[pt] Neste trabalho, são propostas duas metodologias para análise elementar em óleo lubrificante, óleo combustível e biodiesel, através das técnicas de espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado com célula de reação dinâmica. Foram combinadas a facilidade e a rapidez na preparação de amostras através da diluição direta em solventes orgânicos, sem tratamento prévio, com a capacidade multielementar das técnicas espectrométricas em estudo. Em ICP OES, foram avaliados os resultados analáticos para os micronebulizadores PFA-100 e Miramist através da análise de dois materiais de referência certificados, a saber, NIST 1634c (óleo combustível) e NIST 1085b (óleo lubrificante). Um planejamento experimental de alta resolução foi realizado para otimização das vazões de Ar e O2 no fluxo de nebulização, com experimentos em duplicata e triplicata no ponto central. Aumentos na razão sinal-ruído foram observados para Ag, Al, B, Ba, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Si, Ti e V e as maiores razões foram observadas para o micronebulizador PFA-100. As vazões de Ar e O2 foram escolhidas de forma a maximizar essas razões. Para o Miramist, 0,50 L min(-1) (Ar) e 0,020 L min(-1) (O2) foram usados, enquanto para o PFA-100, 0,45 L min(-1) (Ar) e 0,025 L min(-1) (O2). Os materiais de referência NIST 1634c e NIST 1085b foram empregados para validação do método e as melhores recuperações foram obtidas para o micronebulizador PFA-100, com resultados entre 93% e 110%. Os limites de detecção para os dois micronebulizadores não variaram significativamente entre si, estando entre 0,48 ng g(-1) (Mn) e 15,8 ng g(-1) (Al). Em DRC-ICP-MS, foi realizado um planejamento composto central para otimização das condições operacionais do plasma. As vazõoes de argônio de nebulização e auxiliar apresentaram uma influência relevante sobre o teor de Ba++, LaO+ e sobre a intensidade do elemento índio. Uma condição de compromisso foi empregada, sendo 0,42 L min(-1) (Ar de nebulização) e 1,2 L min(-1) (Ar auxiliar). Para redução das interferências espectrais, o metano foi adotado como gás de reação. Os parâmetros operacionais, como a vazão do gás de reação e o parâmetro de rejeição q (Rpq), foram otimizados, visando a menor incidência de interferências sobre isótopos como 52Cr e 56Fe. Os materiais de referência NIST 1634c e NIST 1085b foram empregados para validação do método e as recuperações estiveram entre 90% e 110% para a maioria dos elementos, enquanto os limites de detecção estiveram entre 0,02 ng g(-1) (52Cr) e 7,4 ng g(-1) (40Ca). Os resultados obtidos para o material de referência NIST 1085b foram comparados entre os dois métodos propostos e os mesmos foram considerados concordantes, não diferindo entre eles em mais de 10% para a maioria dos elementos. Os resultados obtidos na análise elementar das amostras de óleo lubrificante mostram que realmente é possível avaliar o desgaste de equipamentos através da metodologia proposta, pois o aumento significativo de alguns elementos, como Fe, foi detectado nas amostras de lubrificante usado, enquanto a análise de amostras de biodiesel mostrou através da técnica de espectrometria de massa, que há nesse biocombustível a presença de elementos que não são contemplados na legislação brasileira. / [en] Two methodologies for elemental analysis of lubrificant oil, fuel oil and biodiesel are proposed, employing inductively coupled plasma optical emission spectrometry and inductively coupled plasma mass spectrometry with dynamic reaction cell. The methodologies combine the facility and fastness of sample preparation through direct dilution in organic solvents, without any pretreatment, with the multielemental capability of these spectrometric techniques. In ICP OES, the analytical results for the micronebulizers PFA-100 and Miramist were evaluated using two certified reference materials, NIST 1634c (residual fuel oil) and NIST 1085b (wear metals in lubrificant oil). Ar and O2 flow rates were optimized employing a high resolution experimental design was realized, with replicate experiments and triplicate at the central point. Improvement in the signal-to-noise ratio were observed for Ag, Al, B, Ba, Ca, Cr, Cu, Fe, Mn, Si, Ti and V and the highest ratios were obtained with the PFA-100 micronebulizer. The Ar and O2 flow rates were optimized in order to improve these ratios. For Miramist, 0.50 L min(-1) (Ar) e 0.020 L min(-1) (O2) were used and, for PFA-100, 0.45 L min(-1) (Ar) e 0.025 L min(-1) (O2). The reference materials (NIST 1634c and NIST 1085b) were analyzed for validation of the method and the highest recoveries were obtained for the PFA-100 micronebulizer, with results between 93% and 110%. The limits of detection for both micronebulizers were very similar, between a range of 0.48 kg(-1) (Mn) and 15.8 ug kg-1 (Al). In DRC-ICP- MS, a central composite design was realized for the optimization of the plasma operational conditions. The nebulizer and auxiliary flow rates showed a relevant influence on Ba++ and LaO+ content and In intensity. A compromising condition was employed, being 0.42 L min(-1)(Ar nebulizer flow rate), 0.1 L min(-1) (O2 flow rate) and 1.2 L min(-1) (auxiliary flow rate). In order to minimize spectral interference, methane was adopted in this work as reaction gas. The operational conditions of the reaction gas flow rate and rejection parameter q (Rpq), were optimized to minimize the interferences on isotopes, such as 52Cr and 56Fe. Two reference materials (NIST 1634c and NIST 1085b) were employed for method validation and the recoveries were between 90% and 110% for most elements, being the limits of detection between 0.02 ng g(-1) (52Cr) and 7.4 ng g(-1) (40Ca). The results obtained for the reference material NIST 1085b by the two proposed methods were in agreement at a 95% confidence level and did not show difference higher than 10% for most elements. The results obtained by elemental analysis of lubricant oils using the ICP OES methodology showed that it is possible to evaluate equipment wear through the analysis of its oil by the proposed methodology, since a significant increase of some elements concentrations, such as Fe, was detected in used lubricant oil samples. The analysis of biodiesel samples by ICP-MS indicated the presence of elements that are not controlled by the Brazilian legislation.

