Desenvolvimento de métodos analíticos para decomposição de biodiesel e cereais por combustão iniciada por micro-ondas (MIC) e subsequente determinação de íons fluoreto

Abstract

Neste estudo foi proposto o uso da combustão iniciada por micro-ondas (MIC) para decompor biodiesel e cereais visando à subsequente determinação de íons fluoreto por eletrodo íon-seletivo (ISE). As amostras foram posicionadas sob um suporte de quartzo, contendo um papel filtro previamente umedecido com 50 μL de NH4NO3 6 mol L-1. Os frascos de decomposição foram pressurizados com 20 bar de oxigênio durante 30 segundos. A MIC foi inicialmente avaliada para biodiesel utilizando suporte de polietileno de alta densidade (PEAD), cujos resultados observados para a decomposição de cerca de 50 mg indicaram ser necessária a utilização de retardantes de chama para reduzir a velocidade da reação de combustão. Desta forma, grafite, lã de vidro e lã de quartzo foram avaliados como retardantes de chama, possibilitando decomposições reprodutíveis e aumento da massa de amostra. Foi possível decompor até 600 mg de biodiesel comercial utilizando 150 mg de lã de quartzo em invólucro de polietileno. Posteriormente, a MIC foi adotada para decompor amostras de cereais sendo possível decompor até 750 mg utilizando invólucros de polietileno que evitou a perda do conteúdo lipídico das amostras quando comparado ao uso na forma de comprimidos. Água, TAFIT, (NH4)2CO3 (100 mmol L-1) e NH4OH (100 mmol L-1) foram avaliadas como solução absorvedora para retenção de íons fluoreto. Recuperações quantitativas foram alcançadas para todas as soluções utilizadas. Considerando esses resultados, água foi escolhida como solução absorvedora o que implica em menor consumo de reagentes, menor geração de resíduos, menor custo e condições mais seguras. A exatidão dos métodos foi avaliada utilizando material de referência certificado (CRM NIST 1635) e por comparação com a técnica de cromatografia de íons (IC) e, após teste estatístico (t-student) com nível de confiança de 95%, não foram observadas diferenças estatísticas significativas tanto para os valores certificados, quanto para o uso da IC. Adicionalmente, foram feitos ensaios de adição de analito nos métodos propostos e recuperações quantitativas foram obtidas (96-101%). Método de extração recomendado pela AOAC foi avaliado e altos teores de carbono dissolvido foram observados, o que implica na necessidade de preparo das soluções de calibração no mesmo meio das amostras para padronizar a mobilidade iônica dos íons fluoreto tanto nas soluções de calibração quanto nas amostras. O RCC nas soluções decompostas obtidas após MIC foi < 1% (m/m) para todas as amostras. Os limites de detecção por ISE, para as amostras de biodiesel e de cereais foram de 2,81 e 2,43 μg g-1, respectivamente.

In this work, the use of microwave-induced combustion (MIC) was proposed to digestion of biodiesel and cereals samples for subsequent determination of fluoride by ion-selective electrode (ISE). The samples were placed over a quartz holder containing a filter paper previously moistened with 50 μL of 6 mol L-1 NH4NO3. The digestion vessels were loaded with 20 bar of oxygen for 30 seconds. Initially, the proposed procedure was applied to digestion of biodiesel using a MIC. The biodiesel sample (about 50 mg) was supported into a cup of high density polyethylene. An incomplete sample digestion was achieved and this aspect was related to projection of sample due to the fast combustion reaction. In view of these results, the study of flame retardants was evaluated using graphite, glass wool, and quartz wool. Up to 600 mg of biodiesel were efficiently digested using 150 mg of quartz wool as flame retardants and the proposed procedure was effective for all sample mass range studied. Afterwards, the MIC procedure was evaluated to digestion of cereal samples. The loss of oil content of cereal samples were observed using the conventional way to prepare solid samples using pressing at 2 ton to produce pellets of cereal samples. To circumvent this drawback a polyethylene film (about 45 mg) was used to wrapped of solid samples. Up to 750 mg of cereals samples were efficiently digested using a polyethylene film to covered cereals samples and no losses of oil content and no sample projection were observed in the MIC procedure. Water, TISAB, (NH4)2CO3 (100 mmol L-1) and NH4OH (100 mmol L-1) were evaluated as absorbing solution. Quantitative recoveries were achieved for all absorbing solution studied. For this reason, water was selected as absorbing solution to reduce chemicals, to reduce hazardous residues, to reduce costly and to improve safer conditions. The accuracy of the proposed methods was evaluated using certified reference material (CRM NIST 1635) and no statistically significant differences were observed with certified values in agreement with statistical test (t-student) with a 95% confidence level. Moreover, analyte addition tests were performed and quantitative recoveries were achieved, ranging from 96 to 101%. The extraction method recommended by AOAC was evaluated and the high content of dissolved organic carbon into final solutions requires that standards should be prepare in the same medium of samples to standardization of total ionic strength. The residual carbon content (RCC) in the digested solutions obtained after MIC was less than 1% (m/m) for all samples. The limits of detection by ISE, for the samples of biodiesel and cereals were 2.81 and 2.43 μg g-1, respectively.