Cromatografia líquida com espectrometria de massas para a determinação de ácidos orgânicos e ânions em água separada de emulsões de petróleo
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Data
2020-03-31Primeiro coorientador
Mello, Paola de Azevedo
Primeiro membro da banca
Flores, Érico Marlon de Moraes
Segundo membro da banca
Costa, Adilson Ben da
Terceiro membro da banca
Müller, Edson Irineu
Quarto membro da banca
Mesko, Márcia Foster
Quinto membro da banca
Picoloto, Rochele Sogari
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Devido à sua origem, as águas separadas de emulsões de petróleo do pré-sal possuem alta
concentração salina (até 150 g L-1 de Cl-), o que dificulta o desenvolvimento de metodologias analíticas,
principalmente por meio da cromatografia líquida. Neste trabalho foi proposto o uso da cromatografia
líquida, usando detectores de condutividade e de espectrometria de massas (MS), para a separação e
posterior quantificação de ácidos orgânicos de cadeia curta e linear e ânions, em águas separadas de
emulsões de petróleo. Inicialmente foi feita a otimização da separação em coluna de troca iônica, e as
melhores condições de separação encontradas foram utilizando gradiente de fase móvel de KOH (1 a
60 mmol L-1), 35 ºC e 50 min de corrida cromatográfica. Foi possível obter boa resolução na separação
dos ácidos orgânicos C1 a C8 e os ânions F-
, Cl-
, Br-
, NO3
-
, CO3
2-, SO4
2- e PO4
3-, com limites de
quantificação (LOQs) variando de 10 a 50 e 100 a 500 µg L-1, para ânions e ácidos orgânicos,
respectivamente. Porém, devido a sobreposição de sinais pela alta concentração de Cl-
, não foi possível
quantificar ânions e ácidos orgânicos, simultaneamente, utilizando cromatografia de troca iônica, em
amostras com concentração de Cl- superior a 100 mg L-1 devido a necessidade de diluição da amostra
e consequente aumento dos LOQs de maneira proporcional ao fator de diluição utilizado. Como
alternativa, a separação dos ácidos orgânicos C1 a C10 foi avaliada em coluna de exclusão iônica, com
fase móvel no modo isocrático de ácido heptafluorbutírico 1 mmol L-1, 35 ºC e supressão química com
regeneração externa de hidróxido de tetrabutilamônio 0,5 mmol L-1. Foi possível separar e quantificar
os ácidos orgânicos C1, C2, C3, C4 e C5, com LOQs de 2,5, 5, 8, 5 e 5 mg L-1, respectivamente. Porém,
foi necessária a diluição das amostras com concentração de Cl-
superiores a 5000 mg L-1 a fim de evitar
interferências por sobreposição de sinal. Os ácidos fórmico e acético foram quantificados com
concentrações variando de 2,5 a 1680 mg L-1 e de 5 a 15310 mg L-1, respectivamente. Para os ácidos
C3, C4 e C5, devido ao alto fator de diluição e consequente aumento do LOQ, os valores encontrados
para todas as amostras, foram menores que os LOQs, com exceção do ácido propiônico em uma
amostra (352 mg L-1). Para eliminar a necessidade de diluição das amostras, foi utilizada a
cromatografia bidimensional, utilizando uma pré-coluna e coluna de exclusão iônica, na primeira e
segunda dimensão, respectivamente, objetivando a separação do Cl-
da matriz na primeira dimensão.
Foram necessários 3,8 min na primeira dimensão para a eliminação da maior parte da matriz e
possibilitar a quantificação dos ácidos orgânicos C3, C4 e C5 nas amostras de águas separadas de
emulsões injetadas diretamente no sistema cromatográfico, sem necessidade de diluição, com LOQs
até 30 vezes menores (amostras com 150 g L-1 de Cl-). Os ácidos orgânicos C1 e C2 são eliminados,
em sua maior parte, junto com a matriz na primeira dimensão, não sendo quantificados neste método.
A determinação dos ácidos orgânicos C5 a C10 foi feita após a separação, em coluna de pareamento
iônico e determinação por MS, utilizando fase móvel acidificada de acetonitrila, metanol e água, 35 min
de corrida cromatográfica e 25 ºC. Os ácidos C1 a C5 não foram quantificados neste método pois foram
eliminados na etapa de remoção do Cl-
da matriz que foi feita utilizando cartuchos para extração em
fase sólida (SPE) de C18 (lavagem com água e eluição com 75% de acetonitrila + 25% de metanol).
As amostras eluídas foram injetadas diretamente no sistema cromatográfico e os LOQs foram de 0,5
mg L-1 para C5, C6 e C7 e de 1,0 mg L-1 para C8, C9 e C10. Os valores encontrados para os ácidos
orgânicos C5, C6 e C7 variaram de 0,557 a 22,1 mg L-1, de 0,686 a 5,06 mg L-1 e 0,685 a 1,4 mg L-1
,
respectivamente. Para C8, C9 e C10, os valores ficaram abaixo do LOQ (1 mg L-1). Cabe salientar que,
para todos os métodos utilizados, foram feitos ensaios de recuperação utilizando solução de referência
e as recuperações estiveram na faixa de 80 a 110%. Além disso, a exatidão foi avaliada usando material
de referência certificado (CRM 46975) e os resultados foram concordantes com os valores de referência
(85 a 110%).
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