Development of clean analytical procedures employing multicommutation flow analysis systems for photometric determination of cobalt and cadmium in waters

Esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de procedimentos analíticos automáticos, empregando o processo de multicomutação em fluxo para determinação espectrofotométrica de cobalto e cádmio em amostras de águas. O trabalho envolveu o desenvolvimento dos módulos de análises para implementar os procedimentos analíticos baseados no processo de multicomutação, o sistema de detecção fotométrica empregando LED como fonte de radiação eletromagnética, o software para controle do módulo de análise e para efetuar aquisição de dados. O módulo de análise para determinação de cobalto foi desenvolvido, utilizando mini-bombas solenóide para o bombeamento das soluções. O procedimento analítico foi baseado na catálise do cobalto na reação de oxidação do Tiron pelo peróxido de hidrogênio e com o sistema de detecção espectrofotométrica com LED com emissão em 425 nm. Após os ajustes necessários do módulo de análise o sistema apresentou bom desempenho analítico. Para a determinação de cobalto em águas foram obtidas as seguintes características analíticas: desvio padrão relativo de 0,04 % (n = 13) para uma amostra com 0,5 µgL-1 de Co, faixa de resposta linear entre 0,13 a 1,5 µgL-1 de Co (R = 0,998, n = 3), limite de detecção de 0,06 µgL-1, frequência analítica de 42 determinações por hora e geração de 1,5 mL de resíduo por determinação. Recuperações entre 84 e 114 % foram obtidas com adição de Co (II) nas amostras de águas. O módulo de análise para determinação cádmio foi desenvolvido e otimizado utilizando duas mini-bombas peristálticas para bombeamento das soluções e esvaziamento do percurso, uma válvula solenoide de três vias e três válvulas solenoide de duas vias, uma cela de fluxo com longo caminho óptico (100 mm) e LED com emissão em 520 nm. O procedimento analítico para a determinação do cádmio foi baseado na formação do complexo pelo Cd (II) com o reagente ditizona em meio micelar com o surfactante Triton X100. O procedimento apresentou faixa de resposta linear de 15,0 a 175,0 µgL-1 de Cd (R = 0,997; n = 3), limite de detecção de 12,5 µgL-1, desvio padrão relativo de 0,57 % (n = 10) para uma amostra de 30 µgL-1 e frequência analítica de 43 amostras por hora. Recuperações entre 84 e 112 % foram obtidas com adição de Cd (II) nas amostras de águas.This work deals with the development of automatic analytical procedures, based on multicommuted flow analysis process for spectrophotometric determination of cobalt and cadmium in water samples. The work involved the development of the analytical modules and the photometric detector using LEDs as electromagnetic radiation sources. The software to control the flow analysis module and to perform data acquisition, were developed using Quick BASIC4.5 as programming language. The analysis module for cobalt determination, employed solenoid mini-pumps for solutions pumping. The procedure was based on the cobalt catalytic effect on the Tiron oxidation by hydrogen peroxide and the photometric detection at 425 nm. After the necessary adjustments of the flow analysis module, the system showed good analytical performance. The following analytical characteristics for determination of cobalt in water were obtained: a relative standard deviation of 0.04% (n = 13) for a standard solution 0.5 µgL-1 Co, a linear response ranging from 0.13 to 1.5 µgL-1 Co (R = 0.998, n = 3), a detection limit of 0.06 µgL-1, analytical frequency of 42 samples determination per hour and a waste generation of 1.5 mL per determination. Recoveries between 84 and 114% were obtained with the addition of Co (II) in water samples. The analytical module for determination of cadmium was developed, using two peristaltic mini-pumps and solenoid valves. The LED based photometer was furnished with a flow cell of long optical path (100 mm) and a LED with maximum emission at 520 nm. The flow analysis module was assembled with ability to perform a closed loop strategy, which was implemented to improve sensitivity. The analytical procedure for the determination of cadmium was based on reaction of Cd (II) with dithizone in a micelle medium with the surfactant Triton X-100. The procedure showed a linear response ranging from 15.0 to 175.0 µgL-1 Cd (R = 0.997; n = 3), detection limit of 12.5 µgL-1, RSD 0.57% (n = 10) for a sample of 30 µgL-1 and analytical frequency of 43 samples per hour. Recoveries between 84 and 112% were obtained with addition of Cd (II) in water samples