UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Joyce Nunes Bianchin

CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE NOVOS BIOSSORVENTES PARA A DETERMINAÇÃO DE METAIS

EM MATRIZES BIOLÓGICAS E AMBIENTAIS

Florianópolis 2011

  

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

Joyce Nunes Bianchin

CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE NOVOS BIOSSORVENTES PARA A DETERMINAÇÃO DE METAIS

EM MATRIZES BIOLÓGICAS E AMBIENTAIS

Dissertação aprovada como requisito para obtenção do grau de mestre em Química no Programa de Pós-graduação em Química da Universidade Federal de Santa Catarina. Orientador: Prof. Dr. Eduardo Carasek da Rocha

Florianópolis 2011

  

“Dê-me uma alavanca e um ponto de apoio e moverei o mundo.”

(Arquimedes 287 A.C))

  

Dedico este trabalho às pessoas que sempre estiveram ao meu lado, entre elas minha mãe

Neusa, meu esposo Julio, e meus sogros Rose e Julio.

  Agradecimentos

Primeiramente a Deus, pela minha existência, fé, perseverança e suporte espiritual.

Ao meu orientador Prof. Dr. Eduardo Carasek, pela paciência e

dedicação inesgotáveis. Especialmente ao meu co-orientador e amigo, Edmar

Martendal, o qual permaneceu ao meu lado durante toda minha trajetória acadêmica, me dando todo o suporte necessário para a realização deste trabalho.

Aos colegas de laboratório Jeferson, Kalya, Gizelle, Yasmin,

Silvane, Renata, Ivan, e principalmente a Cristine e Giuliana, pela amizade e companheirismo.

A Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e Conselho

Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro.

Ao Departamento de Química da Universidade Federal de Santa

Catarina pelo suporte na realização deste trabalho. Ao meu esposo Julio, que sempre esteve ao meu lado em todos

os momentos difíceis, me apoiando e me dando suporte emocional. A minha mãe Neusa, meu porto seguro, que mesmo longe

esteve presente durante todo o tempo, a minha vó Iracy e minhas irmãs Natalia e Andreia pelo apoio durante toda minha vida.

A minha sogra Rose, meu sogro Julio, e a minha cunhada

Denise os quais além da amizade me deram apoio, abrigo e todo o suporte necessário durante todos esses anos.

  Sumário Resumo.....................................................................................................i Abstract...................................................................................................ii Lista de figuras......................................................................................iii Lista de tabelas.......................................................................................v Lista de abreviaturas............................................................................vi 1. Introdução

1.1 Aspectos relevantes sobre os metais...........................................1 1.2 Espectrometria de absorção atômica em chama.........................2 1.3 Extração em fase sólida..............................................................2 1.4 Biossorventes..............................................................................4 1.5 Análise por injeção em fluxo......................................................6 1.6 Otimização multivariada.............................................................7

2. Objetivos

2.1 Objetivo geral.............................................................................8 2.2 Objetivos específicos..................................................................8

3. Capítulo 1- Biossorvente produto da digestão do cupim

3.1 Introdução.....................................................................................9 3.2 Parte experimental

3.2.1 Instrumentação.................................................................10 3.2.2 Reagentes e soluções.......................................................11

3.2.3 Preparo das amostras.......................................................12 3.2.4 Sistema de pré-concentração em linha.............................12 3.2.5 Ponto de carga zero..........................................................14

3.3 Resultados e discussão 3.3.1 Caracterização do biossorvente produto da digestão do

cupim .....................................................................................15 3.3.2 Otimização da metodologia.............................................18

3.3.3 Validação da metodologia...............................................23 3.3.4 Aplicação analítica do método proposto..........................24

3.4 Conclusões parciais.....................................................................25

4. Capitulo 2- Biossorvente rolha de cortiça 4.1 Introdução...................................................................................27 4.2 Parte experimental

4.2.1 Instrumentação.................................................................29

  

4.2.2 Reagentes e soluções.......................................................29 4.2.3 Preparo das amostras.......................................................30

4.3 Resultados e discussão 4.3.1 Caracterização do biossorvente rolha de cortiça..............31 4.3.2 Otimização da metodologia.............................................34

4.3.3 Validação da metodologia ..............................................40 4.3.4 Aplicação analítica do método proposto. ........................42

4.4 Conclusões parciais.....................................................................42

5. Conclusões e considerações finais.........................................42 Referências bibliográficas....................................................................44

i  Resumo

Este trabalho apresenta a caracterização e aplicação dos novos biossorventes, produto da digestão do cupim e rolha de cortiça, para a determinação de metais em matrizes biológica e ambientais. A caracterização destes materiais foi feita por espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão de energia, análise elementar e ponto isoelétrico. As metodologias desenvolvidas neste trabalho empregaram um sistema de extração em fase sólida acoplada com sistema de injeção em fluxo e detecção por espectrometria de absorção atômica em chama. As variáveis químicas e de fluxo do sistema em linha foram otimizadas através de procedimentos multivariados para cada biosorvente estudado. Os fatores selecionados para ambos biosorventes foram a massa do biossorvente, pH da amostra, tipo e concentração de tampão e vazão da amostra. O biossorvente produto da digestão do cupim foi utilizado para a determinação de cádmio em água e amostras biológicas, e cromo em álcool combustível. Após a otimização das variáveis, os seguintes parâmetros analíticos de mérito foram obtidos: limite de detecção de 1,7 μg L-1, coeficiente de correlação 0,9992, desvio padrão menor 2,3% e fator de enriquecimento de 12 vezes. Recuperação entre 90-104% foram obtidos utilizando diferentes amostras de água e de álcool combustível. Materiais biológicos certificados (TORT2, DORM3 e BCR186) foram analisados e os valores de cádmio encontrados foram bastante semelhantes ao certificado, demonstrando a exatidão da metodologia. O biossorvente rolha de cortiça foi utilizado para a determinação de cádmio em amostras de cigarro. Após a otimização das variáveis, os parâmetros analíticos de mérito obtidos foram: limite de detecção 0,9 μg L-1, coeficiente de correlação 0,9987, desvio padrão 4,3% e fator de enriquecimento de 10 vezes.

Palavras chave: biossorvente, produto da digestão do cupim, rolha de cortiça, cádmio, cromo, extração em fase sólida, espectrometria de absorção atômica em chama.

ii  Abstract

This work shows the characterization and application of new biosorbents for metal ions determination in biological and environmental samples. Infrared spectrometry, electronic scan microscopy, energy dispersion spectrometry, elemental analysis, and isoelectric point were used to characterize the sorbents materials. The methodologies developed in this work use these biosorbents in a solid phase extraction system coupled with a flow injection system and detection by flame atomic absorption spectrometry. The chemical and flow variables of the system were optimized by multivariate techniques. The selected factors for both studies were biosorbent mass, sample pH, sort and concentration of buffer solutions and sample flow rate. The biosorbent product of termite´s digestion was used for cadmium determination in aqueous samples and biological samples, and chromium in fuel alcohol. After optimization of variables, the analytical figures of merit were obtained: detection limit 1.7 μg L-1, correlation coefficient 0.9992, standard deviance lesser than 2.3% and enrichment factor of 12 times. Recuperation tests were made using aqueous samples and fuel alcohol leading to range of 90-104%. Biological certified reference materials (TORT2, DORM3, BCR186) were analysed and the results were in good agreement with the certified value of cadmium. The cork stopper biosorbent was used for determination of cadmium in cigarette samples. After the optimization of the variables the analytical figures of merit were obtained: detection limit of 0.9 μg L-1, correlation coefficient of 0.9987, standard deviance of 4.3% and enrichment factor of 10 times. Keywords: biosorbent, termite digestion product, cork stopper, cadmium, chromium, solid phase extraction, flame atomic absorption spectrometry.

iii  Lista de Figuras Figura 1. Diagrama esquemático de uma mini-coluna onde: T é o tubo de Tygon e P é o tubo de politetrafluoretileno (PTFE) usados como conexões, S é o sorvente e F é a lã de vidro (funciona como filtro..........3 Figura 2. Sistema de pré-concentração em linha. (A): etapa de pré-concentração e (B): etapa de eluição. V: válvula, L: via aberta, D: via fechada, MC: minicoluna contendo o adsorvente, R: retorno do fluxo da amostra ou eluente. Círculo hachurado: válvula ligada e círculo em branco: válvula desligada.......................................................................13 Figura 3A. Espectro de infravermelho do biossorvente produto da digestão do cupim, obtido experimentalmente.......................................15 Figura 3B. Espectro de infravermelho da lignina, encontrado na literatura..................................................................................................16 Figura 4. Microscopia eletrônica de varredura do biossorvente produto da digestão do cupim..............................................................................17 Figura 5. Dados obtidos através da análise semi-quantitativa do MEV-EDS do sorvente produto da digestão do cupim....................................17 Figura 6. Gráfico pH KCl versus pH para obtenção do ponto de carga zero do biossorvente produto da digestão do cupim..............................18 Figura 7. Estudo do efeito do tipo de tampão para a extração de Cd(II) usando o produto da digestão do cupim como biossorvente em um sistema em linha e detecção por F AAS. Condições experimentais: vazão da amostra 6 mL min-1, massa de biossorvente 200 mg, concentração de eluente 1 mol L-1 e volume de amostra 10 mL............19 Figura 8. Gráfico de Pareto gerado para a avaliação dos efeitos das variáveis e suas interações para na extração de Cd (II) pelo sistema em linha utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente e detecção por F AAS................................................................................20 Figura 9. Estudo do efeito da concentração do tampão TRIS/HCl e pH da amostra na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente e detecção por F AAS........................................................................................................22 Figura 10. Estudo do efeito da massa do biossorvente versus pH da amostra na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente e detecção por F AAS........................................................................................................23 Figura 11. Proposta de organização macromolecular da suberina nas paredes celulares da cortiça. (R: resíduos de carboidratos, ou lignina)..28