[pt] Com a probabilidade de ocorrer derrames de óleo em águas marinhas e a carência de informação sobre o comportamento de metais neste evento, viu-se a necessidade de se intensificar estudos referentes aos complexos metálicos, para que se possa entender a competição entre os ligantes do petróleo e os ligantes da água do mar. Para isto é necessário determinar a estabilidade dos complexos formados no petróleo, compará-los com os correspondentes na água do mar. Neste trabalho foram estudados os sistemas binários de complexos de ácido hexanóico (ligante que representa os ácidos carboxílicos do petróleo) e 1-propanotiol (representante das mercaptans) com os íons metálicos de interesse para a indústria do petróleo - Ni(II), V(IV) e Fe(II) - por estarem presentes em maior quantidade. Embora presentes em menor quantidade, Cd(II) e Pb(II) foram estudados por serem metais tóxicos e controlados pelas organizações ambientais. O ácido hexanóico apresenta o oxigênio do grupamento carboxilato, como sítio de coordenação enquanto que o 1-propanotiol possui o enxofre do grupamento tiol. O estudo da complexação foi realizado em solução utilizando a titulação potenciométrica e a espectrofotometria de ultravioleta- visível, Foram calculadas as constantes de dissociação dos ligantes e de formação dos complexos ML, ML2, ML3, MLOH, ML(OH)2, ML(OH)3, ML2OH, ML2(OH)2, ML3OH. Os valores das constantes de estabilidade dos complexos poderiam ser divididos em dois grupos: o dos complexos binários com ácido hexanóico e os complexos binários do 1- propanotiol. Dos complexos formados com o ácido hexanóico, a espécie ML com o íon metálico Pb(II) foi que apresentou maior estabilidade. No sistema onde temse complexos com 1-propanotiol, a espécie ML do íon metálico Cd(II) foi o que apresentou maior estabilidade. Na distribuição de espécies com ligantes representantes do petróleo e ligantes da água do mar observou-se a formação de complexos em pH = 7 para os íon metálicos V(IV), Ni(II) e Fe(II) com o ácido hexanóico. Para o íon metálico Pb(II) o complexo formado foi com o 1- propanotiol. Já para o íon Cd(II) houve a formação de complexo com o cloreto. Para o íon Cd(II), neste pH houve formação de pouca proporção de complexos com 1-propanotiol e um percentual maior (60 por cento) de complexos com os íons cloreto e sulfato da água do mar. Entretanto, como a concentração de cádmio é em torno de ppb no óleo combustível, este valor tem pouca relevância em termos de poluição. Assim, se estes ligantes estudados, que são monodentados, ligam-se preferencialmente aos metais do que os ligantes da água, com certeza isto acontece com os ligantes polidentados do petróleo como por exemplo as porfirinas. Com a utilização da técnica de espectrofotometria de ultravioletavisível foi possível observar as bandas referentes a transferência de carga e banda d-d. Foi realizada também uma simulação de derrame de óleo combustível. Para isto analisou-se a concentração de metais foi medida em tempos variados. Os dados teóricos e da simulação confirmam que íons metálicos ficam retidos no óleo mesmo quando há derrame do óleo na água do mar. / [en] In face of the probability of occurrences of oil spill in marine waters and the lack of information concerning the behavior of the metals in such events, it is necessary to intensify the studies of metal complexes in order to understand the competition between oil ligands and sea water ligands. For such, it is necessary to determine the stability of the complexes formed in oil and compare them with the correspondent ones in sea water. In the present work the binary systems of the complexes of hexanoic acid (a ligand that represents the carboxylic acids of the oil) and 1-propanethiol (which represents the mercaptans) with the metal ions of interest to the petroleum industry - Ni(II), V(IV) and Fe (II) - were studied because they are present in greater quantities. Despite being present in smaller quantities, Cd(II) and Pb(II) were also studied because they are toxic and controlled by environmental organizations. Hexanoic acid has an oxygen atom of the carboxylate group as donor atom, and 1-propanethiol has a sulfur atom of the thiol group. The complexation study was performed in solution using potentiometric titration and ultraviolet-visible spectrophotometry. The dissociation constants of the ligands and the formation constants of the complex species ML, ML2, ML3, MLOH, ML(OH)2, ML(OH)3, ML2OH, ML2 (OH)2 and ML3(OH) were calculated. The values of the stability constants can be divided in two groups: one with the binary complexes of hexanoic acid and the other with the binary complexes of 1-propanethiol. Among the complexes formed with hexanoic acid, the ML species with metal ion Pb(II) was the most stable. In the system of the complexes with 