Decomposição de carvão com elevado teor de cinzas para determinação simultânea de As, Cd, Hg, Pb e S por ICP-OES
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2015-09-21Metadatos
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Neste trabalho foram avaliados métodos para o preparo de amostras de carvão com elevados
teores de cinzas (14 a 54%) para posterior determinação de As, Cd, Hg, Pb e S
simultaneamente por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado
(ICP-OES). Inicialmente, os carvões foram decompostos empregando a combustão em
sistema aberto com forno tipo mufla, segundo procedimento proposto na norma ASTM D
6357-11. Foram observadas perdas de Pb e S, possivelmente associadas às altas
temperaturas atingidas na combustão e por se tratar de um sistema aberto. Assim, a
decomposição por via úmida assistida por radiação micro-ondas (MAWD) também foi
avaliada. As amostras foram decompostas em sistema fechado com ácidos concentrados, em
diferentes condições: i) 8 mL HNO3, ii) 7 mL HNO3 + 1 mL HF e iii) 6 mL HNO3 + 2 mL HF. A
utilização de HF foi necessária para a decomposição da fração inorgânica e recuperação
quantitativa de todos os analitos. A decomposição por combustão iniciada por micro-ondas
(MIC) também foi otimizada, para garantir a recuperação completa de todos os elementos em
estudo, tendo em vista o elevado teor de cinzas no carvão. Foi avaliada a pressão aplicada
para confecção dos comprimidos, a mistura de aditivos (celulose microcristalina e NH4Cl) aos
carvões na etapa de preparação dos comprimidos, a composição e a concentração da solução
absorvedora (HNO3, HCl, HNO3 e HCl 2:1, HNO3 e HCl 1:1 e HNO3, HCl e H2O 1:1:1) e o
tempo de refluxo da solução absorvedora (5 ou 15 min). Recuperações quantitativas foram
obtidas com a utilização de 300 mg de NH4Cl misturados ao carvão e solução absorvedora
composta por HNO3 e HCl (2:1), com 5 min refluxo. Adicionalmente, um método mais rápido
e que atende aos preceitos da química verde, foi otimizado para a decomposição de carvão
por MIC para posterior determinação de S por ICP-OES. Nesse caso, as otimizações
consistiram em diminuir o tempo de decomposição (etapa de refluxo e tempo de resfriamento)
e avaliar a solução absorvedora mais adequada em função da técnica analítica de
determinação. A condição otimizada para a determinação de S foi de 6 min de decomposição
(1 min de irradiação + 5 min de espera) usando HNO3 diluído (2 mol L-1) como solução
absorvedora. Após a otimização da MIC, carvões A, B e C, com teores de cinzas de
respectivamente, 14, 32 e 54%, foram decompostos pelos três métodos (ASTM D 6354-11,
MAWD e MIC) e não foram observadas diferenças estatísticas significativas para As e Cd
(ANOVA) entre os três métodos e para Hg, Pb e S (teste t-student) entre MAWD e MIC. A
avaliação da exatidão da decomposição empregando MAWD e MIC foi feita com o uso de
materiais de referência certificado (CRMs) de carvão (NIST 1632c, SARM 19 e SARM 20). Os
resultados obtidos para As, Cd, Hg, Pb e S não apresentaram diferença estatística significativa
(teste t-student) em relação aos valores certificados, demonstrando a viabilidade do emprego
da MIC para o preparo de amostras de carvão com elevados teores de cinzas. Os limites de
detecção (LDs) obtidos por MIC foram sempre inferiores em comparação com a MAWD, e da
mesma ordem de grandeza dos obtidos com o método oficial (ASTM D 6357-11).