iv  Figura 12. Espectro de infravermelho do biossorvente rolha, obtido neste trabalho..........................................................................................31 Figura 13. Espectro de infravermelho da rolha de cortiça encontrado na literatura..................................................................................................32 Figura 14. Microscopia de varredura eletrônica do biossorvente rolha de cortiça.....................................................................................................32 Figura 15. Dados obtidos através da análise semi-quantitativa do MEV-EDS do sorvente rolha de cortiça...........................................................33 Figura 16. Gráfico pH KCl versus pH para obtenção do ponto de carga zero do biossorvente rolha de cortiça...........................................34 Figura 17. Avaliação do tipo de tampão em diferentes pH para a pré-concentração de Cd(II) utilizando o sistema em linha com o biossorvente rolha de cortiça e detecção por F AAS..............................35 Figura 18. Gráfico de Pareto gerado para a avaliação dos efeitos das variáveis e suas interações para na extração de Cd (II) pelo sistema em linha utilizando rolha de cortiça como biossorvente e detecção por F AAS........................................................................................................36 Figura 19. Estudo do efeito da concentração do tampão e do pH da amostra na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando rolha de cortiça como biossorvente e detecção por F AAS..................................38 Figura 20. Estudo do volume de ácido nítrico versus volume do peróxido de hidrogênio no estudo do processo de digestão da amostra de cigarro na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando rolha de cortiça como biossorvente e detecção por F AAS..................................39 Figura 21. Comparação entre a curva com calibração em água e a curva de calibração com adição de padrão, na determinação de cádmio em amostras de cigarro, utilizando o biossorvente rolha de cortiça, em um sistema FIA-F AAS................................................................................40

v  Lista de Tabelas Tabela 1. Métodos publicados para determinação de metais em diferentes tipos de amostras utilizando a extração em fase sólida com diversos sorventes.....................................................................................4 Tabela 2. Parâmetros analíticos de mérito para determinação de Cr(III) em álcool combustível e Cd (II) em água utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente pelo sistema FI-F AAS........................................................................................................24 Tabela 3. Valores das concentrações de Cd(II) nas amostras certificadas e valores encontrados através da metodologia proposta para a pré-concentração de Cd(II) usando o biossorvente produto da digestão do cupim e detecção por F AAS..................................................................25 Tabela 4. Sensibilidade da curva de calibração com adição de padrão para cada amostra de cigarro..................................................................41 Tabela 5. Parâmetros analíticos de mérito para determinação de Cd(II) cigarro utilizando a rolha de cortiça como biossorvente pelo sistema FIA-F AAS.............................................................................................41 Tabela 6. Concentração de cádmio obtida através da pré-concentração do metal pelo biossorvente rolha no sistema FIA-F AAS......................42

vi  Lista de Abreviaturas ET AAS: Espectrometria de Absorção Atômica com Atomização Eletrotérmica ICP-MS: Espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado ICP-OES: Espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado F AAS: espectrômetro de absorção atômica em chama FIA: análise de injeção em fluxo FIA-SPE: análise por injeção em fluxo com extração em fase sólida LD: limite de detecção LQ: limite de quantificação RSD: desvio padrão relativo SD: desvio padrão LLE: extração liquido-liquido HFRLM: extração com membrana liquida renovável SPE: extração em fase solida CPE: extração em ponto nuvem SDME: microextração em gota suspensa PTFE: politetrafluoretileno PCTFE: Polychlorotrifluoroethylene C18: polimetiloctadecil SiO2

-Nb2O5: sílica gel modificada como óxido de nióbio (V) Hg: mercúrio CENA: Centro de Energia Nuclear na Agricultura IV: Infravermelho EDS: espectroscopia por dispersão de energia MEV: microscopia de varredura eletrônica CHN: análise elementar TRIS:trishidroximetilaminometano

1  1. Introdução 1.1 Aspectos relevantes sobre os metais

Os metais fazem parte da vida humana. Embora em quantidade

mínima, os metais são componentes naturais dos solos. Atividades como a extração de minério, diversos tipos de indústrias e a agricultura intensiva localizada têm contribuído para uma acumulação não desejada de metais tóxicos em muitas áreas do mundo1.

Os metais, de uma forma geral, se destacam dos outros poluentes devido ao fato de serem facilmente absorvidos e bioacumulados por plantas e animais, e os resíduos contendo essas espécies se alastram por cadeias alimentares apresentando uma grande mobilidade em ecossistemas contaminados. Metais tóxicos são considerados um problema à saúde pública, devido ao fato de serem substâncias não biodegradáveis ao longo do tempo. Sendo indestrutíveis, os metais permanecem no meio ambiente na forma de diferentes espécies, tais como íons, compostos iônicos, óxidos ou sulfetos. As variadas formas nas quais os metais são encontrados conferem aos mesmos diferentes níveis de biodisponibilidade e toxicidade. A contaminação por íons metálicos causa prejuízos à saúde dos organismos vivos por danificar a estrutura das proteínas formadoras das enzimas metabólicas. Esses íons metálicos reagem com os átomos de enxofre de grupos sulfidrilas (-SH), podendo ocorrer o deslocamento átomos de hidrogênio, ocasionando a destruição das ligações de dissulfetos responsáveis pela estrutura tridimensional de proteínas. O resultado dessas interações é a interrupção dos processos metabólicos, levando à falência total ou parcial do funcionamento dos órgãos contaminados2. Outro tipo de contaminação indesejável de metais é no álcool combustível, pois esses íons metálicos podem aumentar seu poder corrosivo, acelerando a corrosão dos componentes metálicos do motor, ou podem promover a formação de gomas e sedimentos em motores que utilizam a mistura etanol como combustível, prejudicando assim o bom funcionamento do automóvel3.

Devido ao fato desses metais serem encontrados em matrizes orgânicas e biológicas, em geral, em concentrações-traço, é necessário o desenvolvimento de metodologias analíticas que possibilitem determinações quantitativas de acordo com os crescentes níveis de exigência das organizações governamentais. Dentre as técnicas

2  existentes em química analítica, a espectrometria de absorção atômica em chama (F AAS) é uma das mais utilizadas para a determinação de elementos metálicos em diferentes tipos de amostras4.

1.2 Espectrometria de absorção atômica em chama

A espectrometria de absorção atômica é uma técnica que se baseia na medida da absorção da radiação eletromagnética, proveniente de uma fonte de radiação, por átomos gasosos no estado fundamental. O processo de formação de átomos gasosos no estado fundamental, denominado atomização, pode ser obtido via chama, via eletrotérmica, ou por reação química especifica como a geração de vapor frio de Hg5-8.

A espectrometria de absorção atômica em chama é amplamente utilizada em química analítica para determinações de metais, e oferece muitas vantagens, como por exemplo, alta freqüência analítica, baixo custo operacional, alta precisão e seletividade. Em contra partida esta técnica tem alguns inconvenientes como interferência química da matriz da amostra e alto limite de detecção4.

Entretanto esses problemas podem ser resolvidos utilizando-se alguma técnica de pré-concentração, tais como extração líquido-líquido (LLE), extração com membrana líquida renovável (HFRLM), extração em fase sólida (SPE), extração em ponto nuvem (CPE), a microextração em gota suspensa (SDME) dentre outras9-14. 1.3 Extração em fase sólida

A extração em fase sólida é uma técnica muito empregada para a extração e/ou pré-concentração de analitos presentes em matrizes complexas. A SPE emprega sorventes recheados em cartuchos e o seu principio envolve a partição do analito entre duas fases, uma fase líquida (amostra) e uma fase sólida (sorvente)15-18.

A solução amostra contendo o analito passa através do cartucho, preenchido com o sorvente apropriado, onde o analito é retido nos sítios ativos. Em uma segunda etapa o analito é eluído usando-se pequenos volumes de um eluente apropriado. A fácil adaptação de mini-colunas para pré-concentração em sistema em fluxo, o uso de pequenas

3  quantidades de eluente e a disponibilidade de vários tipos de sorventes são vantagens importantes desta técnica16. Uma mini coluna típica usada em SPE pode ser vista na Figura 1.

Figura 1. Diagrama esquemático de uma mini-coluna onde: T é o tubo de Tygon e P é o tubo de politetrafluoretileno (PTFE) usados como conexões, S é o sorvente e F é a lã de vidro (funciona como filtro).

Na literatura são encontrados diversos artigos relacionados com

SPE, mostrando que esta técnica tem sido amplamente aplicada para a extração e/ou pré-concentração de diversos analitos em diferentes tipos de amostra, como pode ser visto na Tabela 1.