1-propanethiol, the ML species with Cd(II) was the most stable. In the species distribution as a function of pH including the representative ligands of oil and sea water, it could be observed that at pH =7 the most stable species for the metal ions V(IV), Ni(II) and Fe (II) were those with hexanoic acid. In relation to ion Pb(II) the complex formed was with 1- propanethiol. Cd(II), this pH occurred the formation of a small proportion of the complex with 1-propanethiol and a higher percentual (60 percent) of the complexes with the chloride and sulfate íons of sea water. Since the concentration of Cd(II) is in the range of ppb, this metal ion is less relevant when pollution is concerned. Thus, if the monodentate oil ligands studied in this work preferably bind metal ions rather than sea water ligands, than this certainly happens with the polydentate oil ligands such as porphyrins. Using the ultraviolet-visible spectrophotometry technique it was possible to observe the charge transfer bands and the d-d bands. A simulation of oil dispersion was also performed and the concentration of the metals was measured at various times. Both theoretical and simulation data showed that the metal ions are retained in the oil, even when the oil is spread in sea water.

[pt] O conhecimento da concentração dos elementos traço em óleo lubrificante usado é útil para a avaliação de desgastes de componentes específicos de motores.Em óleo combustível, este monitoramento permite avaliar a qualidade do combustível e prever o potencial das emissões de metais no meio ambiente. Neste trabalho, utilizou-se a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) para a determinação de elementos refratários em amostras de óleo. Desenvolveram-se metodologias para introdução dessas amostras orgânicas no ICP na forma de emulsões (com detergente e sem detergente). Diversos sistemas de nebulização de amostra foram testados, constatando flagrante vantagem do nebulizador do tipo Meinhard K3 acoplado a uma câmara de nebulização ciclônica. A deposição de carbono na extremidade superior do injetor e o sinal de fundo foram minimizados através da cuidadosa otimização da proporção das vazões de argônio e oxigênio no plasma. A otimização dos parâmetros experimentais e instrumentais permitiu a quantificação com curvas de calibração preparadas com padrões inorgânicos dos analitos em meio aquoso. Um padrão interno (Sc) foi usado para correção de efeitos da matriz de óleo lubrificante. Para as emulsões com Triton X-100, limites de detecção (LD- 3ó/m) na ordem de ng g-1 foram calculados para os elementos Ni, Mo, Cr, V e Ti. A metodologia foi validada com materiais de referência certificados do NIST (SRM 1084a, 1085a, 1085b e 1634b) e amostras de óleo diesel enriquecidas com os analitos. Recuperações entre 90 e 107 por cento foram obtidas. O desempenho analítico do método, em termos de parâmetros de mérito, foi comparável ao de metodologias de ICP OES já estabelecidas (decomposição ácida da amostra ou diluição direta com solvente orgânico), porém constatou- se, para o método otimizado, clara vantagem em termos de praticidade. / [en] The quantification of trace elements in used lubricating oil is useful for evaluating wearing of specific components of engines. In fuel oil, such monitoring allows the evaluation of the fuel quality and its potential for metal emissions in the environment. In the present work, inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) was used for the determination of refractory elements in oil samples. Methodologies were developed aiming the introduction of such organic samples into the ICP as emulsions (with detergent and detergentless). Several nebulization systems were tested with clear advantage for the Meinhard K3 coupled with a cyclonic chamber. The carbon deposition on the injector tip as well as the plasma background was minimized through a careful optimization of the argon and oxygen flows into the plasma. The optimization of experimental parameters allowed quantification using the calibration curve prepared with analyte inorganic standards. An internal standard (Sc) was used for correction of matrix effects for lubricating oil samples.For emulsions prepared with Triton X-100, limits of detection (LD-3ó/m)in the ng g-1 range were calculated for Ni, Mo, Cr, V e Ti. The methodology was validated through the analysis of certified materials from NIST (SRM 1084a, 1085a e 1085b, 1634b) and with analyte spiked diesel oil. Good recoveries were achieved. The performance of the analytical method, in terms of parameters of merit, were comparable with those of established ICP OES methodologies (sample acid decomposition or sample direct dilution in an organic solvent), however, clear advantages in practical terms were found for this developed methodology.