Desenvolvimento de métodos para análise de materiais geológicos por espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser

• Autor(a) principal: Carvalho, Alexandrina Aparecida Costa
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-26042022-104843/
• topic: Amostras geológicas; Borate fusion; Calibração multienergética; Espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser; Fusão borato; Geological samples; Internal standardization; Laser-induced breakdown spectroscopy; LIBS; LIBS; Multienergy calibration; Padronização interna

A caracterização química elementar de materiais de origem geológica, como solos, rochas e sedimentos é de extrema importância para entender suas origens, identificar ações antropogênicas e até mesmo definir seus valores e áreas de aplicação. Uma vez que se tratam de materiais refratários, com altos teores de silício, o procedimento de dissolução não é trivial e a possibilidade de caracterizá-los por técnicas que possibilitem a análise direta ou que requeiram métodos mais simples de preparo de amostras, como a Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Induzido por Laser (LIBS), é bem-vinda. A característica multielementar aliada à portabilidade são as principais vantagens associadas a essa técnica. Entretanto, as dificuldades para se realizar análises quantitativas devido aos efeitos de tamanho de partícula, heterogeneidade e interferências de matriz são desafios que precisam ser superados para que possa competir com outras técnicas já bem estabelecidas na análise de amostras complexas. Neste trabalho avaliou-se a viabilidade da prensagem e da fusão borato como procedimentos de preparo de amostras para a determinação de Al, Fe, Si e Ti em bauxita por LIBS. A maior precisão e exatidão dos resultados obtidos na análise quantitativa do CRM BXT-05 utilizando pastilhas fundidas indica que a fusão é vantajosa, pois minimiza os efeitos do tamanho de partícula e heterogeneidade comumente observados ao se utilizar pastilhas prensadas. Entretanto, dependendo da composição química das amostras, esse procedimento não é suficiente para minimizar efeitos de matriz. Efeitos de absorção do laser, que afetam as eficiências de absorção e emissão dos analitos e estão relacionados às diferenças nos teores de ferro nas amostras, foram observados ao se utilizar a fusão como método de preparo de amostras para a determinação de Al, Ca, Fe, Mg, Si e Ti em diferentes matrizes de origem geológica. A estratégia utilizada para compensar esse efeito e aumentar a precisão e a exatidão dos resultados foi o uso de boro e lítio presentes no fundente como padrões internos. A exatidão e a precisão do método foram avaliadas analisando-se o NIST SRM 2711(Montana Soil) e melhores resultados foram obtidos para Fe, Mg e Si quando B foi utilizado como padrão interno, e para Al, Ca e Ti quando Li foi utilizado como padrão interno, pois o sucesso da padronização interna depende da similaridade entre as energias de excitação e ionização dos analitos e do padrão interno. Procedimentos de calibração alternativos à calibração externa univariada empregando CRMs também têm sido propostos para contornar a baixa disponibilidade desses materiais com matrizes semelhantes à das amostras e que sejam homogêneos para as massas empregadas em LIBS. Neste sentido a calibração multienergética (MEC) associada à fusão foi avaliada com o intuito de simplificar o processo de calibração. Efeitos de absorção também afetaram os resultados obtidos em MEC e a estratégia da padronização interna foi novamente empregada de forma bem sucedida, de modo que a viabilidade do método foi demostrada pela determinação de Al, Fe e Ti no NIST SRM 2703(Sediment for Solid Sampling) e NIST SRM 679 (Brick Clay) com erros relativos inferiores a 15%.