Existem diversos materiais que podem ser utilizados como sorventes e a escolha apropriada depende da natureza do analito de interesse e da matriz na qual ele se encontra. A capacidade do sorvente reter um analito de uma solução esta vinculada a área superficial disponível e a cinética do processo do soluto para interface. O mecanismo de retenção do analito depende da natureza do sorvente, sendo que os principais mecanismos são os de adsorção, formação de quelatos e troca iônica24. Diversos são os sorventes disponíveis comercialmente, dentre os quais se podem citar o carvão ativado, zeólitas, sílica gel, alumina ativada, dentre outros. Porém, existem na natureza inúmeros materiais formados por macromoléculas contendo vários grupos funcionais, os quais são capazes de interagir com metais, assim como os sorventes comerciais. Esses materiais são conhecidos como biossorventes e esses vêm sendo amplamente estudados e utilizados como uma alternativa potencial para remover e recuperar os íons metálicos de diversas matrizes biológicas e ambientais 25,26.

4  Tabela 1. Métodos publicados para determinação de metais em diferentes tipos de amostras utilizando a extração em fase sólida com diversos sorventes.

1.4 Biossorventes

Biossorção pode ser definida como a remoção de metais, compostos e partículas de soluções por material biológico. Já o termo

Analitos Amostras Metodologia LQ

(µg L-1) Refª

Cd(II)

Água de

rio

Pré-concentração em batelada utilizando como sorvente

Saccharomyces cerevisiae e detecção por ICP OES

0,36

[19]

Cu(II), Pb(II)

Água

Pré-concentração em linha utilizando como sorvente

Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) e detecção por F AAS

0,23 e 8,91

[20]

Cr(III), Cr(VI)

Água Pré-concentração em linha

utilizando como sorvente alumina ativada e detecção por F AAS

3,33 e 2,66

[21]

Mn(II), Cu(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Pb(II)

Água do

mar

Pré-concentração em linha utilizando como sorvente alumina

ativada e detecção por ICP-MS

0,01 a 0,18

[22]

Ni(II)

Água

torneira

Pré-concentração em linha utilizando como sorvente SiO2

-

Nb2O5 e detecção por F AAS

2,77

[4]

Zn(II) Água

Pré-concentração em linha utilizando como sorvente 8-hydroxyquinoline-chitosan e

detecção por F AAS

2,52 [5]

Pb(II) Água de rio e de

consumo

Pré-concentração em linha utilizando como sorvente resina

Chellex P e detecção por ICP-MS

5,91. 10-3

[23]

5  biossorvente engloba toda a biomassa, seja ela ativa (com atividade metabólica) ou inativa (sem atividade metabólica)27.

A Biossorção é um processo alternativo, que utiliza materiais naturais de origem biológica, incluindo bactérias, fungos, madeira, resíduos agrícolas, bagaço de cana, serragem, capim, resíduos de processamento de alimentos, plantas aquáticas, algas, e uma série de outros materiais. Esses biossorventes possuem propriedades seqüestrastes de metais e podem ser usados para pré-concentrar íons metálicos presentes em soluções26, 27.

A fim de compreender como os íons metálicos se ligam ao biossorvente, é essencial que os grupos funcionais responsáveis pela interação metal-sorvente sejam identificados. Esses grupos normalmente estão presentes em estruturas contidas na parede celular do biomaterial que engloba macromoléculas de celulose organizadas na forma de microfibrilas cercadas por hemiceluloses, lignina, pectina e pequenas porções de proteínas vegetais. Essas macromoléculas possuem grupos funcionais químicos, como álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos, fenóis e éteres. Esses grupos tendem a doar elétrons para o cátion metálico estabelecendo, assim, a ligação entre o íon metálico e o biossorvente 26,28.

Os biossorventes possuem diversas características atrativas, como baixo custo, robustez, fácil utilização, eficiência e eles são geralmente encontrados em abundância na natureza29-34. Por estes motivos, diversas pesquisas têm enfocado o uso de biossorventes como uma alternativa potencial para remover e recuperar íons metálicos de matrizes aquosas.

Resíduos agrícolas, bem como biomassas vivas e não vivas, têm sido utilizados como biossorventes para remoção de íons metálicos de soluções aquosas. Os agro-resíduos têm sido utilizados como biossorventes como, por exemplo, talos de uvas 35, casca de pinhão 36, casca da avelã 37, casca de amendoim 38, casca de arroz 39, casca de banana e laranja 40, polpa da beterraba 41, e bagaço moído de azeitonas 42. Bacillus sphaericus 43, Fucus vesiculosus 31, Saccharomyces cerevisiae e Ralstonia eutropha 44 são exemplos de biomassas utilizadas recentemente como biossorventes para tratamento de efluentes.

Os biossorventes têm sido aplicados para a remoção de cádmio, níquel, cobre, arsênio, chumbo, zinco, mercúrio, cobalto, ferro e cromo de meio aquoso. Outra aplicação promissora para os biossorventes é o desenvolvimento de novos métodos analíticos para determinação de baixas concentrações de íons metálicos em diversas matrizes. Para um

6  biossorvente ser adequado para o desenvolvimento de uma metodologia analítica em fluxo ele deve oferecer sorção e eluição quantitativa, mecanismos de sorção e dessorção cineticamente rápidos e alto fator de pré-concentração e regeneração durante muitos ciclos com boa reprodutibilidade na sorção. Neste contexto, vermicomposto 45, bagaço de uva46 e a sementes de Moringa47 têm sido utilizados para a determinação de íons metálicos em água e álcool combustível em sistema em fluxo acoplado a espectrometria de absorção atômica.

1.5 Análise por injeção em fluxo

A análise por injeção em fluxo (FIA) é uma técnica onde se efetua a análise em série com operações de separação. Esta técnica foi proposta por Ruzicka e Hansen48 em 1975 e foi introduzida no Brasil em 1976, por pesquisadores do Centro de Energia Nuclear na Agricultura CENA, Piracicaba-SP49.

A FIA proporciona uma variedade de possibilidades para a extração e pré-concentração em linha, incluindo a co-precipitação, diálise, extração líquido-líquido ou extração em fase sólida48.

No sistema FIA-SPE, uma solução amostra, em condições previamente otimizadas, é injetada no sistema geralmente com auxílio de uma bomba peristáltica. A espécie analítica presente na amostra, ao passar pela mini-coluna é extraída pelos sítios ativos do material extrator, e a quantidade de analito retido na coluna é proporcional a vazão da amostra e ao tempo de pré-concentração. O analito é extraído da mini-coluna através de um eluente apropriado, onde a solução resultante contendo o analito é deslocada até um detector e o sinal analítico é monitorado50. O desenvolvimento da metodologia envolve a otimização de vários parâmetros que afetam a eficiência da extração do analito, dentre eles a vazão da amostra, a vazão do eluente, o tipo de eluente, a concentração do eluente, pH da amostra, o volume de amostra, o tipo de tampão, a concentração de tampão, dentre outros51. Sendo assim, a otimização do sistema é um passo crucial para um procedimento analítico eficiente e reprodutivo.

7   1.6 Otimização multivariada

A otimização de experimentos relativos à química analítica tem sido feita tradicionalmente usando a técnica univariada. Entretanto, esta técnica apresenta como desvantagens o tempo gasto para otimização e a falta de avaliação acerca das interações entre as variáveis que afetam o processo em estudo, resultando assim em uma otimização ineficiente. Técnicas que envolvem otimização multivariada atualmente vem sendo aplicadas em química analítica por permitirem, dentre outras vantagens, a otimização simultânea de todos os fatores envolvidos no sistema com menor número de experimentos, maior rapidez e, portanto com maior eficiência. Apesar destas múltiplas vantagens, somente nas últimas décadas houve uma utilização efetiva e crescente das técnicas multivariadas na otimização de métodos analíticos4.

A otimização multivariada pode ser realizada através do uso de ferramentas quimiométricas. A quimiometria relaciona medidas, feitas num sistema ou processo químico, ao estado do sistema, utilizando métodos matemáticos e/ou estatísticos52. Em geral, a otimização multivariada em procedimentos analíticos consiste em dois passos: uma investigação preliminar, usando planejamento fatorial é realizada para descobrir se determinados fatores influênciam ou não a resposta analítica, em seguida uma função matemática entre a resposta analítica e os fatores significantes do processo deve ser obtida, e então os valores ótimos são calculados. Para obtenção da função resposta, metodologia de superfície respostas podem ser aplicados53.

No planejamento fatorial, cada variável é denominada de fator, e cada fator varia em dois níveis ou mais. Os planejamentos são, preferencialmente, estudados em dois níveis, porque a depender da quantidade de fatores, o número de experimentos é grande, e o planejamento torna-se ineficiente. Embora o planejamento fatorial completo não indique os valores ótimos para os fatores e, conseqüentemente, para as variáveis, ele é importante para a análise dos efeitos individuais e suas interações 54.

A matriz Doehlert é uma técnica quimiométrica usada para otimização multivariada de fatores experimentais. Este é um planejamento uniforme proposto por Doehlert em 1970 55. O planejamento Doehlert permite localizar os pontos críticos (mínimo, máximos ou sela) de cada etapa do processo de otimização.

8  2. Objetivos 2.1 Objetivo geral

Este trabalho teve como objetivo geral caracterizar e utilizar novos biossorventes para a determinação de metais em matrizes biológicas e ambientais.

