Membrana de celulose modificada com polipirrol para extração de contaminantes de preocupação emergente em matriz aquosa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Noronha, Bárbara Viero de, 1983-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/58256
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Bruno José Gonçalves da Silva
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spelling Noronha, Bárbara Viero de, 1983-Marcolino Junior, Luiz HumbertoUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaSilva, Bruno José Gonçalves da, 1982-2019-03-29T19:37:05Z2019-03-29T19:37:05Z2018https://hdl.handle.net/1884/58256Orientador: Prof. Dr. Bruno José Gonçalves da SilvaCoorientador: Prof. Dr. Luiz Humberto Marcolino Jr.Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 29/08/2018Inclui referências: p.138-155Resumo: Muitas fases extratoras estão disponíveis comercialmente para o preparo de amostras, empregando-se diversas técnicas de extração, como por exemplo, a extração em fase sólida (SPE) e a microextração em fase sólida (SPME). Apesar da diversidade das fases comerciais, estas apresentam seletividade limitada para determinação de compostos, principalmente aqueles com características polares. O desenvolvimento de novas fases extratoras mais seletivas, estáveis e de baixo custo, tem sido necessário para acompanhar o avanço instrumental dos métodos cromatográficos mais sensíveis e da alta frequência analítica para análises ambientais. Dentre os diversos possíveis novos materiais, os baseados em polímeros condutores, demonstram resultados promissores para esta aplicação, uma vez que apresentam um grande número de interações intermoleculares como, hidrofóbicas, ácido-base, ?-?, dipolo-dipolo e permuta iônica entre polímero e analitos, permeabilidade (estrutura porosa), além de permitirem a adição de contra-íons ou de grupos funcionais ao monômero. Estas características são especialmente interessantes para aplicação deste material na extração de compostos hidrofílicos. Neste estudo, membranas de celulose foram modificadas com polipirrol (CM-PPy) para extrair contaminantes de preocupação emergente (CECs) em matrizes aquosas. Para a etapa de polimerização química, a membrana de celulose foi imersa em solução de pirrol 0,10 mol L-1 e em solução de persulfato de amônio 0,50 mol L-1 por 40 minutos em banho de gelo. A CM-PPy foi acomodada em um suporte adequado para discos de SPE e amostras aquosas foram percoladas fortificadas com 14 contaminantes de preocupação emergente e padrão interno. As condições de sorção, como volume, pH, vazão da amostra e volume de solvente para dessorção foram otimizadas. As condições de compromisso otimizadas foram: pH da amostra 5,0, vazão média, volume de amostra de 100 mL e volume de solvente para dessorção de 1,0 mL. Posteriormente, a determinação dos compostos de interesse foi realizada por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrômetro de massa (GC-MS). A faixa linear para os analitos variou de 0,05 e 10 ?g L-1 a 25 e 500 ?g L-1, dependendo da detectabilidade de cada analito e apresentou R2 acima de 0,99. O limite de quantificação foi de 0,05 a 10 ?g L-1, com desvio padrão relativo menor que 20%. Contaminantes de preocupação emergente foram encontrados em amostras de rio da cidade de Curitiba-PR (n = 3) como bisfenol A 6,39 ?g L-1, cafeína 17,83 ?g L-1 e paracetamol 19,28 ?g L-1. Como vantagens da fase extratora proposta, destaca-se a potencialidade da fase extratora desenvolvida por seu caráter anfifílico, garantindo eficiência de extração tanto para compostos orgânicos de média e alta polaridade, estabilidade da fase e baixo custo, economia de solvente orgânico, possibilidade de reutilização da membrana e robustez do dispositivo. Palavras-chave: Cromatografia Gasosa. Extração em Fase Sólida. Polipirrol. Contaminantes de Preocupação Emergente. Espectrometria de MassasAbstract: Many extractive phases are commercially available for the preparation of samples, using various extraction techniques, such as solid phase extraction (SPE) and solid phase microextraction (SPME). Despite the diversity of the commercial phases, these present limited selectivity for determination of compounds, especially those with polar characteristics. The development of new, more selective, stable and low-cost extractive phases has been necessary to accompany the instrumental advancement of the most sensitive chromatographic methods and the high analytical frequency for environmental analyzes. Among the several possible new materials, those based on conducting polymers show promising results for this application, since they present a large number of intermolecular interactions such as hydrophobic, acid-base, ?-?, dipole-dipole and ion exchange between polymer and analytes, permeability (porous structure), besides allowing the addition of counter-ions or functional groups to the monomer. These characteristics are especially interesting for the application of this material in the extraction of hydrophilic compounds. In this study, cellulose membranes were modified with polypyrrole (CM-PPy) to extract contaminants of emerging concern (CECs) in aqueous matrices. For the chemical polymerization step, the cellulose membrane was immersed in 0.10 mol L-1 of pyrrole and 0.50 mol L-1 of ammonium persulfate for 40 minutes in an ice bath. The CM-PPy was accommodated in a support suitable for SPE disks and aqueous samples were percolated fortified with 14 contaminants of emerging concern and internal standard. The sorption conditions, such as volume, pH, sample flow and volume of solvent for desorption were optimized. Optimized compromise conditions were: pH of sample 5.0, mean flow, sample volume of 100 mL and solvent volume for desorption of 1.0 mL. Subsequently, the determination of the compounds of interest was performed by gas chromatography coupled to the mass spectrometer (GC-MS). The linear range for the analytes ranged from 0.05 and 10 ?g L-1 to 25 and 500 ?g L-1, depending on the detectability of each analyte and presented R2 above 0.99. The limit of quantification was 0.05 to 10 ?g L-1, with relative standard deviation less than 20%. Contaminants of emerging concern were found in samples from the city of Curitiba-PR (n = 3) as bisphenol A 6.39 ?g L-1, caffeine 17.83 ?g L-1 and paracetamol 19.28 ?g L-1. As an advantage of the proposed extractive phase, the potential of the extractive phase developed by its amphiphilic character is highlighted, guaranteeing extraction efficiency for both organic compounds of medium and high polarity, phase stability and low cost, organic solvent economy, possibility of reuse of the membrane and robustness of the device. Keywords: Gas Chromatography. Solid Phase Extraction. Polypyrrole. Contaminants of Emerging Concern. Mass Spectrometry.155 p. : il. (algumas color.), tabs.application/pdfEspectrometria de massaQuímicaAnalise cromatograficaMembrana de celulose modificada com polipirrol para extração de contaminantes de preocupação emergente em matriz aquosainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - BARBARA VIERO DE NORONHA.pdfapplication/pdf10666522https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/58256/1/R%20-%20T%20-%20BARBARA%20VIERO%20DE%20NORONHA.pdfefe1d4f66379a4b83166018069dc39c6MD51open access1884/582562019-03-29 16:37:06.039open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/58256Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082019-03-29T19:37:06Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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