Desenvolvimento de método colorimétrico utilizando dispositivo portátil para a determinação de cloreto em petróleo
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Data
2020-09-24Autor
Holkem, Alice Penteado 
Primeiro orientador
Mello, Paola de Azevedo
Metadata
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Nesse trabalho foi desenvolvido um método colorimétrico para a determinação de cloreto em petróleo com uso de um dispositivo portátil baseado na captura de imagens com câmera endoscópica e processamento de dados usando o aplicativo PhotoMetrix PRO. A determinação colorimétrica explorou os equilíbrios de precipitação entre os íons cloreto, prata e cromato, com base no método de Mohr. Para adequar-se à técnica de determinação, foram desenvolvidos dois métodos miniaturizados para a extração quantitativa de cloreto do petróleo (um utilizando o acetato de etila como solvente e o outro utilizando desemulsificante). A determinação de cloreto no extrato aquoso foi feita no interior de um microtubo de 2 mL e a coloração resultante (vermelho-tijolo) foi capturada pela câmera endoscópica acoplada ao dispositivo portátil. Os dados foram processados no aplicativo PhotoMetrix PRO e foi construído um modelo de calibração multivariado de análise utilizando o método dos mínimos quadrados parciais (PLS). Buscando o desenvolvimento de um método de extração simples e em consonância com a química analítica verde foram investigados (em modo univariado e multivariado) parâmetros como o tipo de frasco extrator (frascos de polipropileno de 15 e 50 mL), a massa de amostra, o tempo e a temperatura de extração, o uso e o tipo de solvente, além do uso de desemulsificante e sua concentração, usando uma mesa agitadora com agitação orbital. Os parâmetros da medição colorimétrica também foram otimizados considerando as variáveis intrínsecas ao equilíbrio das reações de precipitação envolvidas (tais como a proporção molar, o tempo de reação e a influência do pH), bem como as variáveis instrumentais, como a iluminação, o volume de solução, a distância focal e a região de interesse. As otimizações do método colorimétrico foram feitas utilizando soluções aquosas de referência e, posteriormente, o modelo foi aplicado para a determinação de cloreto nos extratos obtidos por dois métodos de extração que também foram desenvolvidos nesse trabalho (método A e método B). Foram obtidas recuperações quantitativas de cloreto utilizando 0,7 g de petróleo, com 1,05 mL de acetato de etila e 5 mL de H2O como solução extratora, com 30 min de extração a 55 °C (método A) ou com 0,5 g de amostra, 1,90% m m-¹ de desemulsificante (sem solvente orgânico) e 5 mL de H2O, com 30 min de extração a 50 °C (método B). Os métodos A e B foram aplicados para 5 amostras de petróleo in natura com características distintas e a determinação de cloreto foi feita por detecção colorimétrica e por titulação potenciométrica. Os resultados foram comparados com os valores de referência obtidos pela ASTM D 6470 ou por cromatografia de íons (IC) após decomposição por combustão iniciada por micro-ondas (MIC) e nenhuma diferença estatística significativa (ANOVA) foi observada. Para avaliar a exatidão da detecção colorimétrica, o teor de cloreto foi determinado em ambos os extratos (oriundos do método A e do método B) por detecção colorimétrica e por titulação potenciométrica. Por fim, os aspectos relacionados à química analítica verde para os protocolos desenvolvidos (extração e determinação colorimétrica) foram avaliados utilizando a métrica AGREEnness calculator. Foi constatado que com os métodos desenvolvidos, a geração de resíduos foi reduzida em cerca de 250%, a frequência analítica foi aumentada cerca de 6 vezes e a geração de resíduos tóxicos foi reduzida em mais de 1.500 vezes (utilizando os métodos A ou B), em comparação com a norma de referência (ASTM D 6470). O protocolo se mostrou simples, robusto e de fácil adaptação para análise de rotina, agregando portabilidade e baixo custo, com limite de quantificação (LOQ) instrumental de 186 mg L-¹ e LOQ do método de 93 μg g-¹ (para 10 g de petróleo e volume final de 5 mL).
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