2.2 Objetivos específicos

Caracterizar o produto da digestão do cupim e a rolha de cortiça através de técnicas de IV, CHN, MEV-ECD e determinar ponto isoelétrico de ambos sorventes;

Desenvolver metodologia analítica em fluxo acoplada ao F AAS utilizando o biossorvente produto da digestão do cupim para a determinação de cádmio e cromo;

Desenvolver metodologia analítica em fluxo acoplada ao F AAS utilizando o biossorvente rolha de cortiça para a determinação de cádmio;

Otimizar de forma multivariada as variáveis químicas e de fluxo dos sistemas de pré-concentração descritos anteriormente;

Determinar os parâmetros analíticos de mérito para cada metodologia de pré-concentração proposta.

Analisar amostras de água e amostras biológicas para determinação de cádmio, amostras de álcool combustível para determinação de cromo e amostras de cigarro para determinação de cádmio utilizando as metodologias desenvolvidas.

9  3. Capítulo 1

CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO DO BIOSSORVENTE PRODUTO DA DIGESTÃO DO CUPIM

PARA DETERMINAÇÃO DE CROMO EM ÁLCOOL COMBUSTÍVEL E CÁDMIO EM ÁGUA

E MATRIZES BIOLÓGICAS 3.1 Introdução A contaminação de solos e água com diversos poluentes químicos representa um grande problema atual, principalmente para o meio ambiente e à saúde humana. A industrialização e urbanização progressiva têm exposto animais e vegetais a muitos elementos químicos tóxicos como, por exemplo, os metais pesados45. O cádmio é um constituinte natural da crosta terrestre e, geralmente encontra-se como mineral combinado nas formas de cloreto, óxido ou sulfato de cádmio. Na indústria, ele é usado na produção de baterias, pigmentos, revestimento para metais dentre outros. O cádmio é liberado para a atmosfera através da queima de combustíveis fósseis, mineração e resíduos industriais, e suas partículas podem ser dispersas a longas distâncias, antes de se depositarem no solo ou na água. O cádmio permanece no organismo por longo tempo e pode se acumular depois de anos de baixos níveis de exposição, causando sérios riscos à saúde, sendo considerado carcinogênico56. O cromo é obtido do minério cromita (FeOCr2O3), metal de cor cinza. Os dejetos de resíduos industriais são as principais fontes de contaminação das águas com este metal. Entre as inúmeras atividades industriais as quais utilizam Cr, destacam-se galvanoplastia, soldagens, curtume, pigmentos entre outros. Apesar de o cromo trivalente ser essencial para o metabolismo de carboidratos e lipídeos, ele é considerado não essencial para plantas 57, 58. A cana-de-açúcar possuí sistemas de absorção, os quais absorvem enzimas e metais que são essenciais ao seu metabolismo. Entretanto, metais não-essenciais, como o Cromo, também são absorvidos pela cana por possuírem características similares aos essenciais. A presença de alguns íons metálicos no álcool combustível geralmente não é desejável, porque pode induzir a corrosão de

10  componentes do veículo em contato com o líquido, promovendo baixo desempenho do combustível devido a reações de decomposição oxidativa, gerando poluição ambiental45. A determinação de metais traços, como cádmio e o cromo, em matrizes biológicas e ambientais geralmente é difícil devido à baixa concentração do analito e/ou efeitos de matriz, sendo necessárias etapas de pré-concentração, o que torna os biossorventes em um sistema FIA-SPE bastante atrativos para este tipo de análise. Este trabalho propõe o uso do produto da digestão do cupim como um sorvente natural em um sistema em linha para a determinação de cádmio e cromo. Este biossorvente é produzido através da transformação bioquímica da celulose que ocorre dentro do intestino do cupim com a ajuda de um protozoário59. Este produto é liberado em pequenas partículas de forma cilíndrica com os sítios ativos em sua superfície, a qual pode ser desprotonada de acordo com o pH do meio, deixando sua superfície carregada negativamente, o que facilita a interação com os íons metálicos. Devido à distribuição de partículas serem altamente monodispersas e com tamanho adequado, o produto da digestão do cupim pode ser facilmente acomodado em cartuchos de SPE. O objetivo deste estudo foi caracterizar e avaliar a viabilidade da utilização do produto da digestão do cupim como biossorvente em um sistema em linha para a determinação de cádmio em água e matrizes biológicas e cromo em álcool combustível. A otimização dos parâmetros desse sistema foi realizado através de uma metodologia multivariada. 3.2. Parte experimental 3.2.1 Instrumentação

Um espectrômetro de absorção atômica Varian SpectrAA 50 (Varian, Victória, Austrália), equipado com atomizador em chama, lâmpada de cátodo oco de cádmio ou cromo (Hitachi, HLA – 4S) e corretor de fundo (lâmpada de deutério) foi usado para a determinação de cádmio e cromo. O instrumento foi operado nas condições recomendadas pelo fabricante Um pHmetro (Mettler Toledo 320) foi usado para ajustar o pH das amostras e das soluções de trabalho, bem

11  como para a determinação do ponto de carga zero do biossorvente proposto. Uma bomba peristáltica (Ismatec – IPC) dotada de 8 canais e provida de tubos de Tygon® foi usada para bombear todas as soluções nas etapas de pré-concentração e eluição. Um microondas (Ethos Plus) foi utilizado para a digestão ácida das amostras.

Espectros de infravermelho (IV) foram obtidos em um espectrômetro de infravermelho com transformada de Fourier (ABB-Bomem, FTLA 200) usando método de pastilha de KBr. A análise de CHN foi realizada em um instrumento CE (modelo EA 1110). Microscopia eletrônica de varredura (MEV) (microscópio Philips XL 30) e micro-análise semi-quantitativa usando espectrômetro de dispersão de energia (EDS) foram realizadas para a caracterização do produto da digestão do cupim usado como biossorvente. 3.2.2 Reagentes e soluções

Todas as soluções foram preparadas empregando-se água

deionizada proveniente de um sistema de purificação de água Milli-Q® da Millipore® (Bedford, MA, USA). Todos os reagentes usados foram de grau analítico. Toda a vidraria de laboratório foi lavada com detergente neutro, mantida durante uma noite em solução de ácido nítrico 10% (v/v) e a seguir enxaguada com água deionizada.

Soluções de trabalho foram preparadas, diariamente, a partir de diluições adequadas de uma solução estoque (grau absorção atômica) de Cr(III) 1000 mg L-1 e Cd(II) 2000 mg L-1. Solução de ácido nítrico utilizado como eluente foi preparada pela diluição de ácido nítrico concentrado (Merck, Darmstadt, Alemanha) em água. As soluções tampão foram feitas através da dissolução do sal trishidroximetilaminometano (tris) (Merck) com HCl (Merck), e dihidrogenofostato de sódio (Merck) com hidrogenofostato de sódio (Merck).

12  3.2.3 Preparo das amostras

O material de referência TORT-2 (pâncreas de lagosta obtido de NRC, Ontário Canadá), DOLT-3 (fígado de cação obtido de NRC, Ontário Canadá) e BCR-186 (rim de porco obtido de NRC, Ontário Canadá) foram preparadas de acordo com o seguinte procedimento: 500 mg de amostra foi pesada diretamente em frasco de PTFE. Adicionou-se 3 mL de água, 3 mL de ácido nítrico concentrado (Merck) e 2 mL de peróxido de hidrogênio concentrado (Merck). Os frascos foram fechados e submetidos ao programa de temperatura do microondas para digestão ácida: 180 °C por 10 minutos. Após esse procedimento, o tampão foi adicionado e ajustou-se o pH das amostras para o intervalo ótimo, completando-se o volume para 50 mL.

As amostras de álcool combustível foram tratadas da seguinte maneira: adicionou-se 2,5 mL de tampão tris 1 mol L-1 à 40 mL de álcool combustível, e ajustou-se o pH das amostras para o intervalo ótimo, completando-se o volume para 50 mL.

3.2.4 Sistema de pré-concentração em linha O adsorvente foi aplicado em um sistema de pré-concentração automatizado. O módulo de análise é composto de uma bomba peristáltica, quatro válvulas solenóides de três vias e uma mini-coluna de Teflon®, preenchida com uma determinada massa do material adsorvente, que foi acoplada ao espectrômetro de absorção atômica com chama, conforme mostra a Figura 2. A mini-coluna, com 100 mm de comprimento e 3 mm de diâmetro interno, foi preenchida em ambas extremidades com pequena quantidade de lã de vidro, para evitar perda do material sorvente. O material sorvente utilizado para preencher a mini-coluna mostrou-se estável durante toda a realização deste trabalho. As quatro válvulas solenóides de três vias foram acionadas por um programa de computador escrito em Quick BASIC 4.5. As etapas de adsorção e dessorção dos analitos, no sistema de pré-concentração em linha, foram controladas por tempo. O sistema de pré-concentração em linha foi otimizado pelo método multivariado, com a finalidade de determinar as condições químicas e de fluxo ótimas para o analito em estudo. Na etapa de

13  adsorção do analito pelo material adsorvente contido na mini-coluna (Figura 2A), a válvula V1 foi acionada, e as demais permaneceram desligadas. A solução de trabalho flui através da válvula V1, mini-coluna e válvula V2, respectivamente, sendo o efluente descartado. Neste estágio, ocorre a adsorção do metal na superfície do sorvente. Ao mesmo tempo o eluente, uma solução de HNO3, é bombeado para o seu próprio frasco através da linha de retorno. Na etapa de dessorção do analito ligado aos sítios ativos do material extrator (Figura 2B), a válvula V1 foi desligada e as válvulas V2, V3 e V4 foram acionadas pelo programa do computador. O eluente, uma solução de HNO3 1 mol L-1 percola pelas válvulas V2, V3 e mini-coluna, respectivamente. O eluato, que é o eluente mais o analito, ao passar pela válvula V4, foi introduzido diretamente no sistema nebulizador-queimador do espectrômetro. O fluxo do eluente passou pela mini-coluna no sentido inverso ao fluxo da solução de trabalho. As leituras dos sinais analíticos foram realizadas como área de pico.

