Determinação de elementos terras raras em petróleo e resíduos de destilação por USN-ICP-MS após digestão em câmara única de reação assistida por radiação micro-ondas
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/17651 |
Resumo: | In this work, a method for heavy crude oil, atmospheric residue (AR) and vacuum residue (VR) digestion using microwave-assisted wet digestion in a single reaction chamber in UltraWave® system (MAWD-SRC) was proposed. Three samples of crude oil (A”, “B” and “C”), and one of AR and VR were used. The rare earth elements (REE) determination was performed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and inductively coupled optical emission spectrometry (ICP OES). For comparison of results, crude oil, AR and VR samples also were digested by others sample preparation methods: i) microwave-induced combustion (MIC) and ii) microwave-assisted wet digestion in MultiWave® system (MAWD). In order to check of accuracy, the results obtained by proposed method were compared with results obtained by MIC method. Additionally, studies related to the effects of the HNO3 concentration (ICP-MS), and as the C and Na (ICP OES) were performed in REE determination step using the ultrasonic nebulizer (USN). The proposed method (MAWD-SRC) allowed up to 1000 mg of crude oil “A”, AR and VR digestion with a heating time of 40 min and digested solution of 8 mL of 14.4 mol L-1 HNO3. Thus, high digestion efficiency was obtained with proposed method, lower carbon content (<10 mg of C/100 mg of the sample) and residual acidity lower than 15%. The limit of quantification (LOQs) after MAWD-SRC obtained by USN-ICP OES was higher (6.55 ng g-1 for Y up 100 ng g-1 for Ce) when compared with USN-ICP-MS technique (0.04 ng g-1 for Tm a 6.42 ng g-1 for Ce) after MAWD-SRC. No statistical difference (P>0.05) was obtained between the obtained results by MIC and the proposed method after REE determination. In the interferences studies (ICP-MS) for solutions with residual acidity content higher than 15% was observed signal suppression for all the analytes. However, when studies related to the presence of C and Na (ICP OES), carbon interferences up to 250 mg L-1 (to Y) and of 500 up to 1000 mg L-1 for Ce, and Eu, respectively were observed. Furthermore, Na interferences were observed in range from the 40 mg L-1 for Eu and Nd, 200 mg L-1 (Dy and Ho) and 1000 mg L-1 for La. Finally, the MAWD-SRC method was suitable for the digestion up to 1000 mg of heavy crude oil, AR and VR, enabling the REE determination by USN-ICP-MS and USN-ICP OES, even in low concentrations. |
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Determinação de elementos terras raras em petróleo e resíduos de destilação por USN-ICP-MS após digestão em câmara única de reação assistida por radiação micro-ondasQuímicaPetróleoResíduosQuímica analíticaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIn this work, a method for heavy crude oil, atmospheric residue (AR) and vacuum residue (VR) digestion using microwave-assisted wet digestion in a single reaction chamber in UltraWave® system (MAWD-SRC) was proposed. Three samples of crude oil (A”, “B” and “C”), and one of AR and VR were used. The rare earth elements (REE) determination was performed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and inductively coupled optical emission spectrometry (ICP OES). For comparison of results, crude oil, AR and VR samples also were digested by others sample preparation methods: i) microwave-induced combustion (MIC) and ii) microwave-assisted wet digestion in MultiWave® system (MAWD). In order to check of accuracy, the results obtained by proposed method were compared with results obtained by MIC method. Additionally, studies related to the effects of the HNO3 concentration (ICP-MS), and as the C and Na (ICP OES) were performed in REE determination step using the ultrasonic nebulizer (USN). The proposed method (MAWD-SRC) allowed up to 1000 mg of crude oil “A”, AR and VR digestion with a heating time of 40 min and digested solution of 8 mL of 14.4 mol L-1 HNO3. Thus, high digestion efficiency was obtained with proposed method, lower carbon content (<10 mg of C/100 mg of the sample) and residual acidity lower than 15%. The limit of quantification (LOQs) after MAWD-SRC obtained by USN-ICP