Determinação de elementos terras raras em amostras ambientais por cromatografia líquida de alta eficiência com pareamento iônico
Abstract
Os elementos terras raras (ETR) compõem um grupo de 17 elementos químicos formado pela série dos lantanídeos, do lantânio (La) ao lutécio (Lu), somado aos elementos escândio (Sc) e ítrio (Y). Atualmente são amplamente utilizados na fabricação de produtos de alta tecnologia como televisores de LED, smartphones, veículos elétricos, bem como a geração de energia limpa (eólica e solar). Ultimamente a produção de ETR está concentrada na China, controlando o fornecimento mundial da matéria prima. Atualmente o Brasil (e outros países) busca(m) a retomada dos processos de obtenção e as buscas por novas zonas de mineração de ETR. No presente trabalho a cidade de Lavras do Sul é investigada como possível zona para a obtenção de ETR, uma vez que é considerada uma das regiões de maior concentração de minerais do estado do Rio Grande do Sul.
Para isto um método cromatográfico foi desenvolvido e validado, em termos das principais características analíticas, para a determinação de 15 elementos terras raras (La ao Lu e Y) utilizando cromatografia líquida de alta eficiência com pareamento iônico e derivatização pós-coluna em amostras de água e solo. Os valores calculados dos limites de detecção instrumental variaram de 0,023 a 0,158 μg mL-1, para o analito mais sensível (Dy) ao menos sensível (La), respectivamente. De forma semelhante os valores calculados dos limites de quantificação instrumental variaram de 0,069 μg mL-1 (Dy) a 0,480 μg mL-1 (La). A precisão intra-dia, apresentou valores de desvio padrão relativo variando de 0,22% (Ho) a 4,08% (La) e, inter-dia, variando de 1,07% (Yb) a 4,86% (La). Durante a avaliação da seletividade do método foi verificado que Ni, Cu, Zn e Pb causavam interferência na determinação dos ETR, uma vez que formavam complexos absorventes com o agente complexante PAR (utilizado na derivatização pós-coluna) e apresentavam tempos de retenção semelhantes ao dos analitos. Desta forma procedimentos para a remoção dos interferentes foram investigados.
Para a determinação de ETR em amostras (naturais e artificiais) de água, um procedimento usando mini-colunas de troca iônica mostrou ser eficiente. Íons metálicos em solução foram previamente adsorvidos em resina catiônica fortemente ácida. Os interferentes foram, inicialmente, eluídos com 15 mL de HCl (1 mol L-1). Os ETR foram removidos da coluna, como um único conjunto, com 13 mL de HNO3 (6 mol L-1, a 50 ⁰C). Para a determinação de ETR em amostras naturais de solo, um procedimento por precipitação fracionada foi aplicado. Após a mineralização das amostras (1,0 g de massa com 10 mL de HNO3 concentrado, em bloco digestor aquecido a 90 ± 5 ⁰C por 72h, com volume final de 40 mL por adição de água ultrapura) os elementos interferentes foram separados dos ETR por precipitação de seus respectivos hidróxidos insolúveis, através de sucessivos ajustes do valor de pH da amostra (com NH4OH). Os hidróxidos insolúveis dos ETR foram obtidos em valores de pH entre 6 a 8,5. Após etapas de centrifugação e filtração, os precipitados contendo os ETR foram redissolvidos em HNO3 (2 mL, 2 mol L-1) estando assim, livre dos interferentes. Nestas condições um fator de pré-concentração de 20 vezes foi alcançado. Os resultados determinados nas amostras de agua e solo foram comparados com um método de referência (ICP-MS), demonstrando que o método cromatográfico proposto gera resultados confiáveis para a determinação dos 15 ETR (La ao Lu e Y).
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