Figura 2. Sistema de pré-concentração em linha. (A): etapa de pré-concentração e (B): etapa de eluição. V: válvula, L: via aberta, D: via fechada, MC: minicoluna contendo o adsorvente, R: retorno do fluxo da amostra ou eluente. Círculo hachurado: válvula ligada e círculo em branco: válvula desligada.

14  3.2.5 Ponto de carga zero O ponto de carga zero foi obtido através do preparo de diversas soluções de KCl 0,01 mol L-1 (50 mL) com pH entre 2 e 12 com e sem 10g do biossorvente. Estas soluções foram periodicamente agitadas e, após 48 horas, os seus valores de pH foram determinados. Um gráfico de p versus pHKCl foi feito para se obter o ponto de carga zero. O pfoi calculado pela diferença entre o pH das soluções com e sem o biossorvente. O pHKCl  é  o  pH  das  soluções  sem  o 

biossorvente. O ponto de carga zero é o pH no qual o  pHKCl e o psão zero.   3.3 Resultados e discussão Este estudo consiste em três etapas: a primeira focada na caracterização do biossorvente proposto. Na segunda etapa, a otimização das condições experimentais para a extração de Cd (II) de matrizes biológicas e Cr (III) de álcool combustível usando o novo biossorvente em um sistema em linha SPE foram obtidas, sendo adotada a otimização multivariada para ambos os métodos propostos. A influência do pH e do tipo de tampão no sistema foi feita através de um gráfico de barras. As variáveis do sistema em linha (concentração de tampão, pH da amostra, vazão da amostra e massa do biossorvente) foram otimizados utilizando planejamento fatorial completo e superfícies de resposta. Na última etapa, os parâmetros analíticos de mérito para o método proposto foram obtidos para a otimização do sistema em linha usando o produto da digestão do cupim como biossorvente. O método proposto foi aplicado para a determinação de Cd(II) em água e amostras biológicas certificadas, bem como para a determinação de Cr(III) em álcool combustível.

15   3.3.1 Caracterização do biossorvente produto da digestão do cupim Entre os cupins de madeira seca, as espécies que causam mais danos no mundo pertencem a Cryptotermes generous, sendo a espécie C, brevis o mais citado no Brasil60. A madeira utilizada neste estudo foi a Pinos devido a sua alta disponibilidade e por ser o tipo de madeira mais freqüentemente atacada por cupins. O produto da digestão de cupim foi coletado de diferentes fontes e sua capacidade de extração foi testada usando o método de pré-concentração proposto neste estudo. Todos os biossorventes estudados mostraram respostas analíticas similares, indicando bons limites de tolerância em relação ao local e ambiente de sua produção. A técnica de infravermelho foi utilizada no estudo dos principais grupos funcional presentes no biossorvente e os resultados estão dispostos na Figura 3A.

Figura 3A. Espectro de infravermelho do biossorvente produto da digestão do cupim, obtido experimentalmente. Pode-se observar, através do espectro de IV, uma banda larga em 3412 cm-1 atribuída ao estiramento do grupamento O-H, em 2964

16  cm-1 banda referente ao estiramento C-H, em 1620 cm-1 banda referente a vibração de anel aromático, em 1509 cm-1 banda de estiramento de grupamento C-H de anel aromático e, por fim, em 1090 cm-1 banda referente à deformação do grupamento C-O . A presença esperada da banda proveniente do grupamento amina não foi observada provavelmente devido à baixa concentração de nitrogênio na amostra, de aproximadamente 1% da massa total do biossorvente, segundo o resultado obtido através da análise elementar, o qual indicou a presença de 51,79% C, 6,28% H e 0,97% N. Tendo em mente que o cupim se alimenta de madeira, a qual é composta basicamente de celulose e lignina, e considerando que o cupim processe a celulose para obtenção de energia, acredita-se que o seu dejeto seja à base de lignina, o que pode ser comprovado pela semelhança entre o espectro obtido experimentalmente (Figura 3A) do produto da digestão do cupim e o espectro da lignina (figura 3B) encontrado na literatura.

Figura 3B. Espectro de infravermelho da lignina, encontrado na literatura. A Figura 4 mostra a micrografia obtida pelo MEV para o biossorvente. A superfície do sorvente proposto apresenta de uma

17  morfologia compacta, sem porosidade aparente e com dispersão regular do tamanho das partículas, as quais se apresentam na forma cilíndrica.

Figura 4. Microscopia de varredura eletrônica do biossorvente produto da digestão do cupim. A análise semi-quantitativa da superfície do biossorvente foi feita através de EDS (Figura 5) e o espectro mostrou picos atribuídos a carbono, oxigênio e cálcio, sendo que o Ca pode estar servindo de contra íon para os sítios ativos do sorvente. Através dos resultados obtidos pelo EDS, é possível estimar que o produto de digestão do cupim seja composto por carbono (52%), hidrogênio (6%), oxigênio (39%), nitrogênio (1%) e cálcio (2%).

18  Figura 5. Dados obtidos através da análise semi-quantitativa do MEV-EDS do sorvente produto da digestão do cupim. O resultado obtido na determinação do valor de pH do ponto de carga zero para o biossorvente proposto é mostrado na Figura 6.

Figura 6. Gráfico pH KCl versus pH para obtenção do ponto de carga zero do biossorvente produto da digestão do cupim. Como pode ser visto, o mesmo valor de cargas positivas e negativas da superfície do produto da digestão do cupim é observado em pH 5,8. Assim, para garantir que a superfície do biossorvente proposto estivesse carregada negativamente um valor de pH maior que 5,8 foi usado durante todo o estudo, facilitando assim a interação do íon metálico positivo com a superfície negativa do material. 3.3.2 Otimização da metodologia

Na primeira etapa, um estudo de tampão foi realizado a fim de avaliar a influência do tipo de tampão e do pH no sistema proposto. Foram selecionados para este estudo: Tris/ ácido clorídrico e dihidrogenofostato de sódio / hidrogenofostato de sódio, ambos na concentração de 50 mmol L-1. Os resultados estão dispostos através da figura 7.

19  

Figura 7. Estudo do efeito do tipo de tampão para a extração de Cd(II) usando o produto da digestão do cupim como biossorvente em um sistema em linha e detecção por F AAS. Condições experimentais: vazão da amostra 6 mL min-1, massa de biossorvente 200 mg, concentração de eluente 1 mol L-1 e volume de amostra 10 mL. A figura 7 ilustra o estudo de tampão para a determinação de Cd(II) em água. O resultado obtido neste estudo foi bastante semelhante ao resultado obtido para o cromo em álcool combustível, e ambos mostraram que o uso do TRIS/HCl acarreta em uma melhora na sensibilidade da metodologia. O decaimento da resposta analítica para o tampão HPO4

-2/H2PO4- pode ser explicado pela formação de um

precipitado do metal com fosfato, reduzindo a concentração do metal em solução para a interação com o biossorvente e por conseqüência diminuindo um pouco o sinal analítico. Não há relatos na literatura de formação de complexos entre o Tris e os metais estudados, o que pode explicar os resultados obtidos neste estudo. Portanto, o tampão tris foi adotado nos testes posteriores para ambas as metodologias. O gráfico de Pareto foi feito para checar a influência dos fatores e suas interações no sistema para ambas as aplicações, usando o

20  biossorvente proposto. A Figura 8 ilustra os resultados obtidos para a determinação de cádmio em água, o qual foi similar ao gráfico de Pareto obtido para cromo em álcool combustível. As variáveis estudadas foram: pH da amostra (7,3 a 9,3), massa do adsorvente (30 a 100 mg), concentração de tampão (10 a 30 mmolL-1) e Vazão da amostra (4 a 8 mL min-1).

Figura 8. Gráfico de Pareto gerado para a avaliação dos efeitos das variáveis e suas interações na extração de Cd (II) pelo sistema em linha utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente e detecção por F AAS.

Um efeito é considerado significativo quando ele estiver acima do erro padrão, com 95% nível de confiança (p>0,05), o qual foi denotado pela linha vertical no gráfico. O pH da amostra e a massa do sorvente, bem como a interação entre o pH da amostra e a concentração de tampão foram os fatores que tiveram influência significativa na eficiência de extração.

Uma vez que a superfície do sorvente possui grupos funcionais ionizáveis, os quais são responsáveis pela capacidade de troca catiônica do material, o estudo do pH torna-se de extrema importância devido ao fato de que o pH do meio deve estar acima do ponto isoelétrico do sorvente para que a sua superfície fique carregada negativamente, o que

21  favorecerá a interação entre a superfície do material e os cátions metálicos presentes na amostra.