OES was higher (6.55 ng g-1 for Y up 100 ng g-1 for Ce) when compared with USN-ICP-MS technique (0.04 ng g-1 for Tm a 6.42 ng g-1 for Ce) after MAWD-SRC. No statistical difference (P>0.05) was obtained between the obtained results by MIC and the proposed method after REE determination. In the interferences studies (ICP-MS) for solutions with residual acidity content higher than 15% was observed signal suppression for all the analytes. However, when studies related to the presence of C and Na (ICP OES), carbon interferences up to 250 mg L-1 (to Y) and of 500 up to 1000 mg L-1 for Ce, and Eu, respectively were observed. Furthermore, Na interferences were observed in range from the 40 mg L-1 for Eu and Nd, 200 mg L-1 (Dy and Ho) and 1000 mg L-1 for La. Finally, the MAWD-SRC method was suitable for the digestion up to 1000 mg of heavy crude oil, AR and VR, enabling the REE determination by USN-ICP-MS and USN-ICP OES, even in low concentrations.Neste trabalho foi proposto um método para a digestão de petróleo pesado, resíduo de destilação sob pressão atmosférica (RAT) e resíduo de destilação sob vácuo (RV), empregando digestão por via úmida assistida por radiação micro-ondas em câmara única de reação (MAWD-SRC) em sistema UltraWave®. Foram utilizadas três amostras de petróleo (“A”, “B” e “C”) e uma amostra de RAT e RV. A determinação dos elementos terras raras (REE) foi feita por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Para comparação dos resultados obtidas pelo método proposto, as amostras de petróleo, RAT e RV foram digeridas por outros métodos de preparo de amostras: (i) combustão iniciada por micro-ondas (MIC), ii) digestão por via úmida assistida por radiação micro-ondas (MAWD) em sistema MultiWave®. Para avaliação da exatidão do método proposto, os resultados obtidos foram comparados com os resultados obtidos pelo método de MIC. Adicionalmente, estudos relacionados ao efeito da concentração de HNO3 (para ICP-MS), e quanto a presença de C e Na (para ICP OES) foram feitos na etapa de determinação dos REE utilizando o nebulizador ultrassônico (USN). Com o método proposto (MAWD-SRC), foi possível a digestão de até 1000 mg de petróleo “A”, RAT e RV com um tempo de aquecimento de 40 min e solução digestora de 8 mL de HNO3 14,4 mol L-1. Dessa maneira, uma elevada eficiência de digestão foi obtida com o método proposto, com baixo teor de C (< 10 mg de C/100 mg de amostra) e acidez residual menor do que 15%. Os limites de quantificação (LOQs) obtidos por USN-ICP OES foram superiores (6,55 ng g-1 para Eu a 100 ng g-1 para Ce), quando comparado à técnica de USN-ICP-MS (0,04 ng g-1, para Tm a 6,42 ng g-1 para Ce) após MAWD-SRC. Os resultados obtidos após a determinação dos REE não apresentaram diferença significativa (p > 0,05) entre o método proposto e o método da MIC. No estudo de interferências do efeito da concentração de HNO3 para a técnica de ICP-MS, foi observado que, soluções com teor de acidez superior a 15% apresentaram supressão de sinal para todos os analitos. Enquanto que, quando foi feita a avaliação da presença de C e Na (ICP OES) foram observadas interferências de C a partir de 250 mg L-1 (para Y) e de 500 a 1000 mg L-1 para Ce e Eu, respectivamente. Para Na foram observadas interferências a partir de 40 mg L-1 para Eu e Nd, 200 mg L-1 (Dy e Ho) e 1000 mg L-1 para La. Finalmente, o método de MAWD-SRC foi adequado para a digestão de até 1000 mg de petróleo pesado, RAT e RV, possibilitando a determinação de REE por USN-ICP-MS e USN-ICP OES, mesmo em baixas concentrações.Universidade Federal de Santa MariaBrasilQuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em QuímicaCentro de Ciências Naturais e ExatasFlores, Érico Marlon de Moraeshttp://lattes.cnpq.br/7167629055579212Costa, Adilson Ben dahttp://lattes.cnpq.br/2604778196819181Duarte, Fábio Andreihttp://lattes.cnpq.br/3503633944419329Druzian, Gabriel Toneto2019-07-31T17:22:08Z2019-07-31T17:22:08Z2016-02-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/17651ark:/26339/001300000vsffporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2019-08-01T06:01:59Zoai:repositorio.ufsm.br:1/17651Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2019-08-01T06:01:59Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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