa estabilidade, repetibilidade e reprodutibilidade, obtendo limites de quantificação iguais a 10,0 ??g L- 1 para a atrazina, 5,0 ??g L-1 para a cafeína e 50,0 ??g L-1 para a progesterona, com boa precisão e exatidão. Os efeitos do estado de oxidação do PPy no desempenho da extração também foram avaliados por experimentos de adsorção eletroquímica in situ, que mostraram uma diminuição gradual na densidade de corrente, correspondendo a um processo adsortivo na superfície eletroativa. Além disso, através da extração de amostras de água de rio, foi possível identificar a presença de outros compostos orgânicos endógenos, além dos analitos, o que indica o potencial do dispositivo desenvolvido neste trabalho para extrair outros compostos orgânicos a partir de matrizes aquosas. Palavras-chave: Polipirrol. Nanotubos. Fase extratora. Contaminantes de Preocupação Emergente.

Abstract: In the present work, polypyrrole (PPy) was electrochemically synthesized onto steel mesh with charge control for a better monitoring of the deposited material amount. Different morphologies were obtained by changing the electrolyte, globular and nanotubular. The synthesis of the globular PPy was performed with three charges (100, 200 and 500 mC cm-2) and in the presence of sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS), sodium dodecylsulfate (SDS) and potassium chloride (KCl). In turn, the synthesis of the nanotubular PPy (PPyNTs) was conducted using methyl orange (MO) as template. The modified electrodes were used as sorbent phases in solid-phase extraction (SPE) and electrochemically controlled solid-phase extraction (EC-SPE) of three contaminants of emerging concern (atrazine, caffeine and progesterone) in aqueous samples by simple, fast and low cost methods. Furthermore, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) characterized the films morphologically, which proved to obtain the characteristic morphologies, and Infrared and Raman spectroscopies were used for the structural characterization and comparison between the two different morphologies. The electrochemical behavior was studied by cyclic voltammetry, which showed the characteristic oxidation and reduction processes of the polymer. The sorption capacity of the PPy and PPyNTs films was evaluated by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) with good stability, repeatability and reproducibility, obtaining quantification limits equal to 10.0 ??g L-1 for atrazine, 5.0 ??g L-1 for caffeine and 50.0 ??g L-1 for progesterone, with good precision and accuracy. The effects of the PPy oxidation state on the extraction performance were also evaluated by in situ electrochemical adsorption experiments, which showed a gradual decrease in the current density, corresponding to an adsorptive process on the electroactive surface. In addition, through the river water samples extraction, it was possible to identify the presence of other endogenous organic compounds, besides the analytes, indicating the potential of the device developed in this work to extract other organic compounds from aqueous matrices. Keywords: Polypyrrole. Nanotubes. Extraction phase. Contaminants of Emerging Concern.