De acordo com o gráfico de pareto, a variável pH da amostra se mostrou bastante significativa para o sistema e teve um sinal negativo, indicando que um pH menor deve ser usado para que se obtenha um ganho de sinal analítico. Por outro lado, a massa de adsorvente mostrou-se siginigicativa, mas com um sinal positivo, indicando que uma massa maior de sorvente deve ser usado para que se consiga melhora na resposta. Isto se deve ao fato de que quanto maior a massa de sorvente, mais sítios atívos estarão disponíveis para a interação do metal com a superficie do sorvente. A interação entre o pH da amostra e a concentração de tampão se demonstraram, também, bastante significativas e tiveram um sinal negativo, indicando que o uso de um pH mais baixo associado com uma alta concentração de tampao levam a um ganho no sinal analítico. A vazão da amostra é uma variável muito importante para sistema devido à sua influência na cinética de adsorção. Todavia, neste estudo, a vazão da amostra não mostrou efeito significativo na eficiência de extração. O valor Máximo de vazão da amostra estudado (8 mL min-

1) é bem elevado, indicando que a adsorção do cádmio pela superfície do produto de digestão do cupim deve ser bastante rápida. Portanto, no caso do biossorvente proposto, o procedimento de pré-concentração pode ser realizado utilizando uma alta vazão de amostra, o que acarreta em um aumento da freqüência analítica da metodologia.

Assim, as variáveis mais significativas indicadas pelo planejamento fatorial (pH da amostra, concentração de tampão e massa do sorvente) foram otimizadas através de matrizes Doehlert.

A superfície resposta envolvendo pH da amostra e a concentração de tampão foi estudada na faixa de 7,0 a 9,3 e 10 a 50 mmol L-1, respectivamente.

O objetivo de se estudar o efeito da concentração de tampão é garantir a estabilidade do pH da amostra quando a amostra passa pela mini-coluna, uma vez que um novo ciclo de pré-concentração se inicia imediatamente após a etapa de eluição com o ácido. O volume morto do eluente dentro da mini-coluna poderia levar a uma redução excessiva do pH da amostra que está sendo pré-concentrada, interferindo na adsorção do analito. O estudo da concentração do tampão versus o pH da amostra está representada através Figura 9. Os metais estudados obtiveram resultados idênticos, sendo demonstrado o estudo da pré-concentração de Cd(II) em água.

22  

Figura 9. Estudo do efeito da concentração do tampão TRIS/HCl e pH da amostra na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente e detecção por F AAS. Através da superfície pode-se perceber que se a concentração de tampão utilizada for 0,05 mol L-1, o pH pode variar na faixa de 7,0 e 8,5. Resultados similares foram obtidos para o estudo de Cr (III) em álcool combustível.

Uma otimização final foi realizada envolvendo a massa do biossorvente (50 a 200 mg) e pH da amostra (7,0 a 9,3) através de superfícies resposta, e os resultados estão dispostos na Figura 10. Através da superfície gerada, pôde-se perceber que a melhor eficiência de extração é obtida utilizando uma massa de biossorvente maior que 120 mg e um pH da amostra entre 7,0 e 8,5.

23  

Figura 10. Estudo do efeito da massa do biossorvente versus pH da amostra na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente e detecção por F AAS.

Assim, como resultado do procedimento de otimização para ambas as aplicações, as seguintes condições de trabalho foram selecionadas: tampão TRIS/HCl 50 mmol L-1, pH da amostra 8,0, massa de biossorvente 200 mg e vazão da amostra 8,0 mL min-1. 3.3.3 Validação da metodologia Algumas características dos métodos propostos usando o produto da digestão do cupim como, por exemplo, fator de enriquecimento, faixa linear, coeficiente de correlação, limite de detecção (LD), e limite de quantificação (LQ), bem como a repetibilidade, foram investigadas usando as condições otimizadas.

24   O fator de enriquecimento foi calculado como a razão entre as inclinações das curvas com e sem pré-concentração. Os limites de detecção e quantificação foram calculados como, respectivamente, três e dez vezes o desvio padrão do coeficiente linear da curva de calibração dividido pelo coeficiente angular da curva de calibração. Os resultados para ambas as metodologias estão dispostos na tabela 2. Tabela 2. Parâmetros analíticos de mérito para determinação de Cr(III) em álcool combustível e Cd (II) em água utilizando o produto da digestão do cupim como biossorvente pelo sistema FI-F AAS.

Valores aceitáveis de coeficientes de correlação foram obtidos (R>0,9992) para ambas as metodologias. As precisões dos métodos, calculadas como desvio padrão relativo, foram avaliadas na concentração de 25 µg L-1 para as duas metodologias, sendo que em ambos os casos uma excelente precisão foi obtida com desvio padrão menor que 1,7 μg L-1. 3.3.4 Aplicação analítica do método proposto O sistema de pré-concentração em linha foi utilizado na determinação de Cd(II) em amostras de água e amostras biológicas certificadas.

Cr (III)

Álcool combustívelCd (II) Água

Faixa linear de trabalho 6 – 50 μg L-1 5 – 50 μg L-1

Coeficiente de correlação (R) 0,9992 0,9995

RSD% (25 µg L-1, n = 5) 2,3 1,3

Limite de detecção 1,7 μg L-1 1,4 μg L-1

Limite de quantificação 5,1 μg L-1 4,2 μg L-1

Fator de enriquecimento

12 14

25   Três materiais biológicos de referencia, TORT 2, DOLT 3 e BCR 186 foram analisados para verificar a exatidão da metodologia. Os valores estão dispostos na Tabela 3. Tabela 3. Valores das concentrações de cádmio nas amostras certificadas e valores encontrados através da metodologia proposta para a pré-concentração de Cd(II) usando o biossorvente produto da digestão do cupim e detecção por F AAS.

TORT 2 DOLT 3 BCR 186

Material Certificado (mg Kg-1) 26,7 ± 0,6 19,4 ± 0,6 2,7 ± 0,2 Método proposto (mg Kg -1) 26,6 ± 1,0 18,3 ± 0,6 1,9 ± 0,1

Através da tabela 3, é possível observar que os valores certificados e os valores encontrados através da metodologia proposta são bastante semelhantes, demonstrando a satisfatória exatidão da metodologia. Amostras de água da rede de abastecimento de Florianópolis foram analisadas e a concentração de Cd(II) estava abaixo do limite de detecção do método. As amostras de água foram fortificadas com concentração de 15 µg L-1 de Cd(II) e submetidas ao método proposto, e obteve-se boa recuperação entre 90-95%. Igualmente, o método proposto para a determinação de Cr(III) em álcool combustível foi aplicado para quatro amostras de álcool combustível coletadas na cidade de Florianópolis, SC. Em todas as amostras analisadas, a concentração do analito estava abaixo do limite de detecção da metodologia. Assim, a fim de se avaliar a recuperação, todas as amostras foram fortificadas com concentração de Cr(III) de 15 µg L-1. Recuperações entre 93-104% foram obtidas, indicando que a matriz não afeta a eficiência de extração de Cr(III) pelo biossorvente proposto. 3.4 Conclusões Parciais Neste estudo o novo biossorvente, produto da digestão do cupim, foi aplicado com sucesso no desenvolvimento de dois procedimentos de SPE em linha como uma alternativa aos métodos

26  tradicionais para a determinação de cádmio em água e matrizes biológicas bem como cromo em álcool combustível. O biossorvente proposto mostrou ser um bom trocador catiônico, apresentando uma excelente estabilidade operacional e um tamanho de partícula adequada para o uso em cartuchos de SPE. A utilização do procedimento multivariado para a otimização dos parâmetros que afetam o sistema de pré-concentração demonstrou ser muito eficiente, requerendo um número menor de experimentos.

27  4. Capítulo 2

CARACTERIZAÇÃO E UTILIZAÇÃO DO BIOSSORVENTE

ROLHA DE CORTIÇA PARA DETERMINAÇÃO DE CÁDMIO EM AMOSTRAS DE CIGARRO

4.1 Introdução

O cádmio, considerado metal não essencial ao organismo humano, vem sendo alvo de estudos pelo fato de ser extremamente tóxico ao homem mesmo em baixas concentrações61. Este metal é mais eficientemente absorvido através dos pulmões do que através do trato gastrintestinal. A inalação é conhecida ser a principal rota da exposição ao cádmio na população em geral, sendo, portanto, o pulmão o primeiro órgão de deposição do cádmio como conseqüência desta rota de exposição62. O cádmio que entra nas vias aéreas pode ser oriundo de processos industriais, escapamentos de automóveis, pigmentos, soldas e na fumaça do cigarro63. Sendo assim, a fumaça do cigarro é uma importante fonte de exposição ao cádmio, uma vez que este metal tóxico é um contaminante do tabaco. As estimativas indicam que os fumantes absorvem 1-3 μg/dia de cádmio ao fumarem um maço de cigarros por dia62. Essa exposição ao cádmio pode desenvolver uma variedade de doenças pulmonares, incluindo enfisema, fibrose intersticial, pneumonites, câncer, assim como alterações morfológicas. O exato mecanismo pelo qual o cádmio produz efeitos adversos no tecido pulmonar ainda não está claro, sendo necessários mais estudos para elucidar o mecanismo62. A determinação de cádmio em cigarro geralmente é difícil devido à baixa concentração do analito e/ou efeitos de matriz, sendo necessárias etapas de pré-concentração, o que torna o uso de biossorvente em sistema FIA-SPE bastante atrativos para este tipo de análise. Este trabalho propõe o uso da rolha de cortiça como um sorvente natural em um sistema em linha para determinação de cádmio. A cortiça constitui a parte exterior da casca do sobreiro (Quercus Suber L.). Biologicamente é um tecido não-diferenciado, com parede celular relativamente fina, que são geradas por um tecido

28  meristemático (isto é, com capacidade de divisão celular), designado por felogénio64.

