Dispositivos DGT modificados com materiais alternativos para uso na especiação de elementos traço

Abstract

Resumo: A técnica de difusão em filmes finos por gradiente de concentração (DGT) permite a determinação in situ de espécies químicas lábeis em águas naturais, solos e sedimentos. A sua aplicação é realizada com o uso de dispositivos compostos por uma fase difusiva (hidrogel), na qual são difundidas as espécies químicas lábeis e uma fase de ligação (Chelex-100), onde as espécies são acumuladas. Neste trabalho foi investigado o uso do argilomineral montmorilonita (MT-K10) imobilizado em agarose como fase sorvente nos dispositivos DGT, e a própria agarose como fase difusiva. Observou-se uma sorção média de 80% para as espécies metálicas Zn2+, Cu2+, Cr3+, Mn2+, Cd2+, Pb2+ e Ni2+, e a dessorção variou de 74% (Zn) a 90% (Pb e Cr). O fator de eluição estimado para a fase sorvente ficou de 0,74 (Zn) a 0,90 (Pb e Cr). Para a agarose foram encontrados coeficientes de difusão na faixa de 4,08 10-6 cm2 s-1 (Cr) a 5,77 10-6 cm2 s-1 (Pb) a 20 °C. Observou-se também uma acumulação linear das massas das espécies investigadas em função do tempo de exposição, evidenciando um comportamento como descrito pela primeira lei de difusão de Fick, sendo obtidos coeficientes de correlação que variaram entre 0,995 (Zn) e 0,999 (Cr, Ni e Pb). Em estudo de recuperação das espécies metálicas com o dispositivo proposto foram encontrados valores de 97% (Cd) a 102% (Mn e Zn). A aplicação do dispositivo modificado na determinação de espécies metálicas lábeis em amostra de água do Rio Itajaí-Açu gerou resultados satisfatórios, principalmente quanto a labilidade dos mesmos, o que evidencia que o dispositivo modificado pode vir a ser usado como uma ferramenta analítica para determinações in situ em águas naturais.

Abstract: The technique of diffusion gradients in thin films (DGT) enables in situ determination of labile chemical species in natural waters, soils and sediments. Its application is carried out with the use of devices comprising a diffusive phase (hydrogel), in which labile chemical species are diffused and a binding phase (Chelex -100), where the species are accumulated. In this work we investigated the use of the clay mineral montmorillonite (MT-K10) immobilized on agarose as a sorbent phase in DGT devices, and the agarose itself as diffusive phase. There was an average sorption of 80% for the metallic species Zn2+ , Cu2+, Cr3+, Mn2+, Cd2+, Pb2+, and Ni2+, and desorption ranged from 74% (Zn) to 90% (Pb and Cr). The estimate for the sorbent phase elution factor was 0.74 (Zn) and 0.90 (Pb and Cr).. For agarose the diffusion coefficients were found in the range of 4.08 10-6 cm2 s-1 (Cr) to 5.77 10-6 cm2 s-1 (Pb). We also observed a linear accumulation of mass of the species investigated as a function of exposure time, showing a similar behavior as described by Fick's first law of diffusion, having been obtained correlation coefficients ranging from 0.995 (Zn) and 0.999 ( Cr, Ni and Pb ). In a study of recovery of metal species with the proposed device, values of 97% (Cd) to 102% (Mn and Zn) were found. The application of the modified device in the determination of labile metal species in a sample of natural water from the Itajaí-Açu river generated satisfactory results, especially regarding the lability of the species, which shows that the modified device may be used as an analytical tool for determinations in situ in natural waters.