Especiação de arsênio em meio aquoso através da imobilização de As(III) e As(V) em diferentes sistemas de extração em fase sólida

Autor: Graziele Duarte
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2006
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMGUniversidade Federal de Minas GeraisUFMG.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: The study of the arsenic speciation has become an essential tool for the assessment of the toxicological effects and bioavailability of arsenic species in aqueous environment. One of the most important steps for an efficient arsenic speciation is the sample preparation, which requires the preservation of the original arsenic compounds and their oxidation state. Among the methods used for sample preparation, the solid phaseextraction (SPE) can be considered as the most commonly applied sample handling technique. In this work, a new system for inorganic arsenic speciation was developed using a thiol chelating resin packed into a disposable syringe. In this system, As(III) is the immobilized species, in contrast to other SPE cartridges currently available, whichremove the pentavalent species. The performances of two SPE cartridges for inorganic arsenic speciation were evaluated: a silica-based anion exchange cartridge, LC-SAX (Supelco, PA Bellefonte), and a tailor-made cartridge filled with the Amberlite GT73 resin (Rohm and Haas), a thiol chelating resin. The As removal and selectivity of these cartridges were assessed under different conditions of pH, flow rate and in thepresence of competing species. The characterization of the two resins loaded with arsenic was carried out using X-ray Absorption Spectroscopy. The different oxidation state of the adsorbed species by the two resins was demonstrated by XANES (X-ray absorption near edge structure) analyses. In addition, EXAFS (Extended X-ray absorption fine structure) resolved the molecular structure of sorbed arsenic onto the Amberlite GT73 loaded resin, showing a coordination of one atom of arsenic with three sulfur atoms. Both the LC-SAX and Amberlite GT73 cartridges were able to efficiently separated the inorganic arsenic species, As(V) and As(III), in a broad pH range (above 2.1 for LC-SAX and below 10 for Amberlite GT73), and at flow rates up to 5.0mL min-1. The presence of competing ions have not altered the As(III) and As(V) immobilizationby the Amberlite GT73 and LC-SAX cartridges, except when 250 mg L-1 of sulfate was used. However, the selectivity of both resins was significantly affected by the presence of sulfate and phosphate ions, as well as iron (Fe2+ and Fe3+) in the experiments with Amberlite GT73. The present results show that the developed protocol using Amberlite GT73 resin can be applied for arsenic speciation in surface waters for both laboratoryand field work purposes, thus arising as a novel alternative for As(III) speciation and a useful complement to the available anion exchange methods.
O estudo da especiação de arsênio tornou-se uma ferramenta essencial para o conhecimento dos efeitos toxicológicos e da biodisponibilidade das espécies arsenicais em meio aquoso. Uma das etapas mais importantes nesse processo é o preparo da amostra, onde a extração em fase sólida (SPE - Solid Phase Extraction) é considerada como a técnica mais adequada, permitindo a preservação da composição original e do estado de oxidação dos compostos de arsênio durante o estudo de especiação. Neste trabalho, um novo sistema para especiação de arsênio foi desenvolvido usando uma resina tiólica quelante para remoção de As(III), ressaltandose que as micro-colunas para SPE usadas atualmente têm afinidade pela espécie pentavalente. De forma comparativa, os desempenhos do novo sistema e de umproduto comercial foram avaliados. Foram utilizados micro-colunas de troca de aniônica contendo sílica impregnada com amina quaternária como grupo funcional - LC-SAX (Supelco, PA - Bellefonte) e micro-colunas preparadas com a resina Amberlite GT73 (Rohm e Haas), contendo o grupo funcional tiol. A eficiência na remoção dasespécies e a seletividade das resinas foram avaliadas em diferentes condições de pH, vazão e na presença de espécies competidoras. A caracterização das resinas carregadas com arsênio foi realizada usando-se análises de Espectroscopia de Absorção de raios-X. A análise de XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure) demonstrou os diferentes estados de oxidação das espécies adsorvidas pelas diferentes resinas. A técnica EXAFS (Extendend X-ray Absorption Fine Structure) permitiu identificar a estrutura molecular de adsorção do arsênio pela resina Amberlite GT73, que envolve a coordenação do arsênio trivalente com três átomos de enxofre. Tanto o cartucho LC-SAX como o Amberlite GT73 mostraram-se eficientes na especiação de arsênio, retendo as espécies As(V) e As(III), respectivamente, em uma ampla faixa de pH e vazão de até 5,0 mL min-1. A presença de íons competidores não alterou a imobilização de As(III) pela resina Amberlite GT73 e a retenção de As(V) pelos cartuchos LC-SAX (exceto quando 250 mg L-1 de sulfato foi usado). Porém, a seletividade de ambas as resinas foi significativamente afetada pela presença de íons sulfato e fosfato, além dos cátions de ferro (Fe2+ e Fe3+). Os resultados obtidosconfirmaram que a metodologia desenvolvida usando a resina Amberlite GT73 pode ser aplicada para especiação de arsênio em águas superficiais, tanto em laboratório como em campo, surgindo como uma alternativa única para a espécie trivalente, complementando assim as técnicas de resinas de troca aniônica atualmente utilizadas.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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