Figura 11. Proposta de organização macromolecular da suberina nas paredes celulares da cortiça. (R: resíduos de carboidratos, ou lignina)64. A suberina (Figura 11) é o principal componente químico da cortiça (aproximadamente 50% da massa total) o que a caracteriza e que lhe é, de certo modo, exclusivo. Do ponto de vista da composição química, a suberina é um material constituído por diversos grupos funcionais, dentre eles ésteres, alcoóis e ácidos carboxílicos, formando diversas cadeias poliméricas. A lignina é o secundo componente estrutural mais importante da rolha (20-35% da massa total) quantidades estas similares da lignina na madeira. Outro componente importante é a celulose, porém existente em menor quantidade, aproximadamente 10% da massa total65. O objetivo deste estudo foi caracterizar e avaliar a viabilidade da utilização da rolha de cortiça como biossorvente em um sistema em linha para a determinação de cádmio em amostras de cigarro. A

29  otimização dos parâmetros desse sistema foi realizado através de uma metodologia multivariada. 4.2. Parte experimental 4.2.1 Instrumentação

Um espectrômetro de absorção atômica Varian SpectrAA 50 (Varian, Victória, Austrália), equipado com atomizador em chama, lâmpada de cátodo oco de cádmio (Hitachi, HLA – 4S) e corretor de fundo (lâmpada de deutério) foi usado para a determinação de cádmio. O instrumento foi operado nas condições recomendadas pelo fabricante. Um pHmetro (Mettler Toledo 320) foi usado para ajustar o pH das amostras e das soluções de trabalho, bem como para a determinação do ponto de carga zero do biossorvente proposto. Uma bomba peristáltica (Ismatec – IPC) dotada de 8 canais e provida de tubos de Tygon® foi usada para bombear todas as soluções nas etapas de pré-concentração e eluição. Um microondas (TOPwave, analytikjena) foi utilizado para a digestão ácida das amostras.

Espectros de infravermelho (IV) foram obtidos em um espectrômetro de infravermelho com transformada de Fourier (ABB-Bomem, FTLA 200) usando método de pastilha de KBr. A análise de CHN foi realizada em um instrumento CE (modelo EA 1110). Microscopia de varredura eletrônica (microscópio Philips XL 30) e micro-análise semi-quantitativa usando espectrômetro de dispersão de energia (EDS) foram realizadas para a caracterização da rolha de cortiça usada como biossorvente.

4.2.2 Reagentes e soluções

Todas as soluções foram preparadas empregando-se água deionizada proveniente de um sistema de purificação de água Milli-Q® da Millipore® (Bedford, MA, USA). Todos os reagentes usados foram de grau analítico. Toda a vidraria de laboratório foi lavada com

30  detergente neutro, mantida durante uma noite em solução de ácido nítrico 10% (v/v) e a seguir enxaguada com água deionizada.

Soluções de trabalho foram preparadas, diariamente, a partir de diluições adequadas de uma solução estoque (grau absorção atômica) de Cd(II) 2000 mg L-1 .

Solução de ácido nítrico utilizada como eluente foi preparada pela diluição de ácido nítrico concentrado (Merck, Darmstadt, Alemanha) em água.

As soluções tampão foram feitas através da dissolução do sal trishidroximetilaminometano (tris) com HCl (Merck), e dihidrogenofostato de sódio com hidrogenofostato de sódio (Merck), ácido cítrico e citrato de sódio (Merck) e biftalato de potássio e ácido clorídrico (Merck) e o pH das soluções foi ajustado com HCl e NaOH quando necessário. 4.2.3 Preparo das amostras

As amostras de cigarro foram preparadas de acordo com o seguinte procedimento otimizado: uma massa de 400 mg da amostra foi pesada diretamente em frasco de PTFE. Adicionou-se 5 mL de água, 700 L de ácido nítrico concentrado (Merck) e 9 mL de peróxido de hidrogênio concentrado (Merck). Os frascos foram fechados e submetidos ao programa de temperatura do microondas para digestão ácida: 210 °C por 50 minutos. Após esse procedimento, ajustou-se o pH das amostras para o intervalo ótimo e completou-se o volume para 50 mL.

4.3 Resultados e discussão Este estudo consiste em três etapas: a primeira focada na caracterização do biossorvente proposto. Na segunda etapa, a otimização das condições experimentais para a extração de Cd (II) em água usando o novo biossorvente em um sistema em linha SPE foram obtidas, sendo adotada a otimização multivariada. O planejamento fatorial completo e matriz Doehlert foram usados para a otimização das variáveis

31  operacionais do sistema em linha (pH da amostra, concentração de tampão, massa do sorvente e vazão da amostra). Na última etapa, os parâmetros analíticos de mérito para o método proposto foram obtidos para a otimização do sistema em linha usando a rolha de cortiça como biossorvente. O método proposto foi aplicado para a determinação de Cd(II) em amostras de cigarro.

4.3.1Caracterização do biossorvente A análise de infravermelho foi feita a fim de determinar os principais grupos funcionais presentes no material. Através do espectro obtido (figura 12) pode-se observar uma banda alargada em 3452,33 cm-

1 associada ao estiramento de grupos O-H. As bandas em 2920,98 e 2852,51 cm-1 são referentes ao estiramento C-H. A banda em 1739 cm-1

corresponde ao grupamento C=O de éster e a banda em 1164 cm-1 pode ser atribuída a C-O-C do grupo éster da suberina. A Figura 13 representa o espectro de IV da rolha de cortiça, encontrado na literatura64, o qual é bastante semelhante ao obtido neste estudo, conforme mostra a Figura 12.

Figura 12. Espectro de infravermelho do biossorvente rolha de cortiça.

32  

Figura 13. Espectro de infravermelho da rolha de cortiça encontrado na literatura65. A Figura 14 apresenta as micrografias da rolha de cortiça, onde é possível constatar a presença de uma morfologia porosa, com poros de aproximadamente 25 m.

Figura 14. Microscopia de varredura eletrônica do biossorvente rolha de cortiça. A análise elementar mostrou que a rolha é composta por hidrogênio (9%), carbono (60%), nitrogênio (1%).

33   A análise semi-quantitativa da superfície do biossorvente foi feita através EDS (Figura 15) e o espectro mostrou picos atribuídos a carbono e oxigênio. Através dos resultados obtidos pelo EDS e pelo CHN, é possível estimar que a rolha seja composta por carbono (60%), hidrogênio (9%), oxigênio (30%), nitrogênio (1%).

Figura 15. Dados obtidos através da análise semi-quantitativa do MEV-EDS do sorvente rolha de cortiça.

O ponto de carga zero foi determinado e está representado através da Figura 16. Pode-se observar que o pH em que a superfície do material se encontra com o somatório de cargas zero é 4,6. Então, para garantir que a superfície do sorvente se encontrasse carregada negativamente, um pH acima de 4,6 foi usado nos estudos posteriores.

34  

Figura 16. Gráfico pH KCl versus pH para obtenção do ponto de carga zero do biossorvente rolha de cortiça. 4.3.2 Otimização da metodologia

Na primeira etapa, um estudo de tampão e pH foi realizado a fim de avaliar qual a influência que o tipo de tampão e o pH teriam no sistema proposto. Foram selecionados para este estudo: Tris/ ácido clorídrico, ácido cítrico/ citrato de sódio, dihidrogenofostato de sódio / hidrogenofostato de sódio, e o biftalato de potássio / ácido clorídrico, todos na concentração de 50 mmol L-1. Os resultados estão dispostos através da figura 17.

Como pode ser visto, na Figura 17, o melhor sinal analítico foi obtido com o tampão tris. No caso do fosfato, a queda no sinal analítico pode ter ocorrido pela formação de fosfato de cádmio insolúvel (Kps = 2x10-33), não sendo este retido quantitativamente pelo sorvente. Para os tampões biftalato e citrato em pH 5, uma possível explicação para a queda do sinal analítico seria devido ao baixo pH, visto que o ponto isoelétrico do sorvente ocorre em pH 4,6 e em pH 5 a superfície do sorvente pode não estar totalmente na forma negativa, tendo então pouca interação com o cátion metálico. O uso de tampão citrato em pH 7 levou a menores resultados, em relação as melhores condições, provavelmente devido a complexação do cádmio pelo citrato que ocorre nessa faixa de

35  pH, sendo que a espécie formada não é adsorvida. Não há relatos na literatura de complexação de íons metálicos por tris, explicando os melhores resultados obtidos com esse tampão.

Figura 17. Avaliação do tipo de tampão e pH para a pré-concentração de Cd(II) utilizando o sistema em linha com o biossorvente rolha de cortiça e detecção por F AAS.

Após o estudo de tampão, um planejamento fatorial completo foi realizado a fim de se determinar a influência das variáveis e suas interações no sistema proposto. Os fatores escolhidos para este estudo foram a massa de sorvente (30 a 60 mg), pH da amostra (7,3 a 9,3), concentração de tris (0,05 a 0,5 mol L-1) e vazão da amostra (4 a 8 mL min-1).

36  

Figura 18. Gráfico de Pareto gerado para a avaliação dos efeitos das variáveis e suas interações para na extração de Cd (II) pelo sistema em linha utilizando rolha de cortiça como biossorvente e detecção por F AAS. Através dos resultados obtidos (Figura 18), é possível observar que o efeito da vazão da amostra teve um sinal levemente negativo, indicando que vazões mais baixas que o nível máximo estudado ocasiona um aumento na quantidade adsorvida. Isso acontece devido ao fato de que em vazões mais baixas o analito permanece mais tempo em contato com a superfície do sorvente, aumentando a probabilidade de a adsorção ocorrer. Essa variável se mostrou pouco significativa para o sistema como já mencionado, indicando que uma vazão intermediaria de 6 mL min-1 é suficiente para que não ocorra perda significativa no sinal analítico. Além disso, vazões muito baixas acarretam em baixa freqüência analítica. A massa de sorvente não foi significativa para o sistema na faixa estudada, podendo ser utilizada na faixa de 30 a 60 mg. As variáveis concentração do tampão e pH da amostra, bem como as suas interações, foram bastante significativas para o sistema. A concentração do tampão teve um sinal positivo indicando que o uso do nível máximo avaliado dessa variável (0,5 mol L-1) melhora a resposta analítica comparativamente ao nível mínimo (0,05 mol L-1). Este resultado pode ser explicado devido a maior estabilidade do pH durante

37  a adsorção, o qual pode ser fortemente reduzido no início do processo caso a amostra não esteja devidamente tamponada, uma vez que a etapa anterior a de adsorção (dessorçao/regeneração do sorvente) é realizada com ácido nítrico 1 mol L-1. Para o pH da amostra, o valor do efeito foi negativo e significativo, indicando que, na média, pH da amostra em 7,3 acarreta em ganho de sinal relativamente ao uso de pH 9,3. A interação entre a concentração de tampão e o pH da amostra foi negativa, o que indica que o uso de uma concentrações de tampão 0,5 mol L-1 combinado com um pH da amostra 7,3 aumenta a resposta analítica, sendo este resultado concordante com a interpretação dos efeitos principais dessas variáveis. Uma otimização final, a fim de se estudar melhor a interação entre a concentração de tampão e o pH da amostra no sistema, foi realizado através de outra ferramenta do planejamento multivariado, a matriz Doehlert. As variáveis foram estudadas na faixa de 7,3 a 8,3 para o pH e 0,5 a 1,0 mol L-1 para a concentração de tampão. A partir dos resultados obtidos, construiu-se uma superfície resposta, como mostra a Figura 19. Pode-se observar que se uma concentração de tampão de 0,5 mol L-1 for utilizada, o pH da amostra pode variar na faixa de 7,6 a 8,3 sem diferenças significativas no sinal analítico, o que proporciona uma característica robusta a metodologia proposta. Concentrações muito elevadas de tampão levam a uma queda na quantidade extraída, provavelmente devido à modificação excessiva da força iônica/viscosidade da amostra. Após todas as variáveis otimizadas, percebeu-se a necessidade de se otimizar a digestão da amostra devido ao fato de que, neste processo, o uso do ácido nítrico concentrado interfere diretamente na forca iônica da solução, uma vez que, após a digestão o pH da amostra digerida deve ser ajustado na faixa ótima para o sistema proposto, o que requer adicionar uma quantidade de base para a elevação do pH, ocasionando assim uma grande variação da força iônica do meio, prejudicando o processo de adsorção do metal na superfície do sorvente. Neste estudo variou-se o volume de ácido nítrico de 0 a 1 mL, e de peróxido de hidrogênio de 4 a 10 mL. A partir dos resultados obtidos, uma superfície de resposta foi gerada (Figura 20).

38  

Figura 19. Estudo do efeito da concentração do tampão e do pH da amostra na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando rolha de cortiça como biossorvente e detecção por F AAS.

39  

Figura 20. Estudo do volume de ácido nítrico versus volume do peróxido de hidrogênio no estudo do processo de digestão da amostra de cigarro na extração de Cd(II) pelo sistema em linha utilizando rolha de cortiça como biossorvente e detecção por F AAS. Através da superfície resposta observa-se que as condições ótimas para um máximo de absorvância foram 9,0 mL de peróxido de hidrogênio e 700 L de ácido nítrico concentrado.

A partir destes resultados, uma curva de calibração com adição de padrão e uma curva de calibração em água foi feita a fim de se comparar a sensibilidades das curvas. Observou-se que, mesmo utilizando o melhor programa de digestão, a matriz do cigarro ainda interferia na adsorção do metal na superfície do sorvente. Isso pode ter ocorrido devido aos diversos cátions metálicos, que mesmo depois da digestão, continuam em solução e podem competir com o cádmio na superfície do sorvente. Como pode ser visto na figura 21, ocorreu uma perda de 30% na sensibilidade, o que comprova o efeito de matriz.

40  

Figura 21. Comparação entre a curva com calibração em água e a curva de calibração com adição de padrão, na determinação de cádmio em amostras de cigarro, utilizando o biossorvente rolha de cortiça, em um sistema FIA-F AAS.

Por este motivo, a curva de calibração com adição de padrão foi usada para a validação da metodologia, para que esse efeito de matriz fosse compensado.

4.3.3 Validação da metodologia

A partir das variáveis otimizadas, pH da amostra de 7,6 a 8,3, tampão tris/HCl 0,5 mol L-1, vazão da amostra 6 mL min-1 e massa do sorvente de 30 a 60 mg, foram obtidos os principais parâmetros analíticos de mérito.

Uma curva de calibração foi feita para cada marca de cigarro, a fim de se verificar se existiriam diferenças entre as matrizes de cada cigarro.

41  Tabela 4. Sensibilidade da curva de calibração com adição de padrão para cada amostra de cigarro.

Amostra de cigarro Sensibilidade

1 0,0085

2 0,0105

3 0,0107 4 0,0098

5 0,0101

Através da tabela 4, observou-se que as inclinações das curvas

não foram estatisticamente diferentes, o que indica que apenas uma curva de adição de padrão pode ser feita para a análise de todos os cigarros. Os parâmetros analíticos de mérito foram obtidos e os resultados estão dispostos da Tabela 5.

Tabela 5. Parâmetros analíticos de mérito para determinação de Cd(II) cigarro utilizando a rolha de cortiça como biossorvente pelo sistema FI-F AAS.

Satisfatório coeficiente de correlação foi obtido indicando boa concordância entre os resultados previstos pela equação linear da reta e os dados experimentalmente observados, assim como uma excelente precisão foi obtida com desvio padrão relativo de 4,3% .

Curvas de calibração em água com e sem pré-concentração foram feitas a fim de se avaliar o fator de enriquecimento, e o resultado mostrou que o uso da rolha de cortiça resulta em uma melhora de 10 vezes na sensibilidade.

Parâmetro de mérito Cd (II) Água

Faixa linear trabalho 0,33 – 6,25 µg/g

Coeficiente de correlação (R) 0,9987

RSD% (20 µg L-1, n = 6) 4,3

Limite de detecção 0,11 µg/g Limite de quantificação 0,33 µg/g

Faixa linear trabalho 0,33 – 6,25 µg/g

42  4.3.4 Aplicação analítica do método proposto

Após a validação, a metodologia foi aplicada para amostras de cigarro comerciais, compradas na cidade de Florianópolis, SC. Os resultados obtidos estão dispostos na tabela 6.

Tabela 6. Concentração de cádmio obtida através da pré-concentração do metal pelo biossorvente rolha de cortiça no sistema FIA-F AAS.

Amostras de cigarro g Cd/g cigarro

CHARM 1,26 ± 0,01

FREE 1,15 ± 0,01

LUCK 0,93 ± 0,03 PLAZA 0,81 ± 0,06

SAMPOERNA 1,12 ± 0,07

4.4 Conclusões Parciais O novo biossorvente, rolha de cortiça, foi aplicado com sucesso no desenvolvimento de um procedimento de SPE em linha como uma alternativa aos métodos tradicionais para a determinação de cádmio em cigarro. O biossorvente proposto mostrou ser um bom pré-concentrador e apresentando uma excelente estabilidade operacional. Um programa de digestão adequado foi encontrado, o que tornou viável a análise de uma amostra tão complexa como o cigarro. A utilização do procedimento multivariado para a otimização dos parâmetros que afetam o sistema de pré-concentração demonstrou ser muito eficiente, requerendo um número menor de experimentos. 5. Conclusões e considerações finais A aplicação dos novos biossorventes, produto da digestão do cupim e rolha de cortiça, em um sistema em linha acoplado ao espectrômetro de absorção atômica em chama foi bem sucedia para a

43  determinação de cádmio e cromo em amostras complexas como cigarro, álcool combustível e amostras biológicas. O produto da digestão do cupim teve como vantagem o tamanho e forma de partícula, sendo que o material é encontrado pronto para ser utilizado em cartuchos de SPE. Os materiais se mostraram bastante estáveis durante todas as análises, sendo que apenas uma mini-coluna foi utilizada durante todo o trabalho, em ambos os casos, sem que ocorresse problemas operacionais. Uma metodologia propondo o uso do biossorvente produto de digestão foi realizada, com sucesso, na determinação de prata em amostras de água. Testes com cobalto, níquel, chumbo e manganês também foram realizados, e os íons foram adsorvidos tanto pelo produto da digestão do cupim como pela rolha de cortiça, mostrando que os adsorventes utilizados neste trabalho podem ser aplicados para análise de diversos cátions metálicos. A utilização de biossorventes na determinação de metais e na remedição de efluentes químicos industriais está se tornando cada vez mais atrativa devido ao baixo custo e grande disponibilidade destes materiais na